CN103501098A - 定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机及其控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机及其控制系统，该电机包括电机壳体、永磁转子和可轴向移动地安装在电机壳体内壁的定子铁心线圈，该系统包括：该电机、AC/DC整流单元、控制单元、电压采样单元；电压采样单元采集AC/DC整流单元的输出电压传输至控制单元，控制单元控制伺服驱动单元的输出量。本发明采用轴向移动定子铁心线圈相对于永磁转子的位置，从而改变定子铁心线圈的线圈有效磁通量，结合供电控制系统中控制单元通过采集电机的电压输出量来控制定子铁心线圈位置，对该电机的发电输出进行反馈调节，在电机转子转速高于额定转速，并且转速动态变化下能够实现无刷永磁电机发电时的稳定电压、功率输出。

Description

定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机及其控制系统

技术领域

本发明涉及永磁电机技术领域，具体涉及一种定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电动机/发电机及其控制系统。

背景技术

 电机（英文：Electric machine，俗称“马达”）是指依据电磁感应定律实现电能转换成机械能或机械能转换成电(传递）的一种电磁装置。在电路中用字母M（旧标准用D）表示。它作为电动机时的主要作用是产生驱动转矩和转速，作为用电器或各种机械的动力源。永磁电动机需要控制器驱动; 或者称电子换向器（Electronic Commutator），作为发电机在电路中用字母G表示。它的主要作用是将机械能转化为电能。

虽然发电机与电动机的工作原理均采用电磁转换原理，但在结构设计上却存在不同，目前对于电动机的控制所考虑的对象为转速和转矩，而对于发电机的控制，所考虑的对象则为电压，电流的稳定性及转换效率。

由于现实中驱动发电机转子转动的外力多具有不可控制的因素（如风力发电的风力大小不可控、水力发电中水流不可控等诸多因素），或者在某种特定应用场合下，驱动发电机转子的驱动变化无常（例如，汽车发电中发动机转轴的不定变化），因此该发电机发出的电压波动较大，不利于转化为稳定电压供日常使用，现有技术方案中有采用在转子上安装机械齿轮变速器的技术方案，根据外力变化及时改变齿轮的变速比例以保证转子的转速稳定，但是此方案存在体积重，维护成本高的问题。也有技术人员提出了采用DC-DC直流变换器获得稳定电压的思路，但是该技术方案存在的问题是，DC-DC在大电流下的电压转换效率并不出色，而且可变换输入电压的范围有限，可靠性差，实际应用的效果并不理想。

现有汽车发动机上的两个主要电机，一个是直流有刷启动电机（Starter Motor），其作用是利用蓄电池的电能转化短时间的机械能，让内燃机启动运转。另外一个是直流有刷励磁式发电机(Alternator), 内燃机持续运转带动发电机，输出整流后的直流电给蓄电池充电和其他系统供电；两种电机并存，无疑增加了汽车的体积和成本，不利于减轻汽车重量，且工作效率亦需要提高。

发明内容

本发明提供一种定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机及其供电控制系统，能够解决上述问题。

本发明实施例提供的一种定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，包括：电机壳体、可转动地安装在电机壳体内的永磁转子及由线圈缠绕在铁心上构成的定子铁心线圈，定子铁心线圈可轴向移动地安装在电机壳体的内壁上，定子铁心线圈由一驱动装置驱动沿电机壳体内壁轴向移动以改变其线圈绕组上相对永磁转子的有效磁通量。

优选地，电机壳体侧壁轴向开设有导向豁口，定子铁心线圈固定在一固定装置内，固定装置外侧壁相对导向豁口的位置上设有一用于连接驱动装置的驱动连接部，所述驱动装置通过导向豁口驱动该驱动连接部在轴向上往复运动，驱动连接部与固定装置一体联动。

优选地，所述固定装置为一两端开口的中空导筒，定子铁心线圈嵌入中空导筒内与中空导筒一体移动，所述驱动连接部为设置在中空导筒外侧壁上的轴向齿条；驱动装置为一与轴向齿条相互啮合的驱动齿轮。

优选地，固定装置的外侧壁上还设有轴向键槽，电机壳体内壁与轴向键槽相对的位置上设有导向键，导向键伸入键槽内。

优选地，所述固定装置为一两端开口的中空导筒，定子铁心线圈嵌入中空导筒内与中空导筒一体移动，所述驱动连接部为一在中空导筒外壁设置的径向延伸到导向豁口内的导向凸起，导向凸起的上表面设有轴向齿条；驱动装置为一与导向凸起上表面的轴向齿条相互啮合的驱动齿轮。

优选地，中空导筒外壁上设有与所述导向凸起对称的另一导向凸起，电机壳体内壁上与所述另一导向凸起对应的轴向导向凹槽，所述另一导向凸起置于该导向凹槽内，并可在轴向上沿导向凹槽运动。

优选地，所述驱动装置还包括一伺服电机，伺服电机的输出转轴上安装所述驱动齿轮。

本发明实施例还提供了一种定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统，包括：AC/DC整流单元、控制单元、电压采样单元及上述实施例的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，所述驱动装置为伺服驱动装置，定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机的电机相线连接AC/DC整流单元的输入端，电压采样单元采集AC/DC整流单元的输出电压传输至控制单元，控制单元控制伺服驱动装置的输出量。

优选地，还包括电子换向器及线路切换单元，该无刷永磁电机通过其相线连接线路切换单元，线路切换单元还分别连接电子换向器和AC/DC整流单元，线路切换单元接收控制单元的控制信号选择接通该无刷永磁电机和电子换向器或选择接通该无刷永磁电机和AC/DC整流单元。

优选地，所述切换单元包括用于连接永磁电机相线的第一接线端，用于连接电子换向器的第二接线端，及用于连接AC/DC整流单元的第三接线端，第一接线端分别与第二接线端和第三接线端之间通过继电器连接，继电器由控制单元控制。

优选地，所述电压采样单元包括比较器，比较器的一个比较端连接基准参考电压，比较器的另一比较端接入AC/DC整流单元的输出电压，比较器的输出端连接控制单元。

优选地，所述电压采样单元为经过多个串联电阻接地构成的分压采样电路，其中一分压电阻上的分压接入到控制单元。

上述技术方案可以看出，由于本发明实施例中采用轴向移动定子铁心线圈相对于永磁转子的位置，从而改变定子铁心线圈的有效磁通量，在转子转速动态变化情况下，，结合供电控制系统中控制单元通过采集电机电压输出量来控制定子铁心线圈对应转子磁钢的位置，实现无刷永磁电机发电时的电压稳定输出。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

 

图1是本发明实施例1中供电控制系统的结构框图；

图2是本发明实施例1中永磁电机的上半部分的侧面剖视结构示意图；

图3是本发明实施例1中伺服电机驱动齿轮与轴向齿条啮合的结构示意图；

图4是本发明实施例1中永磁电机正面剖视结构示意图；

图5是本发明实施例1中电压采样单元的具体电路结构示意图；

图6是本发明实施例2中永磁电机的中空导筒的立体结构示意图；

图7是本发明实施例2中永磁电机正面剖视结构示意图；

图8是本发明实施例3中供电控制系统的结构框图；

图9是本发明实施例3中线路切换单元的结构及连接示意图。

附图标记：1、电机壳体；11、导向豁口；15、导向键；101、继电器；102、继电器；2、轴承；3、转子；31、永磁体；4、定子铁心线圈；5、中空导筒；51、导向凸起；52、轴向齿条；53、另一导向凸起；55、键槽；6、伺服电机；61、驱动齿轮。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1：

本发明实施例提供一种定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统，如图1所示，包括：永磁电机、AC/DC整流单元、控制单元、电压采样单元。

该永磁电机为定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，其包括：电机壳体、可转动地安装在电机壳体内的永磁转子及由线圈缠绕在铁心上构成的定子铁心线圈，定子铁心线圈可轴向移动地安装在电机壳体的内壁上，定子铁心线圈由一驱动装置驱动沿电机壳体内壁轴向移动以改变其线圈绕组上相对永磁转子的有效磁通量。可以理解的是，线圈缠绕在铁心上构成定子铁心线圈的方式是本领域技术人员能够现有技术完成的，此处不再赘述，该定子铁心线圈可以围成一圆桶状，使得永磁转子的永磁铁部分置于其中，定子铁心线圈可以包括多极线圈绕组，电机的转子为永磁转子，该永磁转子可以使用钕铁硼材料制成。

本发明实施例中的永磁电机与现有的电机的工作原理是一致的，在定子铁心线圈的线圈接收永磁转子的有效磁通量控制上有所不同，永磁转子的磁感线由一个磁极发出穿过定子铁心线圈的线圈到达另一磁极，视为永磁转子对定子铁心线圈的线圈的有效磁通量，定子铁心线圈的线圈上产生的磁感应电动势E=BLV，其中，B为磁感应强度，L为线圈有效长度，V为永磁转子相对于定子铁心线圈的转速；这里L是不可变值，V变大，B必须减小以保证 E（反电动势）不变。对于电机的基础结构，可以参考现有的电机结构，此处不再赘述。

本发明实施例中的供电控制系统针对定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，因此本发明实施例中的永磁电机的定子铁心线圈是可轴向移动的，定子铁心线圈的轴向移动会引起对永磁转子的有效磁通量的改变，即定子铁心线圈与永磁转子在径向上重合时，定子铁心线圈的线圈的有效磁通量最大，当定子铁心线圈完全移动到永磁转子的一侧时，即定子铁心线圈与永磁转子在径向上完全未重合，定子铁心线圈的线圈的有效磁通量几乎为零，此时，即使转子的转速很快，发电机的输出电压仍然接近零。

为了保证定子铁心线圈每次移动都能够使其定子线圈的有效磁通量发生变化，本发明实施例中定子铁心线圈的轴向长度与永磁转子的永磁体的轴向长度相等。由此，定子铁心线圈与永磁转子具有唯一的径向完全重合点，只有在该唯一的径向完全重合点上，定子铁心线圈的线圈才获得永磁转子对其最大的有效磁通量，此外，轴向向左或向右移动定子铁心线圈都会减小对定子铁心线圈的线圈的有效磁通量。

本发明实施例中电机壳体三倍于定子铁心线圈的轴向长度，使得定子铁心线圈可以在该唯一的径向完全重合点位置向两个方向移动，均能减小发电机的电压输出，能够实现更灵活的控制方式。

当然，在其他实施例中电机壳体两倍于定子铁心线圈的轴向长度，定子铁心线圈朝着同一方向移动具有唯一的控制效果（单一减小或单一增大定子铁心线圈的线圈的有效磁通量）。

可以理解，本领域技术人员可以采用多种方式实现定子铁心线圈在电机壳体内壁的轴向移动，例如在电机壳体的前盖或后盖上开设通孔，驱动装置通过一驱动轴穿入该通孔内连接到定子铁心线圈，驱动装置驱动该驱动轴在轴向上运动能够实现定子铁心线圈的一体联动；但在本发明实施例中为了进一步保证定子铁心线圈具有更精确的可控性能，以及保证定子铁心线圈在移动的过程中保持稳定，避免移动中出现波动，电机壳体侧壁轴向开设有导向豁口，定子铁心线圈固定在一固定装置内，固定装置上设有一径向延伸到导向豁口内的驱动连接部，所述驱动装置驱动该驱动连接部在导向豁口内往复运动。可以理解，在其他实施例中固定装置主要用于固定定子铁心线圈与定子铁心线圈一体联动，其可以采用固定架，该固定架具有环形结构，一方面能够固定定子铁心线圈，另一方面能够与圆桶形的电机壳体内腔匹配，在该固定架的外侧可以设置一个推动杆作为驱动连接部，驱动装置可以直接推动或拉动推动杆即能带动固定架及固定架内的定子铁心线圈一体在轴向上联动。

在本发明实施例中所述固定装置为一两端开口的中空导筒，定子铁心线圈嵌入中空导筒内与中空导筒一体移动，所述驱动连接部为一在中空导筒外壁设置的径向延伸到导向豁口内的导向凸起，导向凸起的上表面设有轴向齿条，因此该导向凸起不但能够起到驱动连接部的作用而且还能够起到防止中空导筒圆周转动的效果；驱动装置为一与导向凸起上表面的轴向齿条相互啮合的驱动齿轮。中空导筒能够将定子铁心线圈完全包裹，在固定定子铁心线圈的同时，能够有效避免定子铁心线圈的线圈所产生电磁向外直接辐射，而且固定效果更佳。在中空导筒的外壁圆周上还可以一体成型地排列设置轴向凸起，形成散热凸起，或者直接一体成型地加工成散热片结构，以便于增加定子铁心线圈工作时的散热效果。

对于本发明实施例中的电机具体结构，如图2、图3及图4所示，该永磁电机具有电机壳体1，电机壳体1在轴向两端设有轴承2，转子3固定在轴承2上实现转子的可转动安装，转子3上设有永磁体31，定子铁心线圈4固定在中空导筒5内，中空导筒5两端开口以使转子能够穿设及定子铁心线圈的装入，中空导筒5外壁设有轴向延伸的导向凸起51，可以理解，该导向凸起与导筒之间可以是前期制造时一体成型的生成，也可以是后期将导向凸起安装到导筒的外壁上，例如，在导筒的外壁上开设一个安装槽，导向凸起的底面设有安装部，然后将安装部嵌入到该安装槽内形成过盈配合或者直接焊接也可，导向凸起与导筒之间采用安装的方式组合在一起，更加便于后期将导筒安装到电机壳体内；导向凸起51的上表面设有轴向齿条52，电机壳体1侧壁开设有与导向凸起51对应且宽度匹配的轴向导向豁口11，导向凸起51伸入导向豁口11内，能够防止定子铁心线圈在圆周方向上晃动，导向凸起51在轴向上可沿导向豁口11运动，驱动装置包括伺服电机6和与伺服电机相连的伺服驱动器，伺服驱动器用于驱动伺服电机的正反向转动，伺服驱动器连接控制单元，伺服电机的输出轴上安装有驱动齿轮61，驱动齿轮61与导向凸起51上表面的轴向齿条52相互啮合。

可以理解的是，一旦驱动齿轮并不通过电机驱动时，其仍可以采用手动驱动，如驱动齿轮的转轴上安装在一个轴承上，该轴承安装在一个固定座上，该转轴远离驱动齿轮的一端可以安装一个摇把，摇动摇把能够使驱动齿轮带动轴向齿条移动，实现手动驱动。

本发明实施例中导筒5外壁上设有与所述导向凸起51对称的另一导向凸起53，电机壳体1内壁上与所述另一导向凸起53对应的轴向导向凹槽，所述另一导向凸起53置于该导向凹槽内，并可在轴向上沿导向凹槽运动。

由于在本发明实施例中导筒5上的导向凸起呈对称设置，因此，导通5可以不接触电机壳体1的内壁，即导筒5的外壁与电机壳体1的内壁存在空隙，减少两表面间的摩擦阻力，便于导通5的滑动。

当然，在使用时，所述导向凸起51位于导筒5的上方，而所述另一导向凸起53位于导筒5的下方，在另一实施例中，可以在所述另一导向凸起53与所述导向凹槽之间可以填充滚珠以改变所述另一导向凸起与导向凹槽之间的滑动摩擦为滚动摩擦，增加导筒5的活动性能，在所述另一导向凸起的两端可以设置球形的导向面进一步增加导筒5的互动性能。

当然，所述导向凹槽也可以改为与所述导向豁口11一致的导向豁口，同时，在导筒5下方的导向凸起上也设置轴向齿条，使得整个永磁电机的结构上下对称，在电机壳体1的下方的导向豁口设置另一个伺服电机，均有同一伺服驱动器驱动，使得导筒5的驱动呈对称驱动，进一步保证驱动的稳定性，但成本会相对提升。

可以理解的是，轴向齿条的齿密度与驱动齿轮的齿密度可以根据需要进行调整，驱动齿轮与轴向齿条的齿密度越大，控制越精确。当驱动齿轮的齿数等于轴向齿条的齿数时，伺服电机每转动一个齿的角度，轴向齿条便移动一个齿的距离，那么先期规划时，以驱动齿轮的圆周长为基准即可，便于前期规划计算。

在某些场合下，尤其是发电机的输出较高压时，经AC/DC整流单元在其输出端产生的电压仍具有较高的电压水平，而控制单元多采用MCU芯片或CPU芯片并不能承受如此高的电压，因此在本发明实施例中采用了电压采样单元，采集与发电机输出具有正比关系的电压，如图5所示，本发明实施例中所述电压采样单元为经过多个串联电阻构成的分压采样电路，分压采样电路一端连接AC/DC整流单元的输出单，另一端接地，其中一分压电阻R1上的分压接入到控制单元。该分压采样电路中分压电阻R1上引出的接线端A连接到控制单元上，控制单元根据采样单元输出的电压值进行计算，然后输出一控制信号至伺服驱动器，伺服驱动器控制伺服电机转动一定的角度，实现定子铁心线圈相对于永磁转子的相对移动，此种分压采样电路适用于发电机输出某一稳定电压值的反馈控制。可见，电压采样单元能够将AC/DC整流单元输出的电压经过比例换算到可用范围内。

在其他实施例中，电压采样单元包括比较器，比较器的一个比较端连接基准参考电压，比较器的另一比较端接入AC/DC整流单元的输出电压，比较器的输出端连接控制单元。此种电压采样单元使得系统的控制类型变为比较反馈型，即当发电机输出电压过高时，比较器的另一比较端的电压会高于基准参考电压，比较器输出一个电平信号至控制单元，控制单元接收到该电平信号后会立即发送控制信号至伺服驱动器，伺服驱动器驱动伺服电机转动一定角度，使定子铁心线圈相对于永磁转子的径向重合面积减小，从而使发电机的输出随之减小，此种电压采样电路适用于发电机输出限定在某一电压极限下的控制。

由上述本发明实施例中提供的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统，可以看出，控制单元通过电压采样单元实时监测发电机的输出电压水平，并根据其反馈电压实时控制发电机的定子铁心线圈位置，实现发电机的稳定输出，由于定子铁心线圈并不转动，因此相对于现有的控制转子移动的技术方案，有了更加易于实现的可操作性，且控制稳定性大幅提升。

实施例2：

本发明实施例同样提供一种定子铁心线圈轴向可调式电机控制系统，与上述实施例1中的存在的不同之处是电机的结构略有改进。如图6及图7所示，本发明实施例中固定装置仍为一两端开口的中空导筒5，定子铁心线圈4嵌入中空导筒5内与中空导筒5一体移动，不同的是，所述驱动连接部为设置在中空导筒外侧壁上的轴向齿条52，并不需要增加如实施例1中的导向凸起，只在中空导筒外侧壁上沿轴向排列设置齿槽即可；驱动装置仍为一与轴向齿条相互啮合的驱动齿轮。

本发明实施例中驱动装置驱动中空导筒产生移动，该移动方式的标准名称叫“齿轮轴向齿条传动”，齿轮及轴向齿条的齿部都是由相间排列的齿、槽组成,齿轮的齿周向排列，轴向齿条的齿轴向直线排列，二者之间的配合关系叫“啮合”。

由于本发明实施例中并没有像上述实施例1一样具有防转动效果的导向凸起，而是取消了导向凸起，即轴向齿条直接形成在中空导筒5的外侧壁上，驱动齿轮直接通过导向豁口连接到中空导筒5外侧壁上的轴向齿条52，即传动齿轮在豁口中转动，除此以外，没有任何东西在此豁口中移动，增加了驱动装置对中空导筒轴向上的控制范围。

为了进一步防止中空导筒5在圆周方向上转动，本发明实施例中中空导筒5的外侧壁上还设有轴向键槽55，电机壳体1内壁与轴向键槽55相对的位置上设有导向键15，导向键15伸入键槽55内。导向键15与键槽55之间形成一个导轨，保证了中空导筒轴向上平稳滑动且圆周方向上不会转动错位。可以理解，导向键的位置可以在电机壳体圆周方向的任意角度（除去导向豁口位置）即可防止中空导筒的圆周方向转动错位，本发明实施例中为了进一步实现平稳效果，在电机壳体内壁的水平0°和180°位置上设置了导向键15，两个导向键15以电机壳体1的圆心对称，相应地，中空导筒5的外侧壁上对应设置两个键槽55，使得中空导筒5在轴向移动是保持两侧的平衡。

可以理解，由于本发明实施例中相对于上述实施例1，整个中空导筒的外侧壁上并不存在突出的结构，因此在生产过程中，电机壳体内壁并不需要做过多处理，中空导筒可以直接由电解壳体的一端插入，在中空壳体外壁上加工键槽更加方便，当然，也不排除在电机壳体内壁上加工键槽，而在中空壳体外壁加工导向键，两种结构实现的效果相同，而前者在中空壳体外壁上加工键槽更加利于工艺实现。

实施例3：

如图8所示，本发明实施例以上述实施例1中的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统作为基础，增加了电子换向器及线路切换单元，永磁电机通过其相线连接线路切换单元，线路切换单元还分别连接电子换向器和AC/DC整流单元，线路切换单元接收控制单元的控制信号选择接通永磁电机和电子换向器或接通永磁电机和AC/DC整流单元。

具体如图9所示，所述切换单元包括用于连接永磁电机相线的第一接线端J1，用于连接电子换向器的第二接线端J2，及用于连接AC/DC整流单元的第三接线端J3，第一接线端J1分别与第二接线端J2和第三接线端J3之间通过继电器101、102连接，继电器101、102由控制单元控制，事实上该继电器101和继电器102是由多个继电器组成的继电器组，本领域技术人员可以根据电机的相线数决定继电器组中的继电器数量，在本发明实施例中增加了一个反相器实现控制单元的同一控制信号产生高低两种不同的控制电平，即控制单元上的控制电平同时输出到继电器102的控制端和反相器的输入端，该控制电平经过反相器后输出到继电器101的控制端，保证继电器101与继电器102在同一个时间段上出现不同的开关状态，实现控制单元控制线路切换单元只选择接通永磁电机和电子换向器或只选择接通永磁电机和AC/DC整流单元。

当然，在其他实施例中线路切换单元可以由上述继电器组构成，每个继电器组均有一控制端，每个控制端分别连接到控制单元，然后由控制单元分别发出不同的控制电平控制也可。

本发明实施例中的电子换向器用于将电源的直流电输入变换为交流电输出，电子换向器由控制单元控制，实现直流电源经过电子换向器后驱动永磁电机的转动，此时永磁电机作为启动电动机使用。

本发明实施例中提供的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统适合应用在汽车电子领域，尤其是针对目前汽车中必须使用到启动电机和发电机的问题，使用本发明实施例的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统，永磁电机的转子转轴与汽车发动机的转轴连接，控制单元连接到汽车的ECU（电子控制单元）上，当用户拧动汽车钥匙时，ECU将启动信号传输给控制单元，控制单元控制电子换向器工作，同时控制线路切换单元将电子换向器与永磁电机的相线接通，断开永磁电机相线与AC/DC整流单元的连接，该电源可以是汽车上的蓄电瓶，经过电子换向器向永磁电机供电，该永磁电机作为汽车的启动电机使用，此时，控制单元还可以根据需要控制伺服驱动器驱动该伺服电机将定子铁心线圈的位置调整到所述的唯一重合点，使定子铁心线圈与永磁转子在径向上具有最大的重合面积，获得更大的电动机扭矩，更利于启动汽车的发动机。

当汽车的发动机启动后，汽车的ECU发送汽车启动的反馈信号至控制单元，控制单元立即控制线路切换单元断开永磁电机相线与电子换向器的连接，同时接通永磁电机相线与AC/DC整流单元，由于永磁电机与汽车发动机的转轴连接，此时汽车发动机的转轴作为动力轴驱动永磁电机的转子转动，此时永磁电机作为汽车发电机使用，该发电机控制部分的工作原理可以参考上述实施例1中的具体描述，此处不再赘述，可以理解，AC/DC整流单元的直流输出可以为汽车车载系统供电同时可以向汽车的蓄电瓶充电，使得能源利用达到最大化。

由此可见，本发明实施例中在不大规模改变现有汽车内燃发动机结构设计的前提下，永磁电机在汽车发动机上作为启动电机和发电机一体化设计具有传统电机不可以实现的优势。比如：高效率能量转换应用汽车启动以及发电；由于无机械电刷，有更高的使用寿命与可靠性；同时体积小，重量轻，部件少，有价格优势。市场和技术价值是具有革命性的。

以上对本发明实施例所提供的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (12)

1.定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，其特征在于，包括：电机壳体、可转动地安装在电机壳体内的永磁转子及由线圈缠绕在铁心上构成的定子铁心线圈，定子铁心线圈可轴向移动地安装在电机壳体的内壁上，定子铁心线圈由一驱动装置驱动沿电机壳体内壁轴向移动以改变其线圈绕组上相对永磁转子的有效磁通量。

2.如权利要求1所述的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，其特征在于，电机壳体侧壁轴向开设有导向豁口，定子铁心线圈固定在一固定装置内，固定装置外侧壁相对导向豁口的位置上设有一用于连接驱动装置的驱动连接部，所述驱动装置通过导向豁口驱动该驱动连接部在轴向上往复运动，驱动连接部与固定装置一体联动。

3.如权利要求2所述的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，其特征在于，所述固定装置为一两端开口的中空导筒，定子铁心线圈嵌入中空导筒内与中空导筒一体移动，所述驱动连接部为设置在中空导筒外侧壁上的轴向齿条；驱动装置为一与轴向齿条相互啮合的驱动齿轮。

4.如权利要求2或3所述的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，其特征在于，固定装置的外侧壁上还设有轴向键槽，电机壳体内壁与轴向键槽相对的位置上设有导向键，导向键伸入键槽内。

5.如权利要求2所述的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，其特征在于，所述固定装置为一两端开口的中空导筒，定子铁心线圈嵌入中空导筒内与中空导筒一体移动，所述驱动连接部为一在中空导筒外壁设置的径向延伸到导向豁口内的导向凸起，导向凸起的上表面设有轴向齿条；驱动装置为一与导向凸起上表面的轴向齿条相互啮合的驱动齿轮。

6.如权利要求3所述的定子轴向可调式无刷永磁电机，其特征在于，中空导筒外壁上设有与所述导向凸起对称的另一导向凸起，电机壳体内壁上与所述另一导向凸起对应的轴向导向凹槽，所述另一导向凸起置于该导向凹槽内，并可在轴向上沿导向凹槽运动。

7.如权利要求3或4或5或6所述的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，其特征在于，所述驱动装置还包括一伺服电机，伺服电机的输出转轴上安装所述驱动齿轮。

8.定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统，其特征在于，包括：AC/DC整流单元、控制单元、电压采样单元及上述权利要求1至7中任意一项所述的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机，所述驱动装置为伺服驱动装置，定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机的电机相线连接AC/DC整流单元的输入端，电压采样单元采集AC/DC整流单元的输出电压传输至控制单元，控制单元控制伺服驱动装置的输出量。

9.如权利要求8所述的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统，其特征在于，还包括电子换向器及线路切换单元，该无刷永磁电机通过其相线连接线路切换单元，线路切换单元还分别连接电子换向器和AC/DC整流单元，线路切换单元接收控制单元的控制信号选择接通该无刷永磁电机和电子换向器或选择接通该无刷永磁电机和AC/DC整流单元。

10.如权利要求8或9所述的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统，其特征在于，所述切换单元包括用于连接永磁电机相线的第一接线端，用于连接电子换向器的第二接线端，及用于连接AC/DC整流单元的第三接线端，第一接线端分别与第二接线端和第三接线端之间通过继电器连接，继电器由控制单元控制。

11.如权利要求8或9所述的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统，其特征在于，所述电压采样单元包括比较器，比较器的一个比较端连接基准参考电压，比较器的另一比较端接入AC/DC整流单元的输出电压，比较器的输出端连接控制单元。

12.如权利要求8或9所述的定子铁心线圈轴向可调式无刷永磁电机控制系统，其特征在于，所述电压采样单元为经过多个串联电阻接地构成的分压采样电路，其中一分压电阻上的分压接入到控制单元。

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