CN103178659B - 基于相位角控制的向量磁流电机 - Google Patents

Abstract

基于相位角控制的向量磁流电机，由定子、动子和线圈绕组组成，所述定子和动子相向设置，所述定子固定，所述动子能相对于定子运动；所述定子中至少设有一个定子导磁体，所述动子中至少设有一个动子导磁体，所述定子导磁体和所述动子导磁体之间设有气隙；所述线圈绕组绕在所述定子导磁体或者动子导磁体上；其特征在于，设置有位置传感器与控制器；所述位置传感器与所述控制器连接；所述线圈绕组通过该控制器与电源连接。本发明采用完全不同的工作原理与工作方式，完全摒弃了传统电机旋转磁场或换相的两种工作方式，基本消除了感抗，大幅度减少了阻抗，达到了明显节省电能的效果。成为一种全新结构与全新工作方式的电机。

Description

基于相位角控制的向量磁流电机

技术领域

本发明属于电能与机械能转换领域，具体涉及一种基于相位角控制的向量磁流电机(也称为“基于相位角控制的矢量向量磁流电机”)。

背景技术

应用广泛的电动机是一种经典的电能、机械能转换装置。这种传统电动机由于运行模式和结构形式所限，其电能与机械能的转换效率已很难再进一步提高，这是因为：a.传统电动机采用的交流与直流或单相与多相电能源输入形式，其线圈绕组内的电流方向和强度一直在发生变化，线圈绕组的“感性”特征使其无法避免“感抗”造成的损耗。b.作为旋转运行模式的传统电动机，其定、动子之间的“极靴”是相互能量传递的对象，“极靴”之间气隙中发生的磁通流并不是清晰、理想的。气隙间只有切线方向的磁矩是作功部分，其它方向的磁矩对转动形式的机械能输出并没有实际意义。在相同空间和时间内产生的不同方向磁流在气隙间混合，既有参与作功的有效部分，也有不作功的其它部分，其中不参与作功的磁流分量不仅不能转换成机械能，还要消耗电能源。c.传统电动机的能量转换只限于产生电磁感应的磁场中的一个有效长度线段，其它部分只是构成电流回路的导体，并不参与能量转换和作功，因此按电气特性的有益效果原则，电动机的结构设计应该是(有效线段)越细长越好。而实际中传统电动机的能量传递是发生在定、动子“极靴”之间的气隙位置，若以机械特性的有益效果分析，应该是气隙的位置离转动轴心越远越好，也就是说电动机的结构设计应该是越扁平越好。传统电动机在工程设计上实际是分别牺牲了电气特性和机械能特性中的一部分有益效果，造成电能、机械能整体转换效率的损失。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于相位角控制的向量磁流电机。针对传统电动机的上述缺陷，本发明要解决的问题是：

1.通过克服感抗和无功消耗、根据机械运动的需要控制磁力的产生和作功方向，提高能量转换效率；

2.改变传统电机定、动子的结构形式，依据被应用装置的实际结构形式、力和力矩作用位置，优化磁路，提高能量转换装置的机械能输出效果。

实现本发明目的的技术方案是：

一种基于相位角控制的向量磁流电机，由定子、动子、线圈绕组组成，所述定子和动子相向设置，所述定子固定，所述动子能相对于定子运动；所述定子中至少设有一个定子导磁体，所述动子中至少设有一个动子导磁体，所述定子导磁体和所述动子导磁体之间设有气隙；所述线圈绕组绕在所述定子导磁体或者动子导磁体上；所述电机中还设置有位置传感器与控制器；所述位置传感器与与所述控制器连接；所述线圈绕组通过该控制器与电源连接。

所述位置传感器采集所述定子导磁体和所述动子导磁体的相对位置信息，并发送至所述控制器。

所述位置传感器检测定子导磁体和动子导磁体的相对位置，并产生位置传感信号；所述的控制器接收所述位置传感器信号，根据所述定子导磁体和所述动子导磁体的相对位置和所述动子将要进行的运行模式，设定所述线圈绕组的通电时序，对所述线圈绕组的电流通断进行时序控制，使所述绕组线圈中通过的电流为脉冲电流，在所述动子导磁体和定子导磁体之间产生预定方向的电磁吸力，驱动所述动子导磁体产生机械运动。

作为本发明的进一步改进，所述控制器中设有：

位置信息采集模块(IC0)，用于采集所述绕组线圈的电流变化量或电压变化量；

在优化方案中，位置信息采集模块与模数转换模块之间，可以设置一个“信息处理模块”(IC1)，用以筛选位置信息采集模块采集到的电流变化量或电压变化量，只保留其中有效区间的变化量，摒弃其中过大或过小的无用信息；

模数转换模块(IC2)，用于将所述绕组线圈的电流变化量或电压变化量转换成数字量输入中央处理模块；

中央处理模块(IC3)，将所述模数转换模块输入的数字量和预先设定的位置数据进行比较，得到所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置；根据所述电机的运动模式和所述绕组线圈所在的位置，设定所述绕组线圈的通电时序；

功率开关模块(IC4)，按照中央处理模块确定的通电时序，控制所述绕组线圈与电源之间连接的通断。

由于“所述线圈绕组通过该控制器与电源连接”，即所述线圈绕组与控制器始终为连接状态，所以当控制器与电源连接时，控制器中各芯片的工作电流或工作电压，也同时接通到各线圈绕组中。各线圈绕组中工作电流或工作电压的变化，也会随时通过模数转换传输到控制器中。以上所述的工作电流或工作电压一般为毫安级低压直流或5V左右的低压(在本申请中也称为“低压直流电”)，应明确区别于电机(驱动线圈绕组)做功的驱动电流。

参照图12和图14：信息源的信息来自线圈21在循环工作到采样模式时序段，由于定、转子极靴的相对位置及变化引起采样线圈(同一组线圈处于采样读取模拟量数值时)获取的微小电流变化量△μA或者是微小的电压变化量△μV，△μV其物理意义是对应于不同的定、转子极靴的不同相对位置。这是控制器中的IC0逻辑模块的功能，IC1模块处理换算出相应的定、转子极靴在不同位置的对应模拟量△μV，进一步分析即可得到定、转子极靴是相互远离、接近或闭合以及相对应的△μA或△μV数值，IC2是在中央处理器工作前必须的模数转换前提，即将之前的全部电量、非电量、模拟量都转换为数字形式，IC3的逻辑是将数字形式对应的△μA或△μV即定，转子极靴相对位置作数字形式的选择和处理，由图专利A的实际应用装置，就可以区分为当定、转子极靴相对位置远离、接近、闭合时，由电磁感应现象转换为机械能作功，且作圆周运动形式的逻辑量，保持恒定通电输入时对应的物理现象就是无功，作功(相对圆周运动法向方向电磁力)方向为切向方向，作功(相对圆周运动法向方向电磁力)为法向方向，则IC3的逻辑就是区分选择无功切向方向电磁力和法向方向电磁力，且由此确定相应的数值得到不同的工作性质区域(时序)和机械能作功形式，如图专利A示意，这时切向方向是作功驱动逻辑，法向方向是作功主动逻辑，无功区域可选择闭锁状态或不通电状态(节能)，IC4是常用的电功率能量出口闭路，只是需要由IC3作电源输入作时序处理，实现本项技术所述的电能转换机构能装置M作机械能的驱动作功形式或者制动作功形式。

更具体和更优化地说，本发明中的控制器是指完成以下功能的控制器：控制器根据所述定子导磁体和所述动子导磁体的相对位置和所述动子的运动轨迹方向，设定所述线圈绕组的通电时序，对所述线圈绕组的电流通断进行时序控制，使所述动子导磁体和定子导磁体之间产生预定方向的电磁吸力，驱动所述动子导磁体产生机械运动。

所述的位置传感器是采用模拟量传感器。

所述的对所述线圈绕组的电流通断进行时序控制包括：对所述线圈绕组通断的选择，对电流的大小、输入角θ、导通幅度Δθ和输入频率进行控制。

所述线圈绕组可以设在定子导磁体或动子导磁体上，一般选择设置在定子导磁体上。

所述定子导磁体和动子导磁体的数量可以有多种设置：

一个定子导磁体和多个动子导磁体对应的设置，例如，在电动自行车的驱动中，因不需要转动方向功能，可以采用一个定子导磁体和多个动子导磁体对应的设置。

定子导磁体和动子导磁体一一对应，例如，电动汽车的速度、力矩范围宽，电机中采用多个定子导磁体和多个动子导磁体一一对应的设置，控制器通过对各定子导磁体上绕组线圈的通断选择，可以调整电动汽车的速度和力矩。

m个动子导磁体和n个定子导磁体对应，m>1,n>1,m≠n,例如，洗衣机的运行模式中需要电动机零启动和改变转动方向，电动机可以采用至少两个定子导磁体对多个动子导磁体对应，控制电流差时输入定子导磁体上的绕组线圈，就可以实现电机零启动和改变转动方向。

本发明的向量磁流电机在工作中，线圈绕组不是常态通电的(只通有毫安级的控制器CPU的工作电流)，而是只在该线圈绕组所在的动子导磁体与对应定子导磁体，到达预定位置处时，控制器才给该线圈绕组通电，以在该动子导磁体与定子导磁体之间获得最大的磁拉动力；通过该最有效位置以后，控制器即切断该线圈绕组的电源。

在空间上，所述的“预定位置”(也就是“最有效位置”)，是指：在动子的旋转中，从所述动子导磁体和所述定子导磁体处于同一直线之前的某个角度始，至两者处于同一直线时为止，其间的位置即为“预定位置”。

在电磁上，所述的“预定位置”，见后文结合图4所做的说明。

作为本发明的进一步改进，所述位置传感器可以设置在线圈绕组上，由感应线圈连接在控制器上组成，感应线圈的电流值作为位置信号输入至所述控制器。当定子导磁体和动子导磁体相对应位置发生变化时，因电磁感应现象，实际上感应线圈电流μA是一个变化量△S，△S是数值模拟量，例如当定子导磁体和动子导磁体位置接近时，数值模拟量△S值为△S1，△S1经模数转换后输入控制器；当定子导磁体和动子导磁体相对时,数值模拟量△S值为△S2，△S2经模数转换后输入控制器；如控制器获取△S1时，给线圈绕组通工作电流，因电磁感应现象，电能转换为机械能，产生切向方向磁扭力矩，实现的是驱动逻辑；如控制器获取△S2时，给线圈绕组通工作电流，因电磁感应现象，电能转换为机械能，产生法向方向磁扭力矩实现的是制动逻辑。数值模拟量△S和与之相对应的定子导磁体和动子导磁体相对位置可以通过计算和检测确定。

所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置包括下列区域：远离、趋近、前端线相对、面相对、后端线相对和趋远区域；

所述通电时序包括：

当所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置在前端线相对区域内，给所述绕组线圈通电，实现对动子的正向驱动；

当所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置在面相对相对区域内，给所述绕组线圈通电，实现对动子的制动；

当所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置在后端线相对区域内，给所述绕组线圈通电，实现对反向的驱动。

作为本发明的进一步改进，所述感应线圈和所述线圈绕组为一体，即所述感应线圈即为所述线圈绕组，这样线圈绕组可兼做位置传感器的感应线圈，使得电机的结构更为简单。

即，在该优化方案中，结构上已经没有“位置传感器”的设置，而是由线圈绕组兼任“位置传感器”的工作。

如上所述，各线圈绕组中工作电流或工作电压的变化，也会随时通过模数转换传输到控制器中。为叙述方便，当某一线圈绕组中的工作电流或工作电压的变化量具有确定定子导磁体和动子导磁体相对位置的意义时(此时的信号可以称为“有效信号”)，即将该线圈绕组临时命名为采样线圈；该采样线圈以外的其他线圈绕组，则被接通驱动电流，成为驱动线圈。各线圈绕组依照时序，轮流成为采样线圈和驱动线圈。

以上结构的工作原理是：

当所述定子导磁体和所述动子导磁体数量相同时，所有的动子导磁体将同时到达“预定位置”，可以同时通电。所以可以将其中任意一只线圈绕组作为采样的感应线圈；根据该线圈绕组中的感应电流变化量△S，判断出其所在的动子导磁体已经到达了“预定位置”，控制器即接通所有线圈绕组的电源；线圈绕组所在的动子导磁体离开“预定位置”时，即切断所有线圈绕组的电源；

当所述定子导磁体和所述动子导磁体数量不相同时，需要把所有的动子导磁体按照其空间位置的不同，分为若干组，每一组内所有的动子导磁体相对于定子导磁体的位置相同；不同组别中的动子导磁体相对于定子导磁体的相对位置，与其他组别不同。在每一组任内选一只线圈绕组作为采样的感应线圈；控制器根据各组中采样线圈中的电流变化量△S，判断出某组的动子导磁体到达了“预定位置”，即接通该组内所有线圈绕组的电源；该线圈绕组所在的动子导磁体离开“预定位置”时，即切断所有线圈绕组的电源；其他各组类推。

大多数情况下，在一个线圈绕组中检测到感应电流变化量△S时，该线圈绕组所在的动子导磁体并非是到达“预定位置”的动子导磁体。而是反应出，其他的线圈绕组所在的动子导磁体到达了“预定位置”。所以控制器是根据该线圈绕组的信号，给其他线圈绕组接通电源。

这种情况下，当所述定子导磁体和所述动子导磁体数量相同时，控制器采集到该线圈绕组所在的动子导磁体到达“预定位置”时，需要增加一个预定的时差或磁转角以后，再接通所有线圈绕组的电源；

当所述定子导磁体和所述动子导磁体数量不相同时，控制器采集到某线圈绕组中出现有效信号，则接通该组以外的其他组的所有线圈绕组的电源。随着动子的转动，则会在另外的线圈绕组中出现有效信号，前一次检测到信号的线圈绕组变为通电的线圈绕组。

作为小功率电机的一个特例，可以采用以下连接方式：电机内的所有线圈绕组串联，并在其中点部位设置采样抽头；线圈绕组串联后两端的抽头及所述的采样抽头，三个接头都接到控制器。

工作原理是：控制器不断对以上三个抽头进行检测，当检测到其中一个抽头(例如A)中出现电流变化量△S时，即接通另外两个抽头(例如B、C)的电源，输送驱动电流；随着动子的转动，其动子导磁体与所述定子导磁体之间的相对位置发生变化，当两者的相对位置离开所述的“预定位置”(也就是“最有效位置”)时，控制器即切断电机的驱动电流。随着动子的转动，将在另一个抽头(例如B)中出现电流变化量△S，而使控制器改向另外两个抽头(例如A、C)输送驱动电流。如此循环。

換言之，本发明的基于相位角控制的向量磁流电机的工作方法，步骤如下：

⑴.接通控制器的电源；

⑵.以控制器中的IC0模块作为数据采集模块，采集各线圈绕组中定子、转子的极靴在不同的相对位置时不同的相对应的微小电流或电压变化量数值，

⑶.控制器用数值的形式确定定子、转子极靴的对应位置(经过IC2模数转换后，获得电流感电压及变化量的数字形式的数值量)；

⑷.控制器中的IC3模块，以源自于IC0的数据采集IC1的数据值对应定子、转子极靴位置和IC2的模数形式转换，作为中央数据处理的依据，确定电能转换为机械能的模式(驱动逻辑形式)；

⑸.控制器中IC4功率单元模块，将采集的信悉经时序处理后的电能量送入作功单元的渠道(或者说就是一个可以通过被时序编程后的电能量的电子开关)；

⑹.随着动子的转动，其它的绕组作为作功单元某一时序段为作功单元输入电能源并转换为机械能，原作功的绕组作为采样绕组；

⑺.重复以上步骤⑵-步骤⑹，循环变化；

⑻.需要停止工作时，切断控制器电源(即切断了电机的电源)。

不采用“线圈绕组兼做位置传感器”的方案时，可以采用光电编码器、机械式位置传感器或霍尔传感器等部件，构成本发明中的位置传感器。

本发明依据的是电磁铁原理，以线圈绕组绕在定子导磁体上为例，当线圈绕组通电后，定子导磁体成为电磁铁，对动子导磁体产生电磁吸引力，驱动动子产生机械运动。定子导磁体和动子导磁体采用软磁体，其铁磁性的有无可以用通、断线圈绕组电流控制。磁性的大小可以用电流的强弱或线圈的匝数来控制；也可改变电阻控制电流大小来控制磁性大小。由于定子导磁体和动子导磁体由相对初始位置到闭合位置的吸合过程，与定子导磁体和动子导磁体内磁通的形成有关而与磁通方向无关。无论线圈绕组输入正方向电流或反方向电流，定子导磁体和动子导磁体的相对位置都趋于闭合，也就是说定子导磁体和动子导磁体的相对运动方向与输入的电流方向无关，所以输入线圈绕组的可以是交流电或直流电，在采用多个定子导磁体或动子导磁体的情况下，定子导磁体或动子导磁体上的各线圈绕组上输入的可以是单相电流，也可以是多相电流。

本发明的原理具体说明如下：

将电磁吸引力F进行分解，可得三坐标轴方向的分力：y轴方向Fy、z轴方向Fz和x轴方向Fx，即F＝Fx+Fy+Fz。

由能量平衡法得出的吸力公式为

$F=\frac{1}{2}{\left(\mathrm{IN}\right)}^2\frac{{\mathrm{\μ}}_{0}S}{{\mathrm{\δ}}^2}---\left(1\right)$

式中：F为电磁吸力；μ₀为真空磁导率；IN为激励安匝数；S为吸合式电磁铁磁极面积(S＝L*b；b、L分别为电磁铁的宽度和长度)；δ为气隙。

如图1所示，当导磁体与U型电磁铁只在y轴方向具有相对位移ΔS_h时，F_吸按式(1)求出。

如图2所示，当导磁体与U型电磁铁在y轴、z轴方向具有相对位移ΔS_h、ΔS_l时，吸合面面积发生变化，则有F_吸＝F_y+F_z

$F_z=\frac{1}{2}{\left(\mathrm{IN}\right)}^2\frac{{\mathrm{\μ}}_0{S}_1}{{\mathrm{\δ}}^2}\sin \mathrm{\θ}---\left(2\right)$

$F_y=\frac{1}{2}{\left(\mathrm{IN}\right)}^2\frac{{\mathrm{\μ}}_0{S}_1}{{\mathrm{\δ}}^2}\cos \mathrm{\θ}---\left(3\right)$

式中，S₁＝(L-ΔS_l)×b。                 (4)

如图3所示，当导磁体与U型电磁铁在x轴、y轴、z轴方向具有相对位移ΔS_r、ΔS_h、ΔS_l时，吸合面面积发生变化，则有F_吸＝F_x+F_y+F_z。

由式(2)、(3)和(4)可知，通过控制U型电磁铁的安匝数和吸合面积可以控制F_吸的大小，通过控制导通角θ，获得需要的法向吸引力F_z和切向的吸引力F_y。

附图4是控制器对于圆弧、转动形式的切向、法向电磁力进行控制的电流输入导通角θ对应的区域选择，得到不同方向的电磁力。在0到θ1段的前端线相对区域s1内以切线方向电磁力的为电磁力的主要部分，切线方向电磁力用于驱动旋转电机的旋转效率最高；θ3到π/2段的面相对区域s7以法线方向电磁力为电磁力的主要部分，法线方向电磁力用于驱动电机直线运动或旋转电机的制动效率最高；θ1到θ3段的前端线相对和面相对之间区域s3-6是切向和法向电磁力相当的部分。周期内的0到π/2段是切线方向电磁力逐渐减少而法线方向电磁力逐渐增加，令s3区域和s4区域面积相等或者s5区域和s6区域面积相等，通过计算可以获取s1区域和s7区域以及对应的导通角θ1和θ3；在导通角0到θ1和θ3到π/2对应的区域内，可以视为切线方向电磁力为主的前端线相对区域s1和法线方向电磁力为主的面相对区域s7。在θ1和θ3段的电磁力合成区域对于有相应机械特性需求的应用装置也有着很重要的意义，例如消除谐振、减速、缓制动等等。

所述控制器执行下列步骤：

步骤1给所述绕组线圈通入低压直流电；

步骤2采集所述绕组线圈的电流或电压变化量；

步骤3根据所述绕组线圈的电流或电压变化量，计算出所述绕组线圈的电流值，将所述绕组线圈的电流值和设定的位置数据进行比较，得到所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置；步骤4将所述绕组线圈的电流值转换数字量输入中央处理模块；

步骤5根据所述电机的运动模式和所述绕组线圈所在的位置，设定所述绕组线圈的通电时序，按照通电时序控制所述绕组线圈与电源之间连接的通断。

所述步骤3中的所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置包括下列区域：远离、趋近、前端线相对、面相对、后端线相对和趋远区域；

所述步骤4中的通电时序包括：

当所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置在前端线相对区域内，给所述绕组线圈通电，实现对动子的正向驱动；

当所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置在面相对相对区域内，给所述绕组线圈通电，实现对动子的制动；

当所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置在后端线相对区域内，给所述绕组线圈通电，实现对反向的驱动。

本发明利用新的电机结构，采用完全不同的工作原理与工作方式进行电能与机械能的转换。完全摒弃了传统电机利用旋转磁场或换相的两种工作方式，产生了非常显著的技术效果。即，本发明的电机结构中，完全摒弃了传统交流电机中产生旋转磁场的绕组设置方式，也摒弃了传统直流电机中的倒相器(换向器)。成为一种全新结构与全新工作方式的电机。

本发明中通过对定子导磁体、动子导磁体和绕组线圈的设置，通过控制器控制绕组线圈的电流时序，实现对电磁铁吸力的有无、大小和方向的控制，进而实现电机驱动和制动。因为电磁铁吸力源于气隙磁场，产生电磁吸力的电源没有交流、直流及单相、多相电源形式的限制，也没有传统电动机运行模式的换相、倒相工作条件的限制。绕组线圈是一种有内阻和电感的感性元器件，由于本发明中根据导磁体和U型电磁铁的位置，对电流的通断进行了控制，避免了诸如电流方向和换相、倒相的使用限制，使得绕组线圈受到的“感性元件自身的感生电动势和电流方向与原方向相反、且瞬时增加”的影响相对于采用传统技术的电动机要小得多，也就是“感抗”可以减小很多，“感抗”指感性电气元件的电气特征，“抗”是指“阻”的意思，如电阻、感性电阻、容性电阻等，感性电气元件通常是指由线圈电器，如电机、电磁铁、变压器等，依据焦耳冷次定律：感抗的大小是与线圈的电感系数、电流在线圈中的变化频率、强度、方向有关，通常是呈线性的比例关系，即变化频率、电流强度、电流方向、电感系数等越大，其“感抗”也越大，这里的变化频率是指线圈中电流方向的变化频率，交流电机就是50次/秒的2频，直流电机是指线圈中每经过π周期的电流倒相频率。

传统电机中的交变电流及频率和电流倒相是引起感性电气元件的感抗的主要因素。

本项技术方案的线圈绕组也是一种感性电气元件，但由于线圈绕组内的电能源输入时不在需要产生交变频率和电流倒相的前题条件，因此而受到的感抗相对于传统电机要减少很多。

具体数值需要有参比对象，确定过需满足：相同的电气容量、性能和机械特性，如转速及包线、扭矩及包线、负载等诸多条件。也没有工程中描述的“无功”现象，不需要相应的补偿机构，电动机具有较高的机械效率。

本项技术方案应用于电动自行车电机的实例如下：

运用传统电机的电动自行车在使用铅酸电池12Ah，48V(4节电池)，在接近标准放电条件下(20°-30°)可行驶里程为40-50Km，车速在5-25Km/h。而使用本技术电机的电动自行车，同样12Ah铅酸电池24V(2节电池)在接近标准放电的条件下(20°-30°)可行驶里程为50-60Km，车速5-25Km/h。就是说，同样的电池新型电机的电动自行车节能约50％，并且电机重量大大减轻，节约了大量的原材料。

在同等功率和电压下，本发明电机的工作电流大幅度减小，所以绕组线圈所使用的导线直径也可以大幅度减小，简约了大量铜材，也降低了成本。同时，电机的重量与体积也能够大幅度减小。

本发明电机的新结构与工作方式，特别是控制器的设置，给电机驱动的各种机械或设备(例如电动汽车)，提供了发展全新控制方式的空间和可能。

对本发明工作原理的进一步说明：

参照图15：示意图中分为定子(固定不动)M部分和转动(转动部分)N部分，S表示这两部分之间的空隙，也可以称为气隙。U表示电能源，K表示电源开关，KU是控制器，EA……EN表示示相位量的电磁能单元，MT表示不同位置的构成电磁能单元磁通回路的机构，EA……EN和MT是定子、转子的极靴形式，O表示可以作圆周运动的轴心，R是转动半径。

当电能源输入KU时，指令形式的电能源如果选择先输入EA后通入EB作功产生电磁力矩作功为正向运动方向，那么选择先通入EB电源能后通入EA电源能，这时的电磁力矩作功就是反向运动方向，如果机械装置机构具备了图中示意的轴心O和转动半径R，上述物理意义就是启动和正向转动及反向转动，KU还可以通过选择导电时序区域范围内的时序和幅值来变化上述机械运动及作功的工况，其对应的物理量是转速和扭矩。

EA……EN单元及组合的通电时序幅值等参数均可以通过编的形式实现适应的机械运动及作功逻辑，也就是优化的数字式模糊通行方式。

定子部分的线圈绕组的出线端是与控制器KU的输入输出端连接，绕组与控制器连接后，在运行中不再断开，工作模式分两种：当线圈绕组的△μA或△μV数值送入控制器时称为控制器的数据采集，另一种形式是控制器将电能源送入线圈绕组，称为输入电源作功。由此，线圈绕组具备有两个功能：可作为传感器作模拟量生成并输出，可作为电能源输入负载作为电能转换为机械能装置。控制器KU也是两个功能，可作为接受线圈绕组传感器模拟量输入作数据处理，可作为电能源输出至线圈绕组且通过电磁感将电能转换成机械能。

线圈绕组和控制器之间的连接既是数据线连接，也是电能量传送连接，控制器内的时序控制确定了这两种形式的互换。如图12、图13、图14示意的实践应用装置的时序控制就是一个数据能量循环工作状态，即：数据采样传输——功率输入模态——数据采样——循环。

控制器采样的微小电流变化量△μA通常适用于线圈绕组闭合回路，微小电压变化量△μV适用于线圈绕组开路的读取数据。

本项技术方案涉及的控制回路采用的是△μA模拟量采集方式，△μA和△μV数值同时采集方式更有利于控制器的多功能和精确操控，但算法和结构相对繁杂。

“感抗”指感性电气元件的电气特征，“抗”是指“阻”的意思，如电阻、感性电阻、容性电阻等，感性电气元件通常是指由线圈电器，如电机、电磁铁、变压器等，依据焦耳冷次定律：感抗的大小是与线圈的电感系数、电流在线圈中的变化频率、强度、方向有关，通常是呈线性的比例关系，即变化频率、电流强度、电流方向、电感系数等越大，其“感抗”也越大，这里的变化频率是指线圈中电流方向的变化频率，交流电机就是50次/秒的2频，直流电机是指线圈中每经过π周期的电流倒相频率。

传统电机中的交变电流及频率和电流倒相是引起感性电气元件的感抗的主要因素。

本项技术方案的线圈绕组也是一种感性电气元件，但由于线圈绕组内的电能源输入时不在需要产生交变频率和电流倒相的前题条件，因此而受到的感抗相对于传统电机要减少很多。

具体数值需要有参比对象，确定过需满足：相同的电气容量、性能和机械特性，如转速及包线、扭矩及包线、负载等诸多条件。

“耗电”一段的含意是指输电能源到用电器之间的损耗，多数情况下有两个部分：①电能源在传输、控制之间的损耗。②用电器自身的损耗，对比传统的电机，应该用电机自身的损耗，损耗的最重要要素就是效率，这里的效率指的是转换效率，如电动机输入的是电能源，输出的是机械能，输出部分的机械能与输入部分的电能源之比就是转换效率，常用百分比表示，数字上的表达方式就是用于作功的有用效率，另一部分就是无用的不作功效率，也就是所谓的损耗。另一方面，在实际应用中效率是在变化的，我们希望的是高效应有一个区域且越宽越好，但实际工程上做不到这样，例如汽车需挡电机需要齿轮等等。

传统电机一般都在遵循“切割磁力线”方式工作，如果电流越大或者磁力线越强，当然是作功力矩更大或者转速越快，这时前述的感抗也越来越大，这就出现了只有某一个特殊的点是效率最高点现象，也就是电机只有在某一转速或扭矩时才能达到效率最高点，而实际应用时复杂的工况条件下很难做到这一点。

本发明采用完全不同的工作原理与工作方式，完全摒弃了传统电机旋转磁场或换相的两种工作方式，基本消除了感抗，大幅度减少了阻抗，达到了明显节省电能的效果。成为一种全新结构与全新工作方式的电机。本发明的工作模式不再遵循“切割磁力线”条件，而采用数字电路的分辨、控制由电流产生的磁流及方向作功方式，电流的增减也引起相应的磁流强度的增减，由于数字电路及控制器具有分辨、控制磁流方向、强度的能力，那么本项技术方案实际上增减的是真正用于作功的部分，如作圆周运动机械能输出的切向磁通流部分，其它的部分诸如无功、涡流等可通过控制器的数字电路将其关断或闭锁，也就是减除了这部分的自身损耗，损耗的减少也就是效率的增加和高效区域的范围增加。

附图说明

图1a、1b是本发明中做直线、往复形式运动的电机中的定子导磁体和动子导磁体结构示意图；

图2a、2b是本发明中做圆弧、转动形式的运动的电机中的定子导磁体和动子导磁体结构示意图；

图3表示：当导磁体与U型电磁铁在x轴、y轴、z轴方向具有相对位移ΔS_r、ΔS_h、ΔS_l时，吸合面面积发生变化，则有F_吸＝F_x+F_y+F_z；

图4是本发明电流输入导通角θ的变化示意图；

图5A是本发明实施例2的电机结构示意图；

图5B是本发明实施例2中位置传感器的结构示意图；

图6A是本发明实施例2中的定子导磁体和动子导磁体第一种相对位置示意图；

图6B是本发明实施例2中的定子导磁体和动子导磁体第二种相对位置示意图；

图6C是本发明实施例2中的定子导磁体和动子导磁体第三种相对位置示意图；

图7是本发明实施例3中的定子导磁体和动子导磁体结构示意图；

图8是本发明实施例4中的定子导磁体和动子导磁体结构示意图；

图9是本发明实施例5中的定子导磁体和动子导磁体结构示意图；

图10是本发明实施例6的电机结构示意图；

图11是本发明实施例6电机效率和现有电机效率比较曲线图；

图12是转动作功模式应用装置结构示意图；

图13、图14分别是图12所示结构电路图和工作流程图；

图15是本发明启动和正向转动及反向转动原理图；

图16显示实施例1中输入电能源的线圈与数据采样线圈的接线方式；

图17是实施例的工作模式示意图。

具体实施方式

实施例1：

如图1a，定子导磁体E1和动子导磁体E2为同轴设置，定子导磁体E1和动子导磁体E2之间设有气隙δ，定子导磁体E1固定，动子导磁体E2可在y轴方向运动，控制器只要向定子导磁体E1或动子导磁体E2机构内的闭合线圈输入电能，使动子导磁体E2向上移动Δs_h。当动子导磁体E2完成了Δs_h行程，控制器切断输入电流，动子导磁体E2回到初始位置，准备下一次机械运动及作功循环周期，直到控制器再次发出作功指令和输入电能源。动子导磁体E2机构的机械运动特征就是一种简单的、直线的，可以往复的机械运动。

参阅图1a、1b和2a、2b：电流输入闭合线圈时，由导磁介质构成的磁通回路E1和E2及机构产生了磁通流及磁通流强度，按电磁学基本定律：磁通是向磁阻最小方向闭合，且由于扭曲的磁通流形成磁扭力矩，机构中的E1和E2就产生了相互闭合的趋势，如图示这时的磁通流没有被扭曲，其中的E1是定子，E2是具备了机构运动条件的动子，那么E2就向E1位置闭合形成机械运动及机械能作功，这时的控制器通电就是作功(机械能)，不作功时断开电输入即可，时序不变。

参照图2：如图示E1、E2位置，通电输入线圈绕组L，在δ气隙中形成被据曲的电磁流及强度，由此引入通电时序段概念，则输入电能源的初期，δ气隙中的电磁流方向为Fx方向，即受到电磁力矩作的E2闭合方向是△SL路径的方向，当通电时序经过一段时间后，如π/4后，δ气隙中的电磁流方向是Fy方向，即受到电磁力矩作用的E2闭合方向是△Sh路径的方向，由此时序的变化通电时产生的电磁流是由初期的Fx方向转换成末期的Fy方向，也就是在一个周期内电磁力矩Fx和Fy是在变化的，通过通电时序，可以分辨和确定不同时序段的不同电磁力矩控制器的数值采样可以确定E1和E2的相对位置，由此经时序段内不同方向的Fx和Fy方向电磁力矩，确定了E1和E2机械运动的受力方向和机械能作功运动形式。

动子上设有在圆周上均匀分布的第一至第十二共12个动子导磁体1、2…...12，每个动子导磁体上设有绕组线圈，绕组线圈分为三组，三组线圈均匀分布在圆周上，第一组由第一导磁体1、第二导磁体2、第七导磁体7和第八动子导磁体8上的线圈绕组串联组成，第二组由第三导磁体3、第四导磁体4、第九导磁体9和第十动子导磁体10上的线圈绕组串联组成，第三组由第五导磁体5、第六导磁体6、第十一导磁体11和第十二动子导磁体12上的线圈绕组串联组成。每组线圈的中点设置采样抽头，每组线圈的输入端、输出端和采样抽头分别接入控制器。

参照图16：当线圈ab输入电能源时，线圈bc作为数据采样，依次循环工作，作为模拟量数据采集时，工作模式如图17的示意。

其中：e是工作电流，R是回路的限流电阻，L是线圈绕组ab或bc、ca其中之一，△μA是回路中的微小电流变化量，由相对应的转子极靴的位置变化而发生变化，控制器取其某一数值确定，E1极靴与E2极靴的相对位置，即E1与E远离时为μA1，接近时为μA2，闭合时为μA3等，由此确定将电能源送入相对应的线圈绕组。

本实施例中，运用传统电机的电动自行车在使用铅酸电池12Ah，48V(4节电池)，在接近标准放电条件下(20°-30°)可行驶里程为40-50Km，车速在5-25Km/h。而使用本技术电机的电动自行车，同样12Ah铅酸电池24V(2节电池)在接近标准放电的条件下(20°-30°)可行驶里程为50-60Km，车速5-25Km/h。就是说，同样的电池新型电机的电动自行车节能约50％，并且电机重量大大减轻，节约了大量的原材料。

实施例2：

参阅附图5A，基于相位角控制的向量磁流电机，由定子6、动子7和控制器5组成。定子6上设有一个定子导磁体1，定子导磁体1上设有绕组线圈2，动子7上设有一个动子导磁体3，定子导6和动子导磁体3之间设有气隙δ4，定子导磁体1、动子导磁体3和气隙δ4构成磁通回路8。定子6位置固定，动子导磁体3为可以沿着圆心O和半径R作旋转、圆周运动轨迹的机械运动。控制器5和绕组线圈2连接，绕组线圈2和控制器5连接，控制器5控制绕组线圈2与主电源连接的通断。定子6上设有位置传感器9，位置传感器9将绕组线圈2的电流变化量ΔS输出至控制器5。

如图5B所示，位置传感器9由绕组线圈2和直流电源E串联组成。

控制器5控制绕组线圈的电流输入，在定子导磁体1和动子导磁体3由图6A的初始位置向图6C的磁力线闭合位置移动直至闭合的π/2工作周期内，定子导磁体1和动子导磁体3相互受到的作用力中切向、法向电磁力的大小有一个转换变化过程，变化过程如图4所示。某一段时是切线方向电磁力为主，如附图4中的s1区域；某一段是法线方向电磁力为主，如附图4中s7区域；某一段是切向和法向电磁力相当，如附图4中的s3-6区域。某一段时序就是在一个运行周期内的不同电流输入导通角θ，控制器是通过对电流输入导通角θ及导通区域选择，得到不同方向的电磁力，即单一切线方向的电磁力或单一法线方向的电磁力。

如图6A所示，当定子导磁体1和动子导磁体3第一种相对位置时，因电磁感应现象，绕组线圈中产生一个电流变化量△S1，△S1经模数转换后输入控制器，控制器对电流变化量△S1的大小，判断出定子导磁体和动子导磁体第一种相对位置，将线圈绕组2和主电源U接通，因电磁感应现象，电能转换为机械能，产生切向方向磁扭力矩，线圈绕组2的导通选择在如图4中的导通角0到θ1对应的区域内，实现的是驱动逻辑。

如图6B所示，当定子导磁体1和动子导磁体3第二种相对位置时，因电磁感应现象，绕组线圈中产生一个电流变化量△S3，△S3经模数转换后输入控制器，控制器对电流变化量△S3的大小，判断出定子导磁体和动子导磁体第二种相对位置，将线圈绕组2和主电源U接通，因电磁感应现象，电能转换为机械能，产生切向方向磁扭力矩，线圈绕组2的导通选择在如图4中的导通角θ1到θ3对应的区域内，实现的是减速和缓制动的逻辑。

如图6C所示，当定子导磁体和动子导磁体第三种相对位置时，因电磁感应现象，绕组线圈中产生一个电流变化量△S2，△S3经模数转换后输入控制器，控制器对电流变化量△S2的大小，判断出定子导磁体和动子导磁体第三相对位置，将线圈绕组2和主电源U接通，因电磁感应现象，电能转换为机械能，产生切向方向磁扭力矩，线圈绕组2的导通选择在如图4中的导通角θ3到π/2对应的区域内，实现的是制动的逻辑。

实施例3：

如图7所示，本实施例和实施例2不同的是，动子7上设有第一至第四4个动子导磁体3a,3b,3c,3d，控制器5通过控制绕组线圈2的通电频率，控制电机的转速。

实施例4：

如图8所示，本实施例和实施例2不同的是，动子7上设有第一至第四4个动子导磁体3a、3b、3c、3d，定子6上设有第一至第四4个定子导磁体1a、1b、1c、1d，动子导磁体3和定子导磁体1在数量和位置上都一一对应。控制器5通过控制定子导磁体上四个绕组线圈2a、2b、2c、2d的通电时序和频率，控制电机的转矩和转速。

实施例5：

如图9A、9B所示，本实施例和实施例2不同的是，动子7上设有5个动子导磁体3，定子6上设有2个定子导磁体1，控制器5控制第一绕组线圈2a和第二绕组线圈2b通电顺序，实现电机的正转和反转。控制器5控制第二绕组线圈2b先通电，第一绕组线圈2a后通电，实现电机逆时针方向旋转，如图9A所示。控制器5控制第一绕组线圈2a先通电，第二绕组线圈2b后通电，实现电机顺时针方向旋转，如图9B所示。

实施例6：

如附图10A所示，基于相位角控制的向量磁流电机，由定子6、动子7、线圈绕组2、采用线圈和控制器5组成，定子6和动子7同心设置，动子7在外，定子6设在动子7的内腔。定子6固定在主轴9上，定子导磁体1设在固定不动的定子6上，线圈绕组2绕在定子导磁体1上，动子3由外壳和设置在外壳内壁的动子导磁体3组成，定子导磁体1和动子导磁体3之间设有气隙4，动子7能相对于定子6做旋转运动。定子导磁体1和动子导磁体3采用6:7的组合，定子导磁体1和动子导磁体3的组合可以根据需要进行设置。

如图10B所示，线圈绕组2和控制器5连接，采样线圈21为线圈绕组2的一部分，采样电路10由采样线圈21和直流电源组成，采样电路10将采样线圈的电流变化量发送至控制器5，控制器5根据电流变化量，判断定子导磁体1和动子导磁体3的相对位置，根据电机的运行模式，设定线圈绕组2的通电时序，对线圈绕组2的输入电流通断进行时序控制，使动子导磁体3和定子导磁体1之间产生预定方向的电磁吸力，驱动动子3运行。控制器5对电机的启动、运行、变速和制动等的控制方式和其它实施例相同。

如图12所示，其中21？是电能源转换为机构能的负载线图，也是模拟量数值采样线图，其运行模式是电能源转换和数据采集、循环双重工作功效。线圈21通过安装座24固定在主轴8上，极靴20和壳19固定为一体，通过支承部件的轴承23和30，可以实现相对于线圈21及安装座24，主轴8的转动运动。7是本项技术方案的外壳，U是电能源输入，K是电源开关，KU是本项技术方案的电能源转换器机械能的装置控制器，M是本项技术方案的电能源转换为机械能的装置。

参阅附图17电原理图

⑴.接通控制器的电源；绕组线圈同时接通低压直流电源；

⑵.IC0模块作为数据采集形式，其物理意义是定子、转子极靴之间的相对位置确认，并由此采集到相对应的模拟量，微小电流变化量△μA或者是微小电压变化量△μV的数值，即定子、转子的极靴在不同的相对位置时有着不同的相对应的微小电流或电压变化量数值，IC0模块是数字电路中常用的光耦元器件集成电路，其功能就是模拟量数值采集。

例如在IC0中采集到的微小电流量是10微安，将其送入IC1中确定为定子、转子的极靴位置是0-2微安是相互远离，2-4微安是相互线接触，4-8微安是相互面接触，8-10微安是相互线接触至远离。

附图17中的线圈L在负载R和电源e的闭合电路中有一固定的电流对应值，其名称是静态工作电流线圈L与定子或转子其中之一结构上固定连为一体，那么，定子和转子的不同相对位置发生变化，就会在Fig18电原理图中产生变化的电流数值，实际中回路中的电流数值就是原有的静态电流加上定子、转子在不同转动位置由电磁感应生成的感生电流(动态电流)。

由IC0采集的ijt静态是流和idt动态电流中的idt动态电流部分的不同数值，实际上就是定子、转子极靴的不同相对位置，定子与转子之间作为圆周转动运行方式时会有相互接近、闭合、分离的循环过程，具体说就是定子、转子之间在投影面中有没有接触接近——线接触——面接触——线接触——没有接触(远离)这样的循环过程，并且在上述不同相对位置时，对应有不同的感生电流数值idt，这里描述的动态电流数值实际是一种微小电流变化量。

⑶.IC1“信息处理模块”的工作形式就是将由IC0采集到的动态电流数值做进一步数据处理，用以筛选位置信息采集模块采集到的模拟量，只保留其中有效区间的模拟量(摒弃其中过大或过小的无用信息)；

(4).IC2模块是一块典型的数字电路常用模——数转换集成电路，其功能就是将上述IC0、IC1中描述的微小电流变化量或微小电压变化量，静态动态电流这样的模拟量转换成数字的形式。

经过IC2模数转换后，电流变化量△μA或者是微小电压变化量△μV不再是电流或电压的变化量的模拟量，而是数字形式的数值量。

(5).IC3模块进行中央数据处理的依据源自于IC0的数据采集IC1的数据值对应定子、转子极靴位置信息和IC2的模数转换后的数据，和预先设定的位置数据进行比较，得到所述绕组线圈和定子导磁体的相对位置；根据所述电机的运动模式和所述绕组线圈所在的位置，设定所述绕组线圈的通电时序。例如，动态电流A是定子、转子极靴远离或无穷远的对应位置，动态电流B是定子、转子极靴由无穷远到相互接近时的数值，动态电流C是定子、转子极靴由无穷远接近到呈线接触位置时，动态电流D是定子、转子极靴由线接触位置至完全面接触位置时等等。

那么IC2与IC3的物理意义就是用数值的形式确定定子、转子极靴的对应位置。

如前所述，采集电流A时定子、转子极靴的相对位置是远离，这时若向作功单元(动力线圈)内送入电能源，是无意义的，因为除了作功单元自身的消耗(铜损和铁损)没有任何电能被转换为机械能，采集电流B时，对应的定子、转子极靴是在相互接近IC3仍在处理这一时序段的数值，但没有向作功单元输入电能源的指令，当电流数值采样值为C时其相对应的定子、转子极靴位置是由远处相互接近并且相互的极靴边缘形成了线接触(投影)位置，这时的IC3将经过采样值和时序处理的指令送入作功单元并且通入作功电能源，这时的定子、转子极靴在边缘线接触时，因磁通回路中的磁通流极强被扭曲，形成了相对于作圆周运动装置的切向方向电磁力矩，作为电能转换为机械能的模式就是驱动逻辑形式。

当电流数值采样值为D时，其相对应的定子、转子极靴位置是由极靴边缘相互的线接触位置向相互之间的面接触形式进行，IC3的时序区域模式为：

a.继续向作功单元送入电能源，并经过一段时序后断开，由此形成切向方向的电磁力矩转换为机械能。

b.继续向作功单元送入电能源，并经过一段时序后不断开，由此形成切向方向的电磁力矩，及经过一段时序后由切向方向电磁力矩转向于法向方向的电磁力矩和机械能作功的形式为切向方向驱动力矩生成，在经过一段时序后逐步减少，且在相同的时序的法向方向的电磁力矩产生且逐渐增加。

如果IC3的指令是向作功单元送入电能源，且经过一段时序后断开电源，那么驱动逻辑连续，如果IC3的指令是向作功单元送入电能源，且经过一段时序后不断开电流，那么由于功向方向的电磁力矩转换为法向方向的电磁力矩，其机械运动的逻辑是利动形式。

IC3的数据处理意义：是组合不同数值的采样值(对应位置)和向作功单元送入电能源为时序段，形成电能源转换为机械能和驱动、利动、连续运动、缓利动(驱动向利动转换)等不同的机械运动形式。

(6).IC4是一种功率单元模块，之前描述的所有事件都是在信息、电信号指令层面的形式，电能源转换为机械能量，最终的结果是电能的能量和被转换的机械能能量，IC4按一定的逻辑次序将电能量输出，或者说就是一个可以经过时序编程的电子开关。

(7).最终的电能转换机械装置其硬件、结构条件对应于上述程序流程应满足：数据采样装置由作功单元的输入线圈回路构成。本实施例中位置传感器和绕组线圈是同一个电气元件，即第一组线圈绕组在某一时序段作为传感器采样输出，其它的绕组输入电流做功，下一时序段，第二组线圈作为传感器采样，其它线圈输入电流做功，依次循环变化。

本发明中通过对绕组线圈电流的时序控制，实现对电磁铁吸力的有无、大小和方向的控制，进而实现电机驱动和制动。本发明的电机相对于现有电机具有更高的效率，图11为本实施例的电机效率和现有电机效率比较曲线图。

Claims (8)

1.一种基于相位角控制的向量磁流电机，由定子、动子和线圈绕组组成，所述定子和动子相向设置，所述定子固定，所述动子能相对于定子运动；所述定子中至少设有一个定子导磁体，所述动子中至少设有一个动子导磁体，所述定子导磁体和所述动子导磁体之间设有气隙；所述线圈绕组绕在所述定子导磁体或者动子导磁体上；其特征在于，设置有位置传感器与控制器；所述位置传感器与所述控制器连接；所述线圈绕组通过该控制器与电源连接；

所述位置传感器检测定子导磁体和动子导磁体的相对位置，并产生位置传感信号；所述的控制器接收所述位置传感器的信号，根据所述定子导磁体和所述动子导磁体的相对位置和所述动子将要进行的运行模式，设定所述线圈绕组的通电时序，对所述线圈绕组的电流通断进行时序控制，使所述线圈绕组中通过的电流为脉冲电流，在所述动子导磁体和定子导磁体之间产生预定方向的电磁吸力，驱动所述动子导磁体产生机械运动；

所述线圈绕组的电流通断进行时序控制包括：对所述线圈绕组通断的选择，对电流的大小、输入角θ、导通幅度Δθ和输入频率进行控制。

2.根据权利要求1所述的基于相位角控制的向量磁流电机，其特征在于，所述的位置传感器采用磁敏式、光电式或电磁式传感器。

3.根据权利要求1所述的基于相位角控制的向量磁流电机，其特征在于，所述的线圈绕组兼做所述位置传感器。

4.根据权利要求3所述的基于相位角控制的向量磁流电机，其特征在于，所述控制器中设有：位置信息采集模块，用于采集所述线圈绕组的电流或电压变化量；

模数转换模块，用于将所述位置信息采集模块得到的电流或电压变化量转换成数字量，输入中央处理模块；

中央处理模块，根据所述电机的运动模式和所述线圈绕组所在的位置，设定所述线圈绕组的通电时序；

功率开关模块，按照通电时序控制所述线圈绕组与电源之间连接的通断。

5.根据权利要求1-4之一所述的基于相位角控制的向量磁流电机，其特征在于，所述控制器中还设有：信号处理模块，用以筛选位置信息采集模块采集到的电流或电压变化量，只保留其中有效区间的变化量，摒弃其中过大或过小的无用信息。

6.根据权利要求5所述的基于相位角控制的向量磁流电机，其特征在于，所述动子设在所述定子内部，所述动子中设有若干在圆周上均匀分布的动子导磁体，所述线圈绕组设置在所述动子导磁体上；

所述动子导磁体分为若干组，若干组动子导磁体均匀分布在动子圆周上；每一组内的所有线圈绕组并联或串联，并在其中点部位设置采样抽头；线圈绕组并联或串联后两端的抽头及所述的采样抽头，同时接到控制器。

7.权利要求3所述的基于相位角控制的向量磁流电机，其特征在于，

所述控制器执行下列步骤：

步骤1给所述线圈绕组通入低压直流电；

步骤2采集所述线圈绕组的电流或电压变化量；

步骤3将所述线圈绕组的电流值转换数字量输入中央处理模块；

步骤4根据所述电机的运动模式和所述线圈绕组所在的位置，设定所述线圈绕组的通电时序，

步骤5按照通电时序控制所述线圈绕组与电源之间连接的通断。

8.根据权利要求7所述的基于相位角控制的向量磁流电机，其特征在于，

所述控制器执行步骤2与步骤3之间，还设有步骤2-1：筛选位置信息采集模块采集到的电流或电压变化量，只保留其中有效区间的变化量，摒弃其中过大或过小的无用信息。