1.本发明涉及电机领域，具体涉及一种一体化直驱永磁同步电机。
背景技术：2.同步电动机是由直流供电的励磁磁场与电枢的旋转磁场相互作用而产生转矩，以同步转速旋转的交流电动机，由于同步电机可以通过调节励磁电流使它在超前功率因数下运行，有利于改善电网的功率因数，因此，大型设备，如大型鼓风机、水泵、球磨机、压缩机、轧钢机等，常用同步电动机驱动，同步电机的转速只与电源频率f相关，目前的同步电动在不同的转速下以同样的电流大小进行驱动，并不能使电机达到最佳的稳定度和最低的能耗。
3.背景技术的前述论述仅意图便于理解本发明。此论述并不认可或承认提及的材料中的任一种公共常识的一部分。
4.现在已经开发出了很多同步电机，经过我们大量的检索与参考，发现现有的同步电机有如公开号为cn105429410b所公开的电机，这些电机一般包括转子，转子上设置有鼠笼，鼠笼上开设有鼠笼槽，鼠笼内侧开设有磁钢槽，磁钢槽内设置有磁钢，磁钢槽的第一端设置有弧形的第一隔磁气隙，第一隔磁气隙与鼠笼之间形成第一隔磁桥，第一隔磁气隙所占的圆周角度为(0.9～1.2)
×
360/n1度，其中α为相邻的两个鼠笼槽之间的圆周夹角的0.9至1.2倍，n1为转子导电条数量。但该同步电机在运行过程中的电流不会随频率的变化而进行变更，导致电机的稳定度存在提升空间，能耗存在降低空间。
技术实现要素：5.本发明的目的在于，针对所存在的不足，提出了一种一体化直驱永磁同步电机。
6.本发明采用如下技术方案：一种一体化直驱永磁同步电机，包括直线电机组件、行星减速机组件和控制组件，所述直线电机组件包括磁轨组件和线圈组件，所述磁轨组件包括磁钢和转筒，所述磁钢位于所述转筒外边缘并与所述转筒固定相连，所述线圈组件包括安装座、矽钢片和线圈，所述矽钢片位于所述安装座内边缘并与所述安装座固定相连，所述线圈圆周等距插接在所述矽钢片内侧固定，所述行星减速机组件包括内啮合齿轮、小外啮合齿轮和大外啮合齿轮，所述内啮合齿轮与小外啮合齿轮啮合，所述小外啮合齿轮与所述大外啮合齿轮啮合，所述控制组件用于检测电机的转动状态并控制通过线圈的电流大小以及频率；所述控制组件控制通过线圈的电流频率为：；其中，为输出转速，为行星减速机组件的传动比，为大外啮合齿轮的齿数；所述控制组件控制通过线圈的电流大小为：
其中，为最适电流，为偏移电流；进一步的，所述控制组件包括监测单元、控制单元与输入单元，所述输入单元用于设置电机的输出转速，所述监测单元用于检测电机的转动状态，所述控制单元根据所述输出转速来控制电流的频率，所述控制单元根据电机的转动状态来调整电流的大小；进一步的，所述监测单元在内啮合齿轮中的齿位内设置触点，当小外啮合齿轮与触点接触时，触发触点，所述监测单元对触发触点的时间点进行记录，记为，所述监测单元对每次触点触发的持续时间进行记录，记为，其中，j对应触发触点的序号，所述监测单元根据上述持续时间计算出一个电流下的稳定度st：；其中，为内啮合齿轮的齿数；所述控制组件将稳定度最小的对应电流记为，称为最适电流。
7.进一步的，所述偏移电流的计算公式为：；其中，为电流下限，为电流上限；进一步的，所述控制单元在获取最适电流时对电流进行变更的方式包括如下步骤：s1、将作为采样点电流；s2、计算采样点电流的稳定度st；s3、通过下式调整采样点电流：；其中，m为预估次数，st1为采样点电流值为时的稳定度；将作为新的采样点电流；s4、重复步骤s2至步骤s3，直至采样点电流超过；进一步的，所述直线电机组件位于所述行星减速机组件的外边缘、中间或内边缘位置；进一步的，所述行星减速机组件是1级减速、2级减速或3级减速；进一步的，所述同步电机通过霍尔位置传感器、磁栅系统或光栅系统反馈转动位置。
8.本发明所取得的有益效果是：本发明将行星减速机与同步电机进行一体化组合，能够更高效地对输出转速进行控制，本发明在以不同的转速进行工作时，会先进行监测获得最适电流，再基于最适电流制
定不同的周期电流，使得电机在每次前进一步时减少回转的距离，使得转动更加稳定，同时降低因回转造成的损耗。
9.为使能更进一步了解本发明的特征及技术内容，请参阅以下有关本发明的详细说明与附图，然而所提供的附图仅用于提供参考与说明，并非用来对本发明加以限制。
附图说明
10.图1为本发明横截面示意图；图2为本发明纵切面示意图；图3为本发明整体结构框架示意图；图4为本发明监测电路原理示意图；图5为本发明驱动电流示意图。
11.图中：直线电机组件1、行星减速机组件2、磁轨组件11、线圈组件12、磁钢111、转筒112、安装座121、矽钢片122、线圈123、内啮合齿轮21、小外啮合齿轮22、大外啮合齿轮23。
具体实施方式
12.以下是通过特定的具体实施例来说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所公开的内容了解本发明的优点与效果。本发明可通过其他不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节也可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。另外，本发明的附图仅为简单示意说明，并非依实际尺寸的描绘，事先声明。以下的实施方式将进一步详细说明本发明的相关技术内容，但所公开的内容并非用以限制本发明的保护范围。
13.实施例一。
14.本实施例提供了一种一体化直驱永磁同步电机，结合图1、图2和图3，包括直线电机组件、行星减速机组件和控制组件，所述直线电机组件包括磁轨组件和线圈组件，所述磁轨组件包括磁钢和转筒，所述磁钢位于所述转筒外边缘并与所述转筒固定相连，所述线圈组件包括安装座、矽钢片和线圈，所述矽钢片位于所述安装座内边缘并与所述安装座固定相连，所述线圈圆周等距插接在所述矽钢片内侧固定，所述行星减速机组件包括内啮合齿轮、小外啮合齿轮和大外啮合齿轮，所述内啮合齿轮与小外啮合齿轮啮合，所述小外啮合齿轮与所述大外啮合齿轮啮合，所述控制组件用于检测电机的转动状态并控制通过线圈的电流大小以及频率；所述控制组件控制通过线圈的电流频率为：；其中，为输出转速，为行星减速机组件的传动比，为大外啮合齿轮的齿数；所述控制组件控制通过线圈的电流大小为：其中，为最适电流，为偏移电流，为电流函数，t为时间，k为用于区分时间t
所在区间的辅助参数；所述控制组件包括监测单元、控制单元与输入单元，所述输入单元用于设置电机的输出转速，所述监测单元用于检测电机的转动状态，所述控制单元根据所述输出转速来控制电流的频率，所述控制单元根据电机的转动状态来调整电流的大小；所述监测单元在内啮合齿轮中的齿位内设置触点，当小外啮合齿轮与触点接触时，触发触点，所述监测单元对触发触点的时间点进行记录，记为，所述监测单元对每次触点触发的持续时间进行记录，记为，其中，j对应触发触点的序号，所述监测单元根据上述时间持续计算出一个电流下的稳定度st：；其中，为内啮合齿轮的齿数；所述控制组件将稳定度最小的对应电流记为，称为最适电流。
15.所述偏移电流的计算公式为：；其中，为电流下限，为电流上限；所述控制单元在获取最适电流时对电流进行变更的方式包括如下步骤：s1、将作为采样点电流；s2、计算采样点电流的稳定度st；s3、通过下式调整采样点电流：；其中，m为预估次数，st1为采样点电流值为时的稳定度；将作为新的采样点电流；s4、重复步骤s2至步骤s3，直至采样点电流超过；所述直线电机组件位于所述行星减速机组件的外边缘、中间或内边缘位置；所述行星减速机组件是1级减速、2级减速或3级减速；所述同步电机通过霍尔位置传感器、磁栅系统或光栅系统反馈转动位置。
16.实施例二。
17.本实施例包含实施例一中的全部内容，提供了一种一体化直驱永磁同步电机，包括直线电机组件、行星减速机组件和控制组件，所述直线电机组件包括磁轨组件和线圈组件，所述磁轨组件包括磁钢和转筒，所述磁钢位于所述转筒外边缘并与所述转筒固定相连，所述线圈组件包括安装座、矽钢片和线圈，所述矽钢片位于所述安装座内边缘并与所述安装座固定相连，所述线圈圆周等距插接在所述矽钢片内侧固定，所述行星减速机组件包括内啮合齿轮、小外啮合齿轮和大外啮合齿轮，所述内啮合齿轮与小外啮合齿轮啮合，所述小外啮合齿轮与所述大外啮合齿轮啮合，所述控制组件用于检测电机的转动状态并控制通过线圈的电流大小以及频率；
所述线圈上通过电流时产生磁场，产生的磁场对磁钢产生作用并驱动所述转筒转动，电流每变换一次方向，所述转筒转动一步，转筒转动一步指的是所述磁钢从与一个线圈对齐的位置转动到与下一个线圈对齐的位置，所述大外啮合齿轮作为主动轮与所述转筒同步转动，所述小外啮合齿轮作为从动轮与输出轴连接，当所述大外啮合齿轮转动时，所述小外啮合齿轮绕着所述大外啮合齿轮转动；所述控制组件包括监测单元、控制单元与输入单元，所述输入单元用于设置电机的输出转速，所述监测单元用于检测电机的转动状态，所述控制单元根据所述输出转速来控制电流的频率，所述控制单元根据电机的转动状态来调整电流的大小；通过线圈的电流频率的计算公式为：；其中，为输出转速，为行星减速机组件的传动比，为大外啮合齿轮的齿数；所述监测单元通过在内啮合齿轮中的齿位内设置触点，结合图4，所述监测单元包括一个监测电路，所述监测电路中设置有电压计，所述电压计用于测量触发的触点与固定点之间的电压，随着所述小外啮合齿轮的转动，触发的触点随之变化，测量的电压也随之变化，通过测量的电压能够判断触发触点的位置，判断公式为：；其中，为内啮合齿轮的齿数，为检测电压值，为电源电压值，为测试电阻值，为安全电阻值；计算得到的为触发触点的序号，取值范围为；当所述线圈中的电流过大时，所述转筒在短时间内转动至下一步，然后磁钢在磁力作用下驱动转筒回转，导致同一个序号的触点触发两次或者多次，虽然在整体效果上看输出转速不变，但回转导致了部分能源的浪费，所述控制单元需对电流进行下调；当所述线圈中的电流过小时，所述转筒在时间内未能转动至下一步，在电流方向改变时，所述磁钢在磁力作用下回退，导致未能触发触点序号或者始终在相邻的两个触点之间触发，在整体效果上看转筒未转动，输出转速为0，所述控制单元需对电流进行上调；在未发生上述两种情况时，所述线圈中的电流范围为，所述控制单元根据触点的触发情况在该范围内对电流进行调整，其中，称为电流下限，称为电流上限；所述监测单元对触发触点的时间点进行记录，记为，所述监测单元对每次触点触发的持续时间进行记录，记为，其中，j对应触发触点的序号，所述控制单元在触发触点的一个周期内保持电流不变，并在该周期内计算出触点触发的稳定度，然后改变电流进入下一个触点触发周期，并根据多个电流对应的稳定度选择出最适电流；所述触点触发的稳定度st的计算公式为：
；所述稳定度st越小，表示电机转动越稳定；所述控制单元将稳定度最小的最适电流记为；所述控制单元根据所述最适电流制定周期驱动电流，结合图5，所述周期驱动电流的每个周期包括两部分，具体的表达式如下：其中，为偏移电流；所述偏移电流的计算公式为：；所述控制单元在获取最适电流时对电流进行变更的方式包括如下步骤：s1、将作为采样点电流；s2、计算采样点电流的稳定度st；s3、通过下式调整采样点电流：；其中，m为预估次数，st1为采样点电流值为时的稳定度；将作为新的采样点电流；s4、重复步骤s2至步骤s3，直至采样点电流超过。
18.以上所公开的内容仅为本发明的优选可行实施例，并非因此局限本发明的保护范围，所以凡是运用本发明说明书及附图内容所做的等效技术变化，均包含于本发明的保护范围内，此外，随着技术发展其中的元素可以更新的。
技术特征：1.一种一体化直驱永磁同步电机，其特征在于，包括直线电机组件、行星减速机组件和控制组件，所述直线电机组件包括磁轨组件和线圈组件，所述磁轨组件包括磁钢和转筒，所述磁钢位于所述转筒外边缘并与所述转筒固定相连，所述线圈组件包括安装座、矽钢片和线圈，所述矽钢片位于所述安装座内边缘并与所述安装座固定相连，所述线圈圆周等距插接在所述矽钢片内侧固定，所述行星减速机组件包括内啮合齿轮、小外啮合齿轮和大外啮合齿轮，所述内啮合齿轮与小外啮合齿轮啮合，所述小外啮合齿轮与所述大外啮合齿轮啮合，所述控制组件用于检测电机的转动状态并控制通过线圈的电流大小以及频率；所述控制组件控制通过线圈的电流频率为：；其中，为输出转速，为行星减速机组件的传动比，为大外啮合齿轮的齿数；所述控制组件控制通过线圈的电流大小为：其中，为最适电流，为偏移电流。2.如权利要求1所述的一种一体化直驱永磁同步电机，其特征在于，所述控制组件包括监测单元、控制单元与输入单元，所述输入单元用于设置电机的输出转速，所述监测单元用于检测电机的转动状态，所述控制单元根据所述输出转速来控制电流的频率，所述控制单元根据电机的转动状态来调整电流的大小。3.如权利要求2所述的一种一体化直驱永磁同步电机，其特征在于，所述监测单元在内啮合齿轮中的齿位内设置触点，当小外啮合齿轮与触点接触时，触发触点，所述监测单元对触发触点的时间点进行记录，记为，所述监测单元对每次触点触发的持续时间进行记录，记为，其中，j对应触发触点的序号，所述监测单元根据上述持续时间计算出一个电流下的稳定度st：；其中，为内啮合齿轮的齿数；所述控制组件将稳定度最小的对应电流记为，称为最适电流。4.如权利要求3所述的一种一体化直驱永磁同步电机，其特征在于，所述偏移电流的计算公式为：；其中，为电流下限，为电流上限。5.如权利要求4所述的一种一体化直驱永磁同步电机，其特征在于，所述控制单元在获取最适电流时对电流进行变更的方式包括如下步骤：s1、将作为采样点电流；s2、计算采样点电流的稳定度st；
s3、通过下式调整采样点电流：；其中，m为预估次数，st1为采样点电流值为时的稳定度；将作为新的采样点电流；s4、重复步骤s2至步骤s3，直至采样点电流超过。6.如权利要求5所述的一种一体化直驱永磁同步电机，其特征在于，所述直线电机组件位于所述行星减速机组件的外边缘、中间或内边缘位置。7.如权利要求6所述的一种一体化直驱永磁同步电机，其特征在于，所述行星减速机组件是1级减速、2级减速或3级减速。8.如权利要求7所述的一种一体化直驱永磁同步电机，其特征在于，所述同步电机通过霍尔位置传感器、磁栅系统或光栅系统反馈转动位置。
技术总结本发明提供了一种一体化直驱永磁同步电机，包括直线电机组件、行星减速机组件和控制组件，直线电机组件包括磁轨组件和线圈组件，磁轨组件包括磁钢和转筒，磁钢位于转筒外边缘并与转筒固定相连，线圈组件包括安装座、矽钢片和线圈，矽钢片位于安装座内边缘并与安装座固定相连，线圈圆周等距插接在矽钢片内侧固定，行星减速机组件包括内啮合齿轮、小外啮合齿轮和大外啮合齿轮，内啮合齿轮与小外啮合齿轮啮合，小外啮合齿轮与大外啮合齿轮啮合，控制组件用于检测电机的转动状态并控制通过线圈的电流大小以及频率；本电机通过对线圈电流的控制达到降低能耗、稳定运转的效果。稳定运转的效果。稳定运转的效果。
技术研发人员：谌国权 宋金波
受保护的技术使用者：长沙一派直驱科技股份有限公司
技术研发日：2022.06.02
技术公布日：2022/7/5
