一種智能調整扭矩的高效無刷電機的製作方法

2023-07-25 05:39:26

專利名稱：一種智能調整扭矩的高效無刷電機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種電機，尤其涉及一種應用在電動自行車上的智能調整扭矩的高效無刷電機。
背景技術：
在實際應用中，無刷電機在不同轉速下需要輸出的扭矩的差別往往會比較大，一般在保持功率一定的情況下，無刷電機在低速運行時需要提供較大的扭矩，而在高速運行時則只需提供較小的扭矩，但現有的無刷電機的繞組所產生的扭矩是固定的，無法隨著速度變化而自動調整，這時若滿足低速大扭矩輸出，則電機運行至高速時就會產生效率不高的問題，電能的利用效率不高；若滿足電機高速高效率輸出，則電機運行至低速時就會產生扭矩性不能滿足要求的問題。

發明內容
本實用新型為解決現有的無刷電機不能隨著速度變化自動調整扭矩的問題，目的在於提供了一種智能調整扭矩的高效無刷電機，在不同轉速下，由輔助控制器自動接入合適的唯一繞組來滿足不同轉速下不同扭矩的需求，並在轉速非正常突變情況下暫時斷電，以保護無刷電機，不僅解決了背景技術中存在的問題，而且可延長無刷電機的使用壽命。
本實用新型是通過以下技術方案達到上述目的一種智能調整扭矩的高效無刷電機，包括電機定子、電機轉子、電機繞組上設有的N個抽頭、磁鋼、速度傳感器，其中速度傳感器嵌入在電機定子中，磁鋼設在電機轉子上，其特點是還包括輔助控制器，所述輔助控制器包括嵌入式微處理器、若干繞組切換電路，所述輔助控制器的嵌入式微處理器的輸入端與速度傳感器相連，以獲得電機轉子的轉速信號；嵌入式微處理器的輸出端與若干繞組切換電路的輸入端相連；若干繞組切換電路的輸出端分別與各組繞組相連；當電機轉子的轉速在正常的高低速範圍內，輔助控制器的嵌入式微處理器根據電機轉子的轉速做出判斷，將控制信號傳輸給相應的繞組切換電路，相應的繞組切換電路根據接收到的控制信號連接相應的繞組；當電機轉子的轉速發生非正常突變時，所述輔助控制器切斷繞組電路。
作為優選，所述的電機繞組由M個主繞組組成，在主繞組中抽頭，主繞組的一部分為子繞組，抽頭為N個，子繞組為N個，子繞組在電機物理位置上對稱。
作為優選，所述的M＝N＝3。
作為優選，所述的若干繞組切換電路包括繞組切換電路一和繞組切換電路二，繞組切換電路一與主繞組相連，繞組切換電路二與子繞組相連。
作為優選，所述的繞組切換電路由電子模擬開關電路組成。
作為優選，所述的速度傳感器為霍爾傳感器。
本實用新型的有益效果通過增設輔助控制器，可根據轉速自動切換與繞組的電連接，使電機在低速下提高扭矩，有利於電機的啟動和帶大負載；在高速下切換到高速運行效率高的狀態，保證在提高電機在低速下的性能的同時也提高電機在高速下的性能；在遇非正常速度突變時，切斷與繞組的電連接，延長電機使用壽命。本實用新型與目前各類通用的無刷電機驅動器兼容。


圖1本實用新型實施例1中的智能調整扭矩的高效無刷電機結構示意圖；圖2本實用新型實施例1中的智能調整扭矩的高效無刷電機的原理結構圖；
圖3本實用新型實施例1中的智能調整扭矩的高效無刷電機的在低速狀態的工作示意圖；圖4本實用新型實施例1中的智能調整扭矩的高效無刷電機的在高速狀態的工作示意圖；圖5本實用新型實施例1中的智能調整扭矩的高效無刷電機的在轉速突變時工作示意圖；圖6本實用新型實施例1中的智能調整扭矩的高效無刷電機的電路示意圖；圖中1.霍爾傳感器；2.電機轉子；3.電機定子；4.磁鋼；5.繞組切換電路一；6.繞組切換電路二；7.嵌入式微處理器；8.輔助控制器；9.主繞組；10.高速繞組。
具體實施例下面通過實施例，並結合附圖1-6，對本實用新型的技術方案作進一步具體的說明。
實施例1如圖1、2所示，一種智能調整扭矩的高效無刷電機，包括電機定子3、電機轉子2、磁鋼4、霍爾傳感器1、輔助控制器8；電機繞組由3個主繞組9組成，在主繞組中抽頭，主繞組的一部分為子繞組10，抽頭為3個，子繞組為3個，子繞組在電機物理位置上對稱，霍爾傳感器1嵌入在電機定子3中，磁鋼4設在電機轉子2上，輔助控制器8，由嵌入式微處理器7、繞組切換電路一5和繞組切換電路二6組成，輔助控制器8的嵌入式微處理器7的輸入端與霍爾傳感器1相連，獲得電機轉子2的轉速信號後做出判斷，如圖3所示，當電機低速工作下，轉速小於X，嵌入式微處理器7通過霍爾傳感器1送入的信號進行檢測判斷並作軟體抗幹擾處理，確認電機轉速小於X，使繞組切換電路一動作，繞組切換電路二不工作，主繞組工作，此時輸出扭矩大。
如圖4所示，電機高速工作下，轉速大於Y，嵌入式微處理器7通過霍爾傳感器1送入的信號進行檢測判斷並作軟體抗幹擾處理，確認電機轉速大於Y，使繞組切換電路二動作，繞組切換電路一不動作，子繞組工作，主繞組抽頭以外的部分線圈不工作，此時高速效率高。由於繞組切換電路一不工作，所以不工作的部分線圈兩端斷路，不形成匝間短路，線圈安全。
如圖5所示，當電機轉子2的轉速非正常突變時，嵌入式微處理器7使繞組切換電路一、繞組切換電路二不動作，電機內任一繞組都不接入主驅動線，如虛線所示，此時電機繞組斷電，避免了在此時環境下的工作，由於輔助控制器的嵌入式微處理器7和霍兒傳感器部分1不斷電，輔助控制器仍然正常工作，當電機轉速恢復正常時由嵌入式微處理器7使對應的切換電路動作接入相應繞組，電機繼續正常運行。
如圖6所示，本實用新型的輔助控制器以嵌入式微處理器7為核心構成，所有功能實現都以嵌入式微處理器7的軟體處理為基礎，繞組切換電路由嵌入式微處理器7輸出信號控制，經光耦隔離驅動電子模擬開關。
本實用新型兼容各種無刷電機控制器11，無需另外附加任何電源、線路，就能在目前無刷電機原有條件下提供多種功能。
權利要求1.一種智能調整扭矩的高效無刷電機，包括電機定子(3)、電機轉子(2)、電機繞組上設有的N個抽頭、磁鋼(4)、速度傳感器(1)，其中速度傳感器(1)嵌入在電機定子(3)中，磁鋼(4)設在電機轉子(2)上，其特徵是還包括輔助控制器(8)，所述輔助控制器(8)包括嵌入式微處理器(7)、若干繞組切換電路，所述輔助控制器(8)的嵌入式微處理器的輸入端與速度傳感器(1)相連，以獲得電機轉子(2)的轉速信號；嵌入式微處理器(7)的輸出端與若干繞組切換電路的輸入端相連；若干繞組切換電路的輸出端分別與各組繞組相連；當電機轉子的轉速在正常的高低速範圍內，輔助控制器(8)的嵌入式微處理器(7)根據電機轉子(2)的轉速做出判斷，將控制信號傳輸給相應的繞組切換電路，相應的繞組切換電路根據接收到的控制信號連接相應的繞組；當電機轉子(2)的轉速發生非正常突變時，所述輔助控制器(8)切斷繞組電路。
2.根據權利要求1所述的一種智能調整扭矩的高效無刷電機，其特徵是所述的電機繞組由M個主繞組(9)組成，在主繞組中抽頭，主繞組的一部分為子繞組(10)，抽頭為N個，子繞組為N個，子繞組在電機物理位置上對稱。
3.根據權利要求2所述的一種智能調整扭矩的高效無刷電機，其特徵是所述的M＝N＝3。
4.根據權利要求1-3任一權利要求所述的一種智能調整扭矩的高效無刷電機，其特徵是所述的若干繞組切換電路包括繞組切換電路一(5)和繞組切換電路二(6)，繞組切換電路一(5)與主繞組(9)相連，繞組切換電路二(6)與子繞組(10)相連。
5.根據權利要求4所述的一種智能調整扭矩的高效無刷電機，其特徵是所述的繞組切換電路由電子模擬開關電路組成。
6.根據權利要求5所述的一種智能調整扭矩的高效無刷電機，其特徵是所述的速度傳感器為霍爾傳感器。
專利摘要本實用新型涉及一種智能調整扭矩的高效無刷電機，包括電機定子、電機轉子、電機繞組上設有的N個抽頭、磁鋼、速度傳感器，其中速度傳感器嵌入在電機定子中，磁鋼設在電機轉子上，其特點是還包括輔助控制器，所述輔助控制器包括嵌入式微處理器、若干繞組切換電路，所述輔助控制器的嵌入式微處理器根據電機轉子的轉速判斷，控制的繞組切換電路連接或不連接相應的繞組。本實用新型的有益效果可智能調整扭矩，效率高，使用方便。
文檔編號H02P6/00GK2852524SQ20052011743
公開日2006年12月27日 申請日期2005年12月21日 優先權日2005年12月21日
發明者馮政傑 申請人:馮政傑