一種基於反激式控制模式的電的製造方法
2023-05-16 13:03:11 2
一種基於反激式控制模式的電的製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基於反激式控制模式的電機，包括定子部分以及轉子部分，所述定子的極軛與轉子的極軛滿足下述關係：即二者之比等於相數；所述的相數至少為二相，所述定子的極軛布置有相應的電磁繞組，所述電磁繞組與控制器相連接，所述控制器根據運行狀態來控制電機處於正向或反向激勵模式。本實用新型是一種依據反激式控制原理工作的電機，採用的是周期儲能、瞬間釋放的工作原理，類似於電磁炮的原理，利用經過壓縮的磁場能量所產生的衝量來做功，與常規電機利用電流增量做功的原理具有明顯的區別。無須任何永磁材料即能使純鐵芯結構的電機表現出極低的功耗和非常好的能效，因此對於節能減排和保護稀土資源具有極大的現實意義。
【專利說明】一種基於反激式控制模式的電機
【技術領域】
[0001]本實用新型屬於電機領域，特別涉及一種基於反激式控制模式的電機。
【背景技術】
[0002]目前，絕大多數常規的機電裝置都由電系統、機械系統和聯繫兩者的耦合磁場組成。根據能量守恆原理，有下式成立:由電源輸入的電能=耦合磁場內儲能的增加+裝置內部的能量損耗+輸出的機械能，當忽略損耗時其能量傳遞關係為dwf=dwe-dwm，其中dWe為系統的微分電能輸入，dwf為微分磁能增量，dWm為系統微分機械能輸出。對於常規電機而言，耦合磁場內的儲能不會轉變為機械能，而當其換相時，剩餘的這部分能量的洩放則會產生相應的負轉矩，而這又恰好是被計算者認為可以被忽略的部分。
[0003]常規電機採用的是正向激磁工作模式，其工作在電流的上升階段，三相電機中每相的工作周期為1/3，依靠電流的增量在對外做功，即常規電機吸收能量時做功，而其釋放能量時則會產生相應的負轉矩。
實用新型內容
[0004]本實用新型的發明目的在於:針對上述存在的問題，提供一種利用周期儲能、瞬間釋放的工作原理，採用經過壓縮的磁場能量所產生的衝量來做功的基於反激式控制模式的電機。
[0005]本實用新型的技術方案是這樣實現的:一種基於反激式控制模式的電機，包括定子部分以及轉子部分，其特徵在於:所述定子的極軛與轉子的極軛滿足下述關係:即二者之比等於相數；所述的相數至少為二相，所述定子的極軛布置有相應的電磁繞組，所述電磁繞組與控制器相連接，所述控制器根據運行狀態來控制電機處於正向或反向激勵模式。
[0006]本實用新型所述的基於反激式控制模式的電機，其所述定子部分中的每相由至少一個U形鐵芯組成，U形鐵芯沿轉軸的軸線方向至少布置有兩個電磁繞組，其U形鐵芯端面產生的磁場極性相反，各相上的電磁繞組以轉子部分軸心為中心依次均勻間隔排列在同一圓周之上。
[0007]本實用新型所述的基於反激式控制模式的電機，其所述定子部分中的每相由至少二個極軛構成，每個極軛上有一個電磁繞組，其極軛端面產生的磁場極性相反，各相上的電磁繞組以轉子部分軸心為中心依次均勻間隔排列在同一圓周之上。
[0008]本實用新型所述的基於反激式控制模式的電機，其所述定子部分中每相為一個整體單獨構成，每相採用一個集中的電磁繞組或採用各個定子的極軛獨立布置電磁繞組，各個定子的極軛以轉子部分的軸心為中心依次間隔相應的距離均勻排列在同一圓周之上，其間隔的距離等於極軛的寬度與相數的乘積，各相沿轉子軸線方向排列且使其定子的極軛按極軛寬度順序錯開。
[0009]本實用新型所述的基於反激式控制模式的電機，其所述轉子的極軛分別與定子中任一相中定子的極軛相對應，所述轉子的長度與電機定子的極軛兩側外沿的端線等齊，所述轉子的極軛以轉子部分軸心為中心均勻布置在同一圓周之上。
[0010]本實用新型所述的基於反激式控制模式的電機，其所述控制器包括電源電路、位置檢測電路、電流檢測電路、控制電路以及功率輸出電路，所述控制器根據轉子的極軛位置及轉動方向來控制各相電磁單元中每相的充電或放電。
[0011]本實用新型所述的基於反激式控制模式的電機，其所述功率輸出電路包括電源U、開關管Tl、T2、續流二極體Dl、D2，以及與某相的電磁繞組相連接的端點A、端點B ;所述開關管Tl 一端與電源的正極相連接，其另一端即端點A與某相電磁繞組的一端連接，所述某相電磁繞組的另一端與開關管T2的一端即端點B連接，開關管T2的另一端與電源負極連接；所述續流二極體Dl的陰極與電源正極連接，其陽極與端點B連接，所述續流二極體D2的陽極與電源負極連接，其陰極與端點A連接；所述開關管Tl和T2的控制端與控制電路連接，在端點A與端點B之間連接有能量轉換單元。
[0012]本實用新型所述的基於反激式控制模式的電機，其所述能量轉換單元包括控制開關K和能量轉換電路，所述能量轉換電路包括電容C電路或電感L電路或LC電路，所述能量轉換電路採用電容C電路或電感L電路或LC電路與電機繞組的電感以並聯或串聯的形式共同構成一個振蕩電路，使之依靠預先存儲的能量實現有衰減的周期振蕩。
[0013]本實用新型所述的基於反激式控制模式的電機，其所述控制開關K的一端與端點A連接，其另一端與電容C的一端連接，所述電容C的另一端與端點B連接。
[0014]本實用新型產生的有益效果是:本實用新型的電機及控制模式採用了與現有電機產品完全不一樣的原理和結構，既保持了能在常規電動狀態下完成機電能量的轉換，同時又可以實現將磁場的儲能轉換為驅動功率獲得轉矩的目標。該電機具有結構簡單、控制方法簡單、發熱量低、不會產生失磁現象且能耗極低、效率高、噪聲小、運行穩定等優點。此外，採用本實用新型製作的電機，無須任何永磁材料即能使純鐵芯結構的電機表現出極低的功耗和非常好的能效，因此對於節能減排和保護稀土資源具有極大的現實意義。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型實施例1的結構示意圖。
[0016]圖2是本實用新型中控制器的原理圖。
[0017]圖3是本實用新型中功率輸出電路的示意圖。
[0018]圖4是本實用新型的功率輸出電路中能量轉換單元的電路示意圖。
[0019]圖5是本實用新型實施例2的結構示意圖。
[0020]圖6是本實用新型實施例3的結構示意圖。
[0021]圖中標記:1為定子的極軛，2為轉子的極軛，3為電磁繞組。
【具體實施方式】
[0022]下面結合附圖，對本實用新型作詳細的說明。
[0023]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，並不用於限定本實用新型。
[0024]實施例1:[0025]如圖1所示，一種基於反激式控制模式的電機，包括定子部分以及轉子部分，所述定子的極軛I與轉子的極軛2滿足下述關係:即二者之比等於相數，所述的相數至少為二相，所述定子的極軛I布置有相應的電磁繞組3，所述電磁繞組3與控制器相連接，所述控制器根據運行狀態來控制電機處於正向或反向激勵模式。
[0026]其中，所述定子部分中的每相由至少一個U形鐵芯組成，U形鐵芯沿轉軸的軸線方向至少布置有兩個電磁繞組3，其U形鐵芯端面產生的磁場極性相反，各相上的電磁繞組3以轉子部分軸心為中心依次均勻間隔排列在同一圓周之上，所述轉子的極軛2分別與定子中任一相中定子的極軛I相對應，所述轉子的極軛2以轉子部分軸心為中心均勻布置在同一圓周之上。
[0027]如圖2所示，所述控制器包括電源電路、位置檢測電路、電流檢測電路、控制電路以及功率輸出電路，所述控制器根據轉子的極軛2位置及轉動方向來控制各相電磁單元中每相的充電或放電。
[0028]如圖3所示，所述功率輸出電路包括電源U、開關管Tl、T2、續流二極體Dl、D2，以及與某相的電磁繞組3相連接的端點A、端點B ;所述開關管Tl 一端與電源的正極相連接，其另一端即端點A與某相電磁繞組3的一端連接，所述某相電磁繞組3的另一端與開關管T2的一端即端點B連接，開關管T2的另一端與電源負極連接；所述續流二極體Dl的陰極與電源正極連接，其陽極與端點B連接，所述續流二極體D2的陽極與電源負極連接，其陰極與端點A連接；所述開關管Tl和T2的控制端與控制電路連接，在端點A與端點B之間連接有能量轉換單元4。
[0029]如圖4所示,所述能量轉換單元包括控制開關K和能量轉換電路,所述能量轉換電路包括電容C電路或電感L電路或LC電路，所述能量轉換電路採用電容C電路或電感L電路或LC電路與電機繞組的電感以並聯或串聯的形式共同構成一個振蕩電路，使之依靠預先存儲的能量實現有衰減的周期振蕩。
[0030]在本實施例中，所述控制開關K的一端與端點A連接,其另一端與電容C的一端連接，所述電容C的另一端與端點B連接。
[0031]本實用新型的控制方法:所述電磁繞組3在輸入能量時不對轉子的極軛2做功，所述電磁繞組3在釋放能量時對轉子的極軛2做功。在電機轉動的初始階段，對定子部分的電磁繞組3採用正激式的控制模式，通過電磁繞組3在輸入能量的過程中對轉子的極軛2做功，當所述電機開始轉動後並達到預定的轉速時，通過控制器將正激式控制模式轉換為反激式控制模式。
[0032]其中，所述控制電路對電磁繞組3的控制方式為:在轉子轉動過程中，當轉子部分的極軛2與定子中一相的鐵芯相對應時,沿轉子轉動方向排列的相序中對應的電磁繞組3依次為放電狀態和充電狀態，此時轉子的極軛2所對應相中的電磁繞組3為既不放電也不充電狀態，所述電磁繞組3充電的最大周期為轉子的極軛2經過至少一個定子的極軛I的時間，所述轉子的極軛2在對應相中的電磁繞組3的放電過程中被吸過來。
[0033]實施例1的具體實施過程:
[0034]電機的啟動過程:因為電機的轉子可以停在任意的位置，故首先給某相電磁繞組3通電，使其固定位置，然後在按轉動方向的要求順序的給其它相的電磁繞組3通電，再根據位置檢測信號來確定各相的依次導通和關斷。此時電機按照要求的轉動方向旋轉，當達到某一確定的速度時，啟動過程結束，控制器開始按照反激式控制模式工作，假設在如圖1所示的位置時，轉子的極軛2處在B相的位置，電機按逆時針方向旋轉，當收到Y位置信號時，首先給C相的電磁繞組3通電，電機繼續沿離開C相的反向旋轉，當收到X位置信號時，表明轉子的極軛2已離開B相的位置處在A相的位置，此時給C相的電磁繞組3斷電，給B相的電磁繞組3通電.由於之前已使C相的電磁繞組3達到了最大的充電電流，電感中的電流不能突變，故C相的電磁繞組3在最大電流開始放電，該電流產生的強磁場迅速地將處在A相的位置上的轉子極軛2向C相的位置吸引，餘此類推。
[0035]在上述的關斷過程中，在未啟用能量轉換單元4時，如圖3所示，可採用單管關斷或雙管關斷的二種方案，二者略有不同，雙管關斷時放電迅速，存儲的能量可以通過二個續流二極體回饋電源，適用於速度較高時應用，而單管關斷其存儲的能量不會回饋電源，而是通過一個續流二極體自我續流，直至其存儲的能量消耗殆盡。
[0036]在啟用能量轉換單元4時，如圖4所示的結構，採用單管關斷或雙管關斷的差別不大，以單管關斷來說明其工作過程。當關斷下管T2時，此時電磁繞組3的輸入迴路已被斷開，由於開關K的閉合，將電容C與電磁繞組3相併聯，由於之前電容C上電壓為零，因此電容C被反向充電，其極性為左負右正，電磁繞組3的放電電流為逆時針方向流動，當電磁繞組3中的電流下降為零時，電容C已被反向充電至最大電壓，電容C開始向電磁繞組3反向放電，其放電電流為順時針方向流動，以此形成衰減振蕩直至開關K被斷開，在此電路中斷開開關K的應選擇電容C上的電壓為零的時刻，以使下一循環正常進行。
[0037]需要說明的是，對於其它形式的能量轉換電路，儘管其電路形式和連接方式會略有不同，但其作用原理相同，都是為了達到將所存儲的能量發揮到最大的作用效果的目的。
[0038]實施例2:
[0039]如圖5所示，一種基於反激式控制模式的電機，包括定子部分以及轉子部分，所述定子的極軛I與轉子的極軛2滿足下述關係:即二者之比等於相數，所述的相數至少為二相，所述定子的極軛I布置有相應的電磁繞組3，所述電磁繞組3與控制器相連接，所述控制器根據運行狀態來控制電機處於正向或反向激勵模式。
[0040]其中，所述定子部分中的每相由至少二個極軛構成，每個極軛上有一個電磁繞組3，其極軛端面產生的磁場極性相反，各相上的電磁繞組3以轉子部分軸心為中心依次均勻間隔排列在同一圓周之上。其他與實施例1相同。
[0041]實施例3:
[0042]如圖6所示，一種基於反激式控制模式的電機，包括定子部分以及轉子部分，所述定子的極軛I與轉子的極軛2滿足下述關係:即二者之比等於相數，所述的相數至少為二相，所述定子的極軛I布置有相應的電磁繞組3，所述電磁繞組3與控制器相連接，所述控制器根據運行狀態來控制電機處於正向或反向激勵模式。
[0043]其中，所述定子部分中每相為一個整體單獨構成，每相採用一個集中的電磁繞組3或採用各個定子的極軛I獨立布置電磁繞組3，各個定子的極軛I以轉子部分的軸心為中心依次間隔相應的距離均勻排列在同一圓周之上，其間隔的距離等於極軛的寬度與相數的乘積，各相沿轉子軸線方向排列且使其定子的極軛按極軛寬度順序錯開。其他與實施例1相同。
[0044]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，並不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種基於反激式控制模式的電機，包括定子部分以及轉子部分，其特徵在於:所述定子的極軛(I)與轉子的極軛(2)滿足下述關係:即二者之比等於相數；所述的相數至少為二相，所述定子的極軛(I)布置有相應的電磁繞組(3)，所述電磁繞組(3)與控制器相連接，所述控制器根據運行狀態來控制電機處於正向或反向激勵模式。
2.根據權利要求1所述的基於反激式控制模式的電機，其特徵在於:所述定子部分中的每相由至少一個U形鐵芯組成，U形鐵芯沿轉軸的軸線方向至少布置有兩個電磁繞組(3)，其U形鐵芯端面產生的磁場極性相反，各相上的電磁繞組(3)以轉子部分軸心為中心依次均勻間隔排列在同一圓周之上。
3.根據權利要求1所述的基於反激式控制模式的電機，其特徵在於:所述定子部分中的每相由至少二個極軛構成，每個極軛上有一個電磁繞組(3)，其極軛端面產生的磁場極性相反，各相上的電磁繞組(3)以轉子部分軸心為中心依次均勻間隔排列在同一圓周之上。
4.根據權利要求1所述的基於反激式控制模式的電機，其特徵在於:所述定子部分中每相為一個整體單獨構成，每相採用一個集中的電磁繞組(3)或採用各個定子的極軛(I)獨立布置電磁繞組(3)，各個定子的極軛(I)以轉子部分的軸心為中心依次間隔相應的距離均勻排列在同一圓周之上，其間隔的距離等於極軛的寬度與相數的乘積，各相沿轉子軸線方向排列且使其定子的極軛按極軛寬度順序錯開。
5.根據權利要求1至4中任意一項所述的基於反激式控制模式的電機，其特徵在於:所述轉子的極軛(2)分別與定子中任一相中定子的極軛(I)相對應，所述轉子的長度與電機定子的極軛(I)兩側外沿的端線等齊，所述轉子的極軛(2)以轉子部分軸心為中心均勻布置在同一圓周之上。
6.根據權利要求5所述的基於反激式控制模式的電機，其特徵在於:所述控制器包括電源電路、位置檢測電路、電流檢測電路、控制電路以及功率輸出電路，所述控制器根據轉子的極軛(2 )位置及轉動方向來控制各相電磁單元中每相的充電或放電。
7.根據權利要求6所述的基於反激式控制模式的電機，其特徵在於:所述功率輸出電路包括電源U、開關管T1、T2、續流二極體D1、D2，以及與某相的電磁繞組(3)相連接的端點A、端點B;所述開關管Tl 一端與電源的正極相連接，其另一端即端點A與某相電磁繞組(3)的一端連接，所述某相電磁繞組(3)的另一端與開關管T2的一端即端點B連接，開關管T2的另一端與電源負極連接；所述續流二極體Dl的陰極與電源正極連接，其陽極與端點B連接，所述續流二極體D2的陽極與電源負極連接，其陰極與端點A連接；所述開關管Tl和T2的控制端與控制電路連接，在端點A與端點B之間連接有能量轉換單元(4)。
8.根據權利要求7所述的基於反激式控制模式的電機，其特徵在於:所述能量轉換單元(4)包括控制開關K和能量轉換電路,所述能量轉換電路包括電容C電路或電感L電路或LC電路，所述能量轉換電路採用電容C電路或電感L電路或LC電路與電機繞組的電感以並聯或串聯的形式共同構成一個振蕩電路，使之依靠預先存儲的能量實現有衰減的周期振蕩。
9.根據權利要求8所述的基於反激式控制模式的電機，其特徵在於:所述控制開關K的一端與端點A連接，其另一端與電容C的一端連接，所述電容C的另一端與端點B連接。
【文檔編號】H02K1/24GK203434829SQ201320543124
【公開日】2014年2月12日 申請日期:2013年9月3日 優先權日:2013年9月3日
【發明者】陳奚平 申請人:陳奚平