一種單極純直流脈磁無刷調速電動機的製作方法
2023-05-17 22:05:46 2
本發明涉及電動機技術領域，特別是一種單極純直流脈磁無刷調速電動機。
背景技術：
目前，汽車上、電車上用的電動機說是直流無刷調速電動機，其實不是真正的直流無刷電動機，而是通過電子器件逆變成三相高頻高流電再通入電機，則是我們常見的三相高流電動機。
因此，研究一種可實現雙向運行、零至最高轉速的調節、反電動勢的吸收再生電能、及自行發電的電動機非常重要，可有效地提高電動汽車或電單車的續航裡程。
技術實現要素：
本發明的目的在於提供一種單極純直流脈磁無刷調速電動機，該電動機具備自行調速及反電動勢的吸收再生電能的功能。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案如下：一種單極純直流脈磁無刷調速電動機，包括電機轉子和電機定子；還包括驅動電路和用於檢測電機轉子位置的位置傳感器，所述的電機轉子為圓柱形，電機轉子的圓柱表面覆蓋有k組大小相同的永磁鐵，相鄰的永磁鐵緊密排列且極性相異；
所述的電機定子設置有k組電機線圈繞組，每組電機線圈繞組分別包括a相線圈繞組、b相線圈繞組和c相線圈繞組，且電機線圈繞組按a相線圈繞組、b相線圈繞組、c相線圈繞組的順序依次排列，所述的a相線圈繞組、b相線圈繞組和c相線圈繞組分別與驅動電路連接，通電時，電機定子上位於同一側的相鄰兩個線圈繞組的極性相異；
所述的位置傳感器與驅動電路連接；
所述的電機定子的圓周外側還設置有發電機，所述的發電機設置有k組發電機繞組，每組發電機繞組分別包括a相發電機繞組、b相發電機繞組和c相發電機繞組，且發電機繞按a相發電機繞組、b相發電機繞組和c相發電機繞組的順序依次排列；
電機定子上的線圈繞組因通電而形成磁場，通過驅動電路分別控制電機定子上的a相線圈繞組、b相線圈繞組和c相線圈繞組的電源依次通斷，線圈繞組圓周內側產生的磁極與電機轉子的磁極因同性相斥、異性相吸使得電機轉子轉動；
由於磁場方向的不斷改變，發電機上的發電機繞組則通過電機定子上的線圈繞組的圓周外側產生的磁場來發電。
優選地，所述的驅動電路中設置有續流二極體，所述的續流二極體用於吸收電機定子線圈繞組斷電時產生的反電動勢。
優選地，所述的k為2的整倍數。
本發明的工作原理：電機轉子的轉角為0度時，位置傳感器檢測電機轉子的位置信號，並將信號反饋至驅動電路，驅動電路驅動定子上的a相繞組接通電源，a相繞組通電產生直流磁場，磁力線與電機轉子上的同性永磁鐵相斥，與最近的異性永磁鐵相吸，使得電機轉子開始轉動；
當電機轉子轉動至30度時，定子上的a相繞組產生的磁力線與電機轉子上的異性永磁鐵相吸，使得電機轉子不再轉動，因此在電機轉子轉至30度時，位置傳感器檢測電機轉子的位置信號，並將信號反饋至驅動電路，驅動電路斷開定子上的a相繞組電源，並接通定子上的b相繞組電源，使b相繞組產生直流磁場，磁力線與電機轉子山的永磁鐵由於同性相斥、異性相吸使得電機轉子繼續轉動；
當電機轉子轉至60度時，定子上的b相繞組產生的磁力線與電機轉子上的異性永磁鐵相吸，使得電機轉子不再轉動，因此在電機轉子轉至60度時，位置傳感器檢測電機轉子的位置信號，並將信號反饋至驅動電路，驅動電路斷開定子上的b相繞組電源，並接通定子上的c相繞組電源，使c相繞組產生直流磁場，磁力線與電機轉子山的永磁鐵由於同性相斥、異性相吸使得電機轉子繼續轉動；
同樣的原理，當電機轉子轉動至90度時，驅動電路斷開c相繞組的電源，再次接通a相繞組，使電機轉子循環轉動。
磁場方向的不斷改變，發電機上的線圈繞組則通過凸極外端產生的磁場來發電
每當斷開定子上的a相繞組或b相繞組或c相繞組時，都會產生反電動勢，此時驅動電路中的續流二極體將反電動勢吸收，並再次利用。
本發明的有益效果：
1、通過電機定子上的a相繞組、b相繞組、c相繞組的依次通斷，使得磁場方向不斷改變，電機定子的內側推動轉子轉動，外側推動發電機發電，在避免浪費的同時實現了充分利用。
2、電路中設置續流二極體，用於吸收繞組斷電時產生的反電動勢，起到能源回收的作用。
3、通過位置傳感器檢測電機轉子的位置信號，通過精確定位來向驅動電路傳達驅動信號。
附圖說明
圖1為本發明結構示意圖
圖2為驅動電路圖
圖中：1-電機轉子；2-電機定子；3-發電機。
具體實施方式
下面結合具體實施例和附圖詳細說明本發明。
實施例1
如圖1所示，一種單極純直流脈磁無刷調速電動機，包括電機轉子1和電機定子2；還包括驅動電路和用於檢測電機轉子1位置的位置傳感器，所述的電機轉子1為圓柱形，電機轉子1的圓柱表面覆蓋有2k組大小相同的永磁鐵，相鄰的永磁鐵緊密排列且極性相異；
所述的電機定子2設置有k組電機線圈繞組，每組電機線圈繞組分別包括a相線圈繞組、b相線圈繞組和c相線圈繞組，且電機線圈繞組按a相線圈繞組、b相線圈繞組、c相線圈繞組的順序依次排列，所述的a相線圈繞組、b相線圈繞組和c相線圈繞組分別與驅動電路連接，通電時，電機定子2上位於同一側的相鄰兩個線圈繞組的極性相異；
所述的位置傳感器與驅動電路連接；
所述的電機定子2的圓周外側還設置有發電機3，所述的發電機3設置有2k組發電機繞組，每組發電機繞組分別包括a相發電機繞組、b相發電機繞組和c相發電機繞組，且發電機繞按a相發電機繞組、b相發電機繞組和c相發電機繞組的順序依次排列；
電機定子2上的線圈繞組因通電而形成磁場，通過驅動電路分別控制電機定子2上的a相線圈繞組、b相線圈繞組和c相線圈繞組的電源依次通斷，線圈繞組圓周內側產生的磁極與電機轉子1的磁極因同性相斥、異性相吸使得電機轉子1轉動；
由於磁場方向的不斷改變，發電機3上的發電機繞組則通過電機定子2上的線圈繞組的圓周外側產生的磁場來發電。
所述的驅動電路中設置有續流二極體，所述的續流二極體用於吸收電機定子2線圈繞組斷電時產生的反電動勢。
所述的k為2的整倍數。
本發明的工作原理：電機轉子1的轉角為0度時，位置傳感器檢測電機轉子1的位置信號，並將信號反饋至驅動電路，驅動電路驅動電機定子2上的a相繞組接通電源，a相繞組通電產生直流磁場，磁力線與電機轉子1上的同性永磁鐵相斥，與最近的異性永磁鐵相吸，使得電機轉子1開始轉動；
當電機轉子1轉動至30度時，電機定子2上的a相繞組產生的磁力線與電機轉子1上的異性永磁鐵相吸，使得電機轉子1不再轉動，因此在電機轉子1轉至30度時，位置傳感器檢測電機轉子1的位置信號，並將信號反饋至驅動電路，驅動電路斷開電機定子2上的a相繞組電源，並接通電機定子2上的b相繞組電源，使b相繞組產生直流磁場，磁力線與電機轉子1山的永磁鐵由於同性相斥、異性相吸使得電機轉子1繼續轉動；
當電機轉子1轉至60度時，電機定子2上的b相繞組產生的磁力線與電機轉子1上的異性永磁鐵相吸，使得電機轉子1不再轉動，因此在電機轉子1轉至60度時，位置傳感器檢測電機轉子1的位置信號，並將信號反饋至驅動電路，驅動電路斷開電機定子2上的b相繞組電源，並接通電機定子2上的c相繞組電源，使c相繞組產生直流磁場，磁力線與電機轉子1山的永磁鐵由於同性相斥、異性相吸使得電機轉子1繼續轉動；
同樣的原理，當電機轉子1轉動至90度時，驅動電路斷開c相繞組的電源，再次接通a相繞組，使電機轉子1循環轉動。
磁場方向的不斷改變，發電機上的線圈繞組則通過電機定子2外側產生的磁場來發電
每當斷開電機定子2上的a相繞組或b相繞組或c相繞組時，都會產生反電動勢，此時驅動電路中的續流二極體將反電動勢吸收，並再次利用。