CN104682654A - 一种电磁式磁阻电动机控制装置及方法 - Google Patents

一种电磁式磁阻电动机控制装置及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提出一种电磁式磁阻电动机控制装置及方法，属于电机节能技术领域，本发明利用开关磁阻电动机由磁阻变化产生转矩原理与直流电动机由电磁作用产生转矩原理，结合上述两者原理相而研发的一种新型节能式电动机；利用开关磁阻电动机在运行时，每相定子绕组在换相时开关管关闭截至时，将储存在定子凸极绕组中磁场储能所释放的续流电流重新利用导通给相应的转自凸极绕组，让其定子绕组在续流的同时，与转子绕组凸极产生相同极性的磁场定子凸极与转自凸极产生电磁作用，产生同极性磁场，产生排斥力，作为再一次驱动转子运转时的能量，而达到定子绕组续流电流的再一次被充分利用，达到节能的作用。

Description

一种电磁式磁阻电动机控制装置及方法
技术领域
本发明属于电机节能技术领域，具体涉及一种电磁式磁阻电动机控制装置及方法。
背景技术
开关磁阻电机简称SRM，是二十世纪八十年代兴起的一种新型电机产品，由于其结构简单，成本低、效率高等优点，目前已广泛的应用于交通运输、通用工业、航空工业、家用电器等各个领域，显示出强大市场竞争力，但由于其双凸极和固有的工作方式，其转矩脉动是由一些脉冲转矩叠加而成，不是一个恒定转矩而有一定的谐波分量，这直接影响了开关磁阻电动机运行性能，开关磁阻电动机传动系统的噪音与震动比一般电动机要大，尽管极力解决，但始终没有彻底解决其存在的缺陷，现有的开关磁阻电动机具有电源再生能力，将磁场储能所释放的续流电流反馈回主电源，磁场储能没有被充分利用起来，其再生能力差，节能效果一般，因此现有的开关磁阻电机技术虽然有很多显著的优点，但因其性能的局限性，限制了开关磁阻电动机技术的发展。
发明内容
根据现有技术的不足，本发明提出一种电磁式磁阻电动机控制装置及方法，以达到使电动机运行平稳、可靠，在高低速运转时，实现电动机转矩脉动平滑、噪音小、且节电率高的目的；
一种电磁式磁阻电动机控制装置，该装置包括电磁式磁阻电动机、第一电刷、第二电刷、第三电刷、第一滑环、第二滑环、第三滑环、位置检测盘、a相转子开关电路盘、b相转子开关电路盘、定子凸极绕组控制电路、续流二极管、主绕组公共开关和储能电容；
所述的电磁式磁阻电动机的转子轴依次穿过位置检测盘的转子盘的中心孔、a相转子开关电路盘中心孔和b相转子开关电路盘中心孔，电磁式磁阻电动机的后端盖通过固定螺栓连接位置检测盘的定子盘，所述的固定螺栓上依次设置有第一电刷、第二电刷和第三电刷，电磁式磁阻电动机的转子轴上依次设置有第一滑环、第二滑环、第三滑环，且所述的第一电刷与第一滑环对齐相接触，第二电刷与第二滑环对齐相接触，第三电刷与第三滑环对齐相接触；
所述的定子凸极绕组控制电路第一端连接电源负极和储能电容负极端，定子凸极绕组控制电路第二端连接定子凸极绕组的负极接线端，定子凸极绕组控制电路第三端连接第一电刷，定子凸极绕组控制电路第四端连接位置检测盘的第一输出端；
所述的位置检测盘的第二输出端连接a相转子开关电路盘的控制信号输入端，位置检测盘的第三输出端连接b相转子开关电路盘的控制信号输入端；
所述的第一滑环、第二滑环和第三滑环均与a相转子开关电路盘相连接，且第一滑环、第二滑环和第三滑环均与b相转子开关电路盘相连接；所述的第二电刷连接续流二极管的阳极，所述的第三电刷连接24V电源；
所述的a相转子凸极绕组的正极和负极与a相转子开关电路盘相连接，所述的b相转子凸极绕组的正极和负极与b相转子开关电路盘还相连接；
所述的续流二极管的阴极连接定子凸极绕组的正极接线端和主绕组公共开关的一端，主绕组公共开关的另一端连接电源正极和储能电容的正极端。
所述的定子凸极绕组控制电路包括A相定子凸极绕组电子开关、B相定子凸极绕组电子开关、C相定子凸极绕组电子开关、A相续流二极管、B相续流二极管、C相续流二极管、A相可控硅整流器、B相可控硅整流器、C相可控硅整流器和单片机；
其中，所述的A相定子凸极绕组电子开关的一端同时连接B相定子凸极绕组电子开关的一端和C相定子凸极绕组电子开关的一端，并作为定子凸极绕组控制电路的第一端；
A相定子凸极绕组电子开关的另一端同时连接A相续流二极管的阳极和A相定子凸极绕组负极接线端，A相续流二极管的阴极连接A相可控硅整流器的阳极；
B相定子凸极绕组电子开关的另一端同时连接B相续流二极管的阳极和B相定子凸极绕组负极接线端，B相续流二极管的阴极连接B相可控硅整流器的阳极；
C相定子凸极绕组电子开关的另一端同时连接C相续流二极管的阳极和C相定子凸极绕组负极接线端，C相续流二极管的阴极连接C相可控硅整流器的阳极；
所述的A相定子凸极绕组电子开关的另一端、B相定子凸极绕组电子开关的另一端和C相定子凸极绕组电子开关的另一端共同作为定子凸极绕组控制电路的第二端；
所述的A相可控硅整流器的阴极同时连接B相可控硅整流器的阴极和C相可控硅整流器的阴极，并作为定子凸极绕组控制电路的第三端；
所述的单片机的输入端作为定子凸极绕组控制电路的第四端，单片机的输出端同时连接A相定子凸极绕组电子开关的控制端、B相定子凸极绕组电子开关的控制端和C相定子凸极绕组电子开关的控制端。
所述的a相转子开关电路盘和b相转子开关电路盘结构相同，包括四个电子开关，均采用IGBT，第一IGBT的集电极连接第二IGBT的集电极，转子凸极绕组的正极输入端同时连接第一IGBT的发射极和第四IGBT的集电极，转子凸极绕组的负极输入端同时连接第三IGBT的集电极和第二IGBT的发射极，第三IGBT的发射极和第四IGBT的发射极连接第二滑环；电子开关的电源端连接第三滑环；电子开关的驱动端连接位置检测盘。
所述的位置检测盘采用霍尔编码盘或光电编码器。
所述的霍尔编码盘包括定子盘和转子盘，其中，定子盘设置有与定子凸极排列角度相同的12块磁铁和以30度排列的3个单极性霍尔元件，所述的12块磁铁包括S极磁铁和N极磁铁；转子盘设置有磁环和以45度排列的两组定子磁场检测器；所述的磁环同极性相邻放置，所述的定子磁场检测器由两个极性相反的单极性霍尔元件组成；所述的以30度排列的3个单极性霍尔元件用于检测转子盘上的磁环，定子磁场检测器用于检测定子盘上的12块磁铁。
采用电磁式磁阻电动机控制装置进行的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、采用位置检测盘采集转子凸极绕组换相信号和转子位置信号，并将转子凸极绕组换相信号发送至单片机中，转子位置信号发送至a相转子开关电路盘或b相转子开关电路盘中，控制其中电子开关的开启与关断；
步骤2、单片机根据转子凸极绕组换相信号的编码，判断与转子凸极轴线相重合的定子凸极的相；
步骤3、根据获得的轴线相重合的定子凸极的相，单片机发送驱动信号至该相定子凸极绕组电子开关，使其关闭，即使该相定子凸极绕组切断电源，并根据实际所需转子转动方向，确定相隔定子凸极的相，单片机发送驱动信号至该相定子凸极绕组电子开关和主绕组公共开关，使其导通，即使该相定子凸极绕组连接电源；
步骤4、被切断电源的定子凸极绕组将储存的磁场能转为一个与主电源相反的自感电动势，经过该相定子凸极绕组所连接的续流二极管、可控硅整流器和转子凸极绕组形成闭合回路，使被切断电源的定子凸极绕组产生与切断电源前相同的磁场，被切断电源的定子凸极绕组与轴线重合的转子凸极绕组产生排斥力，推动转子转动；
步骤5、返回执行步骤1，采用位置检测盘实时检测转子凸极绕组换相信号和转子位置信号，实现电磁式磁阻电动机转子的转动。
当步骤1所述的位置检测盘采用霍尔编码盘时，采集转子位置信号具体过程为：当a相定子磁场检测器或b相定子磁场检测器与定子盘上的S极磁铁相对应时，发送高电平信号控制a相转子开关电路盘或b相转子开关电路盘中第一IGBT和第三IGBT导通，当a相定子磁场检测器或b相定子磁场检测器与定子盘上的N极磁铁相对应时，发送高电平信号控制a相转子开关电路盘或b相转子开关电路盘中第二IGBT和第四IGBT导通。
本发明有益效果：
本发明电磁式磁阻电动机是利用开关磁阻电动机由磁阻变化产生转矩原理与直流电动机由电磁作用产生转矩原理，结合上述两者原理相而研发的一种新型节能式电动机；利用开关磁阻电动机在运行时，每相定子绕组在换相时开关管关闭截至时，将储存在定子凸极绕组中磁场储能所释放的续流电流重新利用导通给相应的转自凸极绕组，让其定子绕组在续流的同时，与转子绕组凸极产生相同极性的磁场定子凸极与转自凸极产生电磁作用，产生同极性磁场，产生排斥力，作为再一次驱动转子运转时的能量，而达到定子绕组续流电流的再一次被充分利用，达到节能的作用；
(1)本发明电磁式磁阻电机将每相定子绕组中续流电流回馈给电源的同时导通给转子凸极绕组产生新的磁场，增加了输出功率；
(2)本发明电磁式磁阻电动机在高速与低速运行时，由于定子绕组的换相而产生的磁场脉动将得到很大程度上的改善，由于有新的磁场和电机本身脉动磁场相结合，电动机在转动时会更平稳，转矩脉动和噪音问题得到解决；
(3)本发明电磁式磁阻电动机利用定子每相续流电流重新产生新的磁场，来增加电动机的驱动力，节约电能的能力将大大提高；
附图说明
图1是本发明一种实施例的电磁式磁阻电动机控制装置整体结构示意图；
图2是本发明一种实施例的定子凸极绕组控制电路电路原理图；
图3是本发明一种实施例的IGBT电路原理图；
图4是本发明一种实施例的电磁式磁阻电动机控制电路原理图；
图5为本发明一种实施例的霍尔编码盘结构示意图，其中，图(a)为定子盘结构示意图，图(b)为转子盘结构示意图；
图6为本发明一种实施例的电磁式磁阻电动机控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
本发明实施例中，三相电磁式磁阻电动机以12/8极电磁式磁阻电动机为例，电磁式磁阻电动机定子，转子，均为双凸极结构构成，转子凸极与定子凸极上均绕有集中绕组，定子凸极绕组以径向相对的4个绕组串联组成，4个磁极称为一相绕组，以绕组凸极产生磁极S-S与N-N径向相对应布置每相磁极，为三相ABC相定子绕组凸极，电机后端盖设有电刷总成与位置检测定子盘；转子凸极绕组也为径向相对的4个绕组串联组成，4个磁极被称为一相绕组，以绕组产生磁极S-S与N-N径向相对应布置每相磁极，转子凸极绕组分为a相转子凸极绕组与b相转子凸极绕组。转子转轴未端由空芯槽结构构成，便于绕组开关导线布置；
如图1所示，本发明实施例中，电磁式磁阻电动机控制装置包括电磁式磁阻电动机、第一电刷、第二电刷、第三电刷、第一滑环、第二滑环、第三滑环、位置检测盘、a相转子开关电路盘、b相转子开关电路盘、定子凸极绕组控制电路、续流二极管D4、主绕组公共开关K4和储能电容C；所述的电磁式磁阻电动机的转子轴依次穿过位置检测盘的转子盘的中心孔、a相转子开关电路盘中心孔和b相转子开关电路盘中心孔，电磁式磁阻电动机的后端盖通过固定螺栓连接位置检测盘的定子盘，所述的固定螺栓上依次设置有第一电刷、第二电刷和第三电刷，电磁式磁阻电动机的转子轴上依次设置有第一滑环、第二滑环、第三滑环，且所述的第一电刷与第一滑环对齐相接触，第二电刷与第二滑环对齐相接触，第三电刷与第三滑环对齐相接触；
如图1所示，本发明实施例中，定子凸极绕组控制电路第一端连接电源负极和储能电容C负极端，定子凸极绕组控制电路第二端连接定子凸极绕组的负极接线端，定子凸极绕组控制电路第三端连接第一电刷，定子凸极绕组控制电路第四端连接位置检测盘的第一输出端；所述的位置检测盘的第二输出端连接a相转子开关电路盘的控制信号输入端(a相转子开关电路盘中电子开关的控制端)，位置检测盘的第三输出端连接b相转子开关电路盘的控制信号输入端(b相转子开关电路盘中电子开关的控制端)；所述的第一滑环、第二滑环和第三滑环均与a相转子开关电路盘相连接，且第一滑环、第二滑环和第三滑环均与b相转子开关电路盘相连接；所述的第二电刷连接续流二极管的阳极，所述的第三电刷连接24V电源；所述的a相转子凸极绕组的正极和负极与a相转子开关电路盘相连接，所述的b相转子凸极绕组的正极和负极与b相转子开关电路盘还相连接；所述的续流二极管D4的阴极连接定子凸极绕组的正极接线端和主绕组公共开关K4的一端，主绕组公共开关K4的另一端连接电源正极和储能电容C的正极端。
如图2所示，本发明实施例中，定子凸极绕组控制电路包括A相定子凸极绕组电子开关K3、B相定子凸极绕组电子开关K2、C相定子凸极绕组电子开关K1、A相续流二极管D3、B相续流二极管D2、C相续流二极管D1、A相可控硅整流器SCR3、B相可控硅整流器SCR2、C相可控硅整流器SCR1和单片机；
如图2所示，本发明实施例中，所述的A相定子凸极绕组电子开关K3的一端同时连接B相定子凸极绕组电子开关K2的一端和C相定子凸极绕组电子开关K1的一端，并作为定子凸极绕组控制电路的第一端；
如图2所示，本发明实施例中，A相定子凸极绕组电子开关K3的另一端同时连接A相续流二极管的阳极D3和A相定子凸极绕组负极接线端，A相续流二极管D3的阴极连接A相可控硅整流器SCR3的阳极；B相定子凸极绕组电子开关K2的另一端同时连接B相续流二极管D2的阳极和B相定子凸极绕组负极接线端，B相续流二极管D2的阴极连接B相可控硅整流器SCR2的阳极；C相定子凸极绕组电子开关K1的另一端同时连接C相续流二极管D1的阳极和C相定子凸极绕组负极接线端，C相续流二极管D1的阴极连接C相可控硅整流器SCR1的阳极；
如图2所示，本发明实施例中，A相定子凸极绕组电子开关K3的另一端、B相定子凸极绕组电子开关K2的另一端和C相定子凸极绕组电子开关K1的另一端共同作为定子凸极绕组控制电路的第二端；
如图2所示，本发明实施例中，A相可控硅整流器的阴极同时连接B相可控硅整流器的阴极和C相可控硅整流器的阴极，并作为定子凸极绕组控制电路的第三端；
如图2所示，本发明实施例中，单片机的输入端作为定子凸极绕组控制电路的第四端，单片机的输出端同时连接A相定子凸极绕组电子开关的控制端、B相定子凸极绕组电子开关的控制端和C相定子凸极绕组电子开关的控制端。
本发明实施例中，a相转子开关电路盘和b相转子开关电路盘结构相同，包括四个电子开关，均采用IGBT(IGBT结构示意图如图3所示)，本发明实施例中，如图4所示，第一IGBT(K5或K9)的集电极连接第二IGBT(K8或K12)的集电极，转子凸极绕组的正极输入端同时连接第一IGBT(K5或K9)的发射极和第四IGBT(K7或K11)的集电极，转子凸极绕组的负极输入端同时连接第三IGBT(K6或K10)的集电极和第二IGBT(K8或K12)的发射极，第三IGBT(K6或K10)的发射极和第四IGBT(K7或K11)的发射极连接第二滑环；电子开关的电源端连接第三滑环；电子开关的驱动端连接位置检测盘。
所述的位置检测盘采用霍尔编码盘或光电编码器，本发明实施例中，采用霍尔编码盘，如图5中图(a)和图(b)所示，霍尔编码盘包括定子盘和转子盘，位置检测定子盘中以30度排列角度的三个霍尔元件与位置检测转子盘中磁环相对应输出转子凸极位置编码信号，促使控制器输出定子凸极绕组每相换相信号。位置检测定子盘中与定子12个绕组凸极角度相同，磁极极性相同排列的12块永磁铁作为定子磁场检测器的磁源信息，位置检测转子盘中定子磁场检测器由两个极性相反安装的单极性霍尔组成一相定子磁场检测器，主要检测以其相对应的定子绕组凸极磁极是S极与N极，控制转子磁场变换器换相，达到每相转子凸极绕组导通自感电源时所产生的磁场始终与其相对应的定子凸极绕组磁场产生相同的磁场；
所述定子磁场检测器分为两组，一组为转子a相定子磁场检测器，单极性霍尔面S极面对位置检测定子盘中12块磁源的单极性霍尔产生的信号控制a相绕组开关盘中开关管K5与K6的导通与截止，使a相绕组凸极产生径向相对磁极S-S与N-N，另一个单极性霍尔N极面对位置检测定子盘中12块磁源的单极性霍尔产生的信号控制a相绕组开关盘中开关管K8与K7的导通与截止使a相绕组凸极产生径向相对磁极N-N与S-S。一组为转子b相定子磁场检测器，S极面对位置检测定子盘中12块磁源的单极性霍尔信号控制b相绕组开关盘中开关管K9与K10的导通与截止使b相绕组凸极产生径向相对磁极S-S与N-N，另一个单极性霍尔N极面面对位置检测定子盘中12块磁源的单极性霍尔信号控制b相绕组开关盘中开关管K11与K12的导通与截止使b相绕组凸极产生径向相对磁极N-N与S-S。
所述两组定子磁场检测器以45度角度排列，与转子a相绕组凸极b相绕组凸极相同角度排列固定在位置检测转子盘上，两组a相b相定子磁场检测器分别输出相应的控制信号控制a相中磁场变换器与b相中磁场变换器开关管导通与截止达到转子凸极磁场变换的效果，定子磁场检测器霍尔元件与转子磁场变换器(即a相转子开关电路盘和b相转子开关电路盘上的电子开关电路)开关管控制电压正极由转子第三滑环第三电刷连接功率变换器控制电源VCC提供，负极由电磁式磁阻电动机外壳连接功率变换器中控制电源VEE；所述的转子磁场变换器分为：转子a相磁场变换器和转子b相磁场变换器，由开关电路组成分别固定在转子a相绕组开关盘与转子b相绕组开关盘上，a相绕组开关盘与转子b相绕组开关盘分别固定在转子转轴一端；
本发明实施例中，采用电磁式磁阻电动机控制装置进行的控制方法，方法流程图如图6所示，包括以下步骤：
步骤1、采用位置检测盘采集转子凸极绕组换相信号和转子位置信号，并将转子凸极绕组换相信号发送至单片机中，转子位置信号发送至a相转子开关电路盘或b相转子开关电路盘中，控制其中电子开关的开启与关断；
电磁式磁阻电动机以顺时针方向旋转时控制器以A-C-B相换相循环，逆时针方向旋转时控制器以A-B-C相换相循环。
采集转子位置信号具体过程为：当a相定子磁场检测器或b相定子磁场检测器与定子盘上的S极磁铁相对应时，发送高电平信号控制a相转子开关电路盘或b相转子开关电路盘中第一IGBT(K5或K9)和第三IGBT(K6或K10)导通，当a相定子磁场检测器或b相定子磁场检测器与定子盘上的N极磁铁相对应时，发送高电平信号控制a相转子开关电路盘或b相转子开关电路盘中第二IGBT(K8或K12)和第四IGBT(K7或K11)导通。
以A相定子绕组凸极为例进行说明：
A相定子绕组凸极中心轴线与a相转子绕组凸极中心轴线位置相重合时，位置检测定子盘三个霍尔元件与位置检测转子盘中磁环相对应产生信号输出的同时位置检测转子盘中转子a相定子磁场检测器中两个相反方向的单极性霍尔传感器正好与位置检测定子盘中和A相定子绕组凸极S极相对应同极性的磁铁相对应，a相定子磁场检测器中两个相反方向单极性霍尔s极霍尔输出霍尔信号控制a相磁场变换器中K5与K6开关管为导通状态。同时转子位置检测器输出A相编码信号输入单片机控制器中；
步骤2、单片机根据转子凸极绕组换相信号的编码，判断与转子凸极轴线相重合的定子凸极的相；
步骤3、根据获得的轴线相重合的定子凸极的相，单片机发送驱动信号至该相定子凸极绕组电子开关，使其关闭，即使该相定子凸极绕组切断电源，并根据实际所需转子转动方向，确定相隔定子凸极的相，单片机发送驱动信号至该相定子凸极绕组电子开关和主绕组公共开关，使其导通，即使该相定子凸极绕组连接电源；
本发明实施例中，控制器输出低电平信号给A相绕组开关管驱动电路控制端，A相凸极绕组开关管K3-K4关闭，切断定子A相凸极绕组主电源供电A相主绕组凸极储存的磁场能转变为一个与原电源极性相反的自感电源。A相凸极绕组产生的自感电源经续流二极管D3-D4导通给A相续流光耦电阻驱动电路，光耦驱动器输出端导通驱动三极管控制端三极管导通促使A相续流单向可控硅SCR3触发电路导通，可控硅可由驱动光耦电路与磁敏电路驱动导通与截止，本发明采用光敏电路。每相定子凸极绕组自感电源产生时作为每相光敏元件控制极控制信号，同时间自感电源一部分被单向可控硅输出至转子凸极绕组产生与定子凸极绕组相同的磁场，另一部分由定子绕组续流二极管回馈给功率变换器电容器。
步骤4、被切断电源的定子凸极绕组将储存的磁场能转为一个与主电源相反的自感电动势，经过该相定子凸极绕组所连接的续流二极管、可控硅整流器和转子凸极绕组形成闭合回路，使被切断电源的定子凸极绕组产生与切断电源前相同的磁场，被切断电源的定子凸极绕组与轴线重合的转子凸极绕组产生排斥力，推动转子转动；
自感电源正极经单向可控硅SCR3，第一电刷，第一滑环，开关管K5，转子a相凸极绕组，开关管K6，第二滑环，第二电刷，续流二极管D4与定子A相绕组凸极正极输入端形成闭合回路转子a相绕组凸极产生一个径向相对同极性磁场S-S，N-N，极性与定子A相绕组凸极自感电源回流所产生的磁场极性相同S-S，N-N。
定子与转子产生相同磁场产生排斥力的同时控制器输出高电平信号给定子C相绕组开关管驱动信号端，C相绕组凸极开关管K1与K4导通，A相定子凸极中心轴线与a相转子凸极中心轴线相重合变为C相定子凸极中心轴线与b相转子凸极中心轴线相重合，A相定子绕组凸极自感电源作功完闭，A相光耦失去供电信号，单向可控硅SCR3失去驱动信号为关闭状态。转子转过15度，位置检测转子盘也同时转过15度，转子a相定子磁场检测器与位置检测定子盘中永磁磁铁S极相对应变为转子b相定子磁场检测器与位置检测定子盘中C相绕组凸极所对应的相同极性永磁磁铁N极相对应，转子a相凸极绕组开关管K5-K6失去a相定子磁场检测器导通信号为关闭状态，转子b相绕组开关管K11与K12得到转子b相定子磁场检测器导通信号为导通状态。
步骤5、返回执行步骤1，采用位置检测盘实时检测转子凸极绕组换相信号和转子位置信号，实现电磁式磁阻电动机转子的转动。
位置检测定子盘中三个霍尔传感器输出转子C相位置编码信号控制器输出低电平信号给C相开关管驱动信号端，K1与K4关闭，C相自感电源产生，自感电源经续流二极管D1-D4导通给C相续流光耦电阻驱动电路，光耦驱动输出端导通驱动三极管控制端三极管导通，促使C相续流单向可控硅SCR1触发电路导通。自感电源正极经单向可控硅SCR1，第一电刷，第一滑环，b相开关管K12，转子b相绕组，开关管K11，第二滑环，第二电刷，续流二极管D4，至定子C相正极输入端形成闭合回路。转子b相绕组凸极产生一个径向相对的同极性磁场N-N与S-S极性与定子C相绕组凸极自感电源回流所产生的磁场相同N-N，S-S，转子b相绕组凸极与C相定子绕组凸极产生排斥力的同时控制器输出高电平信号至定子B相凸极绕组开关管驱动电路。以此循环达到电磁式磁阻电动机平稳运行，节能的目的。

Claims (7)

1.一种电磁式磁阻电动机控制装置，其特征在于，该装置包括电磁式磁阻电动机、第一电刷、第二电刷、第三电刷、第一滑环、第二滑环、第三滑环、位置检测盘、a相转子开关电路盘、b相转子开关电路盘、定子凸极绕组控制电路、续流二极管、主绕组公共开关和储能电容；
所述的电磁式磁阻电动机的转子轴依次穿过位置检测盘的转子盘的中心孔、a相转子开关电路盘中心孔和b相转子开关电路盘中心孔，电磁式磁阻电动机的后端盖通过固定螺栓连接位置检测盘的定子盘，所述的固定螺栓上依次设置有第一电刷、第二电刷和第三电刷，电磁式磁阻电动机的转子轴上依次设置有第一滑环、第二滑环、第三滑环，且所述的第一电刷与第一滑环对齐相接触，第二电刷与第二滑环对齐相接触，第三电刷与第三滑环对齐相接触；
所述的定子凸极绕组控制电路第一端连接电源负极和储能电容负极端，定子凸极绕组控制电路第二端连接定子凸极绕组的负极接线端，定子凸极绕组控制电路第三端连接第一电刷，定子凸极绕组控制电路第四端连接位置检测盘的第一输出端；
所述的位置检测盘的第二输出端连接a相转子开关电路盘的控制信号输入端，位置检测盘的第三输出端连接b相转子开关电路盘的控制信号输入端；
所述的第一滑环、第二滑环和第三滑环均与a相转子开关电路盘相连接，且第一滑环、第二滑环和第三滑环均与b相转子开关电路盘相连接；所述的第二电刷连接续流二极管的阳极，所述的第三电刷连接24V电源；
所述的a相转子凸极绕组的正极和负极与a相转子开关电路盘相连接，所述的b相转子凸极绕组的正极和负极与b相转子开关电路盘还相连接；
所述的续流二极管的阴极连接定子凸极绕组的正极接线端和主绕组公共开关的一端，主绕组公共开关的另一端连接电源正极和储能电容的正极端。
2.根据权利要求1所述的电磁式磁阻电动机控制装置，其特征在于，所述的定子凸极绕组控制电路包括A相定子凸极绕组电子开关、B相定子凸极绕组电子开关、C相定子凸极绕组电子开关、A相续流二极管、B相续流二极管、C相续流二极管、A相可控硅整流器、B相可控硅整流器、C相可控硅整流器和单片机；
其中，所述的A相定子凸极绕组电子开关的一端同时连接B相定子凸极绕组电子开关的一端和C相定子凸极绕组电子开关的一端，并作为定子凸极绕组控制电路的第一端；
A相定子凸极绕组电子开关的另一端同时连接A相续流二极管的阳极和A相定子凸极绕组负极接线端，A相续流二极管的阴极连接A相可控硅整流器的阳极；
B相定子凸极绕组电子开关的另一端同时连接B相续流二极管的阳极和B相定子凸极绕组负极接线端，B相续流二极管的阴极连接B相可控硅整流器的阳极；
C相定子凸极绕组电子开关的另一端同时连接C相续流二极管的阳极和C相定子凸极绕组负极接线端，C相续流二极管的阴极连接C相可控硅整流器的阳极；
所述的A相定子凸极绕组电子开关的另一端、B相定子凸极绕组电子开关的另一端和C相定子凸极绕组电子开关的另一端共同作为定子凸极绕组控制电路的第二端；
所述的A相可控硅整流器的阴极同时连接B相可控硅整流器的阴极和C相可控硅整流器的阴极，并作为定子凸极绕组控制电路的第三端；
所述的单片机的输入端作为定子凸极绕组控制电路的第四端，单片机的输出端同时连接A相定子凸极绕组电子开关的控制端、B相定子凸极绕组电子开关的控制端和C相定子凸极绕组电子开关的控制端。
3.根据权利要求1所述的电磁式磁阻电动机控制装置，其特征在于，所述的a相转子开关电路盘和b相转子开关电路盘结构相同，包括四个电子开关，均采用IGBT，第一IGBT的集电极连接第二IGBT的集电极，转子凸极绕组的正极输入端同时连接第一IGBT的发射极和第四IGBT的集电极，转子凸极绕组的负极输入端同时连接第三IGBT的集电极和第二IGBT的发射极，第三IGBT的发射极和第四IGBT的发射极连接第二滑环；电子开关的电源端连接第三滑环；电子开关的驱动端连接位置检测盘。
4.根据权利要求1所述的电磁式磁阻电动机控制装置，其特征在于，所述的位置检测盘采用霍尔编码盘或光电编码器。
5.根据权利要求4所述的电磁式磁阻电动机控制装置，其特征在于，所述的霍尔编码盘包括定子盘和转子盘，其中，定子盘设置有与定子凸极排列角度相同的12块磁铁和以30度排列的3个单极性霍尔元件，所述的12块磁铁包括S极磁铁和N极磁铁；转子盘设置有磁环和以45度排列的两组定子磁场检测器；所述的磁环同极性相邻放置，所述的定子磁场检测器由两个极性相反的单极性霍尔元件组成；所述的以30度排列的3个单极性霍尔元件用于检测转子盘上的磁环，定子磁场检测器用于检测定子盘上的12块磁铁。
6.采用权利要求1所述的电磁式磁阻电动机控制装置进行的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采用位置检测盘采集转子凸极绕组换相信号和转子位置信号，并将转子凸极绕组换相信号发送至单片机中，转子位置信号发送至a相转子开关电路盘或b相转子开关电路盘中，控制其中电子开关的开启与关断；
步骤2、单片机根据转子凸极绕组换相信号的编码，判断与转子凸极轴线相重合的定子凸极的相；
步骤3、根据获得的轴线相重合的定子凸极的相，单片机发送驱动信号至该相定子凸极绕组电子开关，使其关闭，即使该相定子凸极绕组切断电源，并根据实际所需转子转动方向，确定相隔定子凸极的相，单片机发送驱动信号至该相定子凸极绕组电子开关和主绕组公共开关，使其导通，即使该相定子凸极绕组连接电源；
步骤4、被切断电源的定子凸极绕组将储存的磁场能转为一个与主电源相反的自感电动势，经过该相定子凸极绕组所连接的续流二极管、可控硅整流器和转子凸极绕组形成闭合回路，使被切断电源的定子凸极绕组产生与切断电源前相同的磁场，被切断电源的定子凸极绕组与轴线重合的转子凸极绕组产生排斥力，推动转子转动；
步骤5、返回执行步骤1，采用位置检测盘实时检测转子凸极绕组换相信号和转子位置信号，实现电磁式磁阻电动机转子的转动。
7.根据权利要求6所述的控制方法，其特征在于，当步骤1所述的位置检测盘采用霍尔编码盘时，采集转子位置信号具体过程为：当a相定子磁场检测器或b相定子磁场检测器与定子盘上的S极磁铁相对应时，发送高电平信号控制a相转子开关电路盘或b相转子开关电路盘中第一IGBT和第三IGBT导通，当a相定子磁场检测器或b相定子磁场检测器与定子盘上的N极磁铁相对应时，发送高电平信号控制a相转子开关电路盘或b相转子开关电路盘中第二IGBT和第四IGBT导通。
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