CN106330051A - 一种直线电机控制电路及直线电机 - Google Patents

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刘亚祥
程海珍
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Abstract

本发明公开了一种直线电机控制电路，包括：第一线圈、第二线圈和开关管控制电路；其中：第一线圈和第二线圈相连，并分别固定在直线电机的绝缘骨架上；开关管控制电路与第一线圈和第二线圈连接，控制流过第一线圈和第二线圈的电流。通过将直线电机的线圈改为第一线圈和第二线圈，并通过开关管控制电路控制流过第一线圈和第二线圈的电流，提供不同大小的推力，实现了直线电机的灵活控制，提高了直线电机的通用性。

Description

一种直线电机控制电路及直线电机
技术领域
本发明涉及直线电机技术领域，尤其涉及一种直线电机控制电路及直线电机。
背景技术
直线压缩机由于结构简单、机械能量损失少，能效高，是新型空调和冰箱压缩机的首选。直线压缩机的动力来源是直线电机，目前直线压缩机用的直线电机都是将单个线圈绕在骨架上，控制上采用4个开关管的“H桥”进行控制，如图1所示。通过控制这4个开关管的导通和关断，就可以控制流过线圈的电流，进而控制推力，使电机做功。由于直线电机匝数较多，因而电感较大，在电感上消耗的无效电压很大，所以控制器需要提供较高的电压来实现压缩机控制，使得采用单个线圈的这种控制电路只能适用较高电压控制范围，应用领域有限，通用性较差。
发明内容
本发明提供了一种直线电机控制电路，通过采用两个线圈的结构，能够灵活的进行控制，提高了直线电机的通用性。
本发明提供了一种直线电机控制电路，包括：第一线圈、第二线圈和开关管控制电路；其中：
所述第一线圈和第二线圈相连，并分别固定在直线电机的绝缘骨架上；
所述开关管控制电路与所述第一线圈和第二线圈连接，控制流过第一线圈和第二线圈的电流。
优选地，所述开关管控制电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；其中：
所述第一二极管的正极与所述第一开关管的发射极相连，负极与所述第一开关管的集电极相连；
所述第二二极管的正极与所述第二开关管的发射极相连，负极与所述第二开关管的集电极相连；
所述第三二极管的正极与所述第三开关管的发射极相连，负极与所述第三开关管的集电极相连；
所述第四二极管的正极与所述第四开关管的发射极相连，负极与所述第四开关管的集电极相连；
所述第五二极管的正极与所述第五开关管的发射极相连，负极与所述第五开关管的集电极相连；
所述第六二极管的正极与所述第六开关管的发射极相连，负极与所述第六开关管的集电极相连；
所述第一开关管的集电极与电源的正极相连，发射极与所述第四开关管的集电极相连，所述第四开关管的发射极与电源的负极相连；
所述第二开关管的集电极与电源的正极相连，发射极与所述第五开关管的集电极相连，所述第五开关管的发射极与电源的负极相连；
所述第三开关管的集电极与电源的正极相连，发射极与所述第六开关管的集电极相连，所述第六开关管的发射极与电源的负极相连；
所述第一线圈的一端与所述第一开关管的发射极相连，另一端与所述第二开关管的发射极相连；
所述第二线圈的一端与所述第二开关管的发射极相连，另一端与所述第三开关管的发射极相连。
优选地，所述开关管控制电路包括：第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第七二极管、第八二极管、第九二极管和第十二极管；其中：
所述第七二极管的正极与所述第七开关管的发射极相连，负极与所述第七开关管的集电极相连；
所述第八二极管的正极与所述第八开关管的发射极相连，负极与所述第八开关管的集电极相连；
所述第九二极管的正极与所述第九开关管的发射极相连，负极与所述第九开关管的集电极相连；
所述第十二极管的正极与所述第十开关管的发射极相连，负极与所述第十开关管的集电极相连；
所述第七开关管的集电极与电源的正极相连，发射极与所述第九开关管的集电极相连，所述第九开关管的发射极与电源的负极相连；
所述第八开关管的集电极与电源的正极相连，发射极与所述第十开关管的集电极相连，所述第十开关管的发射极与电源的负极相连；
所述第一线圈的一端与所述第七开关管的发射极相连，另一端与所述第二线圈的一端相连，所述第二线圈的另一端与所述第八开关管的发射极相连。
优选地，所述第一线圈和第二线圈的绕组相同。
优选地，所述第一线圈和第二线圈的绕组不相同。
优选地，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管均为NPN型三极管。
优选地，所述第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管均为NPN型三极管。
一种直线电机，包含对直线电机进行控制的直线电机控制电路。
由上述方案可知，本发明提供的一种直线电机控制电路，通过将直线电机的线圈改为第一线圈和第二线圈，通过开关管控制电路控制流过第一线圈和第二线圈的电流，提供不同大小的推力，实现了直线电机的灵活控制，提高了直线电机的通用性。
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他的附图。
图1为现有技术公开的一种直线电机控制电路的电路图；
图2为本发明实施例公开的一种直线电机控制电路的结构示意图；
图3为本发明实施例公开的一种直线电机控制电路的电路图；
图4为本发明实施例公开的另一种直线电机控制电路的电路图。
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做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图2所示，为本发明实施例公开的一种直线电机控制电路，包括：第一线圈21、第二线圈22和开关管控制电路23；其中：
第一线圈21和第二线圈22相连，并分别固定在直线电机的绝缘骨架上；
开关管控制电路23与第一线圈21和第二线圈22连接，控制流过第一线圈21和第二线圈的电流。
具体的，上述实施例的工作原理为：本发明将直线电机原有的单个线圈拆分为第一线圈21和第二线圈22，第一线圈21和第二线圈22的匝数和与原有的单个线圈的匝数相同。然后将第一线圈21和第二线圈22按照直线电机的绕线方式固定在直线电机的绝缘骨架上，引出4个接线端子，第一线圈21的接线端分别为A1、A2，第二线圈22的接线端分别为B1、B2，假定产生正力矩时第一线圈21的电流方向是从A1流向A2，而第二线圈22的电流方向是从B1流向B2。直线电机有两种接线方式，一种是将A2端和B2端连接起来作为第一线圈21和第二线圈22的公共端，就完成了第一线圈21和第二线圈22的并联连接，通过开关管控制电路23对第一线圈21和第二线圈22进行控制，由于第一线圈21和第二线圈22并联，所以在提供同样推力的前提下，所需的电压更小，而在相同电压下，能够提供更大的推力，这样电机的推力变化范围更宽，驱动能力加大，具体如图3所示。另一种是，将A2和B1两个接线端连接，作为第一线圈21和第二线圈22的公共端，通过开关管控制电路23分别控制第一线圈21和第二线圈22的电流，提供不同大小的推力，实现直线电机的灵活控制，具体如图4所示。
如图3所示，为本发明实施例公开的一种直线电机控制电路，包括：第一线圈L1、第二线圈L2、第一开关管VT1、第二开关管VT2、第三开关管VT3、第四开关管VT4、第五开关管VT5、第六开关管VT6、第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5和第六二极管D6；其中：
第一二极管D1的正极与第一开关管VT1的发射极相连，负极与第一开关管VT1的集电极相连；
第二二极管D2的正极与第二开关管VT2的发射极相连，负极与第二开关管VT2的集电极相连；
第三二极管D3的正极与第三开关管VT3的发射极相连，负极与第三开关管VT3的集电极相连；
第四二极管D4的正极与第四开关管VT4的发射极相连，负极与第四开关管VT4的集电极相连；
第五二极管D5的正极与第五开关管VT5的发射极相连，负极与第五开关管VT5的集电极相连；
第六二极管D6的正极与第六开关管VT6的发射极相连，负极与第六开关管VT6的集电极相连；
第一开关管VT1的集电极与电源的正极相连，发射极与第四开关管VT4的集电极相连，第四开关管VT4的发射极与电源的负极相连；
第二开关管VT2的集电极与电源的正极相连，发射极与第五开关管VT5的集电极相连，第五开关管VT5的发射极与电源的负极相连；
第三开关管VT3的集电极与电源的正极相连，发射极与第六开关管VT6的集电极相连，第六开关管VT6的发射极与电源的负极相连；
第一线圈L1的一端A1与第一开关管VT1的发射极相连，另一端与第二开关管VT2的发射极相连；
第二线圈L2的一端B2与第二开关管VT2的发射极，另一端与第三开关管VT3的发射极相连。
其中，第一线圈L1和第二线圈L2的绕组可以相同也可以不同；第一开关管VT1、第二开关管VT2、第三开关管VT3、第四开关管VT4、第五开关管VT5和第六开关管VT6均为NPN型三极管。
上述控制方法，由于第一绕组和第二绕组并联，所以在提供同样大小推力的前提下，所需的电压更小，而在相同的电压下，能够提供更大的推力，使得直流电机的推力变化范围更宽，驱动能力加大。
如图4所示，为本发明实施例公开的一种直线电机控制电路，包括：第一线圈L1、第二线圈L2、第七开关管VT7、第八开关管VT8、第九开关管VT9、第十开关管VT10、第七二极管D7、第八二极管D8、第九二极管D9和第十二极管D10；其中：
第七二极管D7的正极与第七开关管VT7的发射极相连，负极与第七开关管VT7的集电极相连；
第八二极管D8的正极与第八开关管VT8的发射极相连，负极与第八开关管VT8的集电极相连；
第九二极管D9的正极与第九开关管VT9的发射极相连，负极与第九开关管VT9的集电极相连；
第十二极管D10的正极与第十开关管VT10的发射极相连，负极与第十开关管VT10的集电极相连；
第七开关管VT7的集电极与电源的正极相连，发射极与第九开关管VT9的集电极相连，第九开关管VT9的发射极与电源的负极相连；
第八开关管VT8的集电极与电源的正极相连，发射极与第十开关管VT10的集电极相连，第十开关管VT10的发射极与电源的负极相连；
第一线圈L1的一端A1与第七开关管VT7的发射极相连，另一端A2与第二线圈L2的一端B1相连，第二线圈L2的另一端B2与第八开关管VT8的发射极相连。
上述控制方法，可以分别控制第一线圈和第二线圈的电流，提供不同大小的推力，实现了直线电机的灵活控制。
下面以第一线圈和第二线圈并联为例，对本发明的控制原理进行说明。本发明将直线电机原有的匝数为n的单个线圈分成两个独立线圈L1和L2，这两个独立线圈的匝数分别为n1和n2，n1+n2＝n。
下面以为例进行控制方法分析。则第一线圈L1和第二线圈L2的电阻、电感、线圈匝数和推力常数都是原线圈绕组的一半。假设原线圈绕组的电阻为R，电感为L，匝数为n，推力常数为K；则第一线圈L1的电阻为RA，电感为LA，匝数为n1，推力常数为KA；第二线圈L2的电阻为LB，电感为KB，匝数为n2，推力常数为KB，则 R A = R B = R 2 , L A = L B = L 2 , K A = K B = K 2 , 产生的推力为第二开关管VT2和第五开关管VT5构成的第二支路为两个线圈电流的共同回路，通过控制第一开关管VT1和第四开关管VT4构成的第一支路和由第三开关管VT3和第六开关管VT6构成的第三支路的动作可以控制流过第一线圈L1和第二线圈L2的电流，进而提供不同大小的推力，由于第一线圈L1和第二线圈L2并联，控制器所需提供的电压为其中im为第一线圈L1的电流iA和第二线圈L2的电流iB中较大的电流。由公式可以明显看出，该电压比单个线圈的电压小得多。
以上实例只是双绕组直线电机的其中一种实现形式，根据实际需要，两个线圈的匝数n1和n2可以不相同，也能达到宽范围控制推力，降低所需电压的效果。本发明还公开了一种直流电机，包括对直线电机进行控制的直线电机控制电路，所述直线电机控制电路的原理如前序内容所述，在此不再赘述。通过直线电机控制电路，能够实现对直线电机的灵活控制，提高直线电机的通用性。
本实施例方法所述的功能如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算设备可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例对现有技术做出贡献的部分或者该技术方案的部分可以以软件产品的形式体现出来，该软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算设备(可以是个人计算机，服务器，移动计算设备或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分步骤。而前述的存储介质包括：U盘、移动硬盘、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其它实施例的不同之处，各个实施例之间相同或相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (8)

1.一种直线电机控制电路，其特征在于，包括：第一线圈、第二线圈和开关管控制电路；其中：
所述第一线圈和第二线圈相连，并分别固定在直线电机的绝缘骨架上；
所述开关管控制电路与所述第一线圈和第二线圈连接，控制流过第一线圈和第二线圈的电流。
2.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关管控制电路包括：第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管、第六开关管、第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管和第六二极管；其中：
所述第一二极管的正极与所述第一开关管的发射极相连，负极与所述第一开关管的集电极相连；
所述第二二极管的正极与所述第二开关管的发射极相连，负极与所述第二开关管的集电极相连；
所述第三二极管的正极与所述第三开关管的发射极相连，负极与所述第三开关管的集电极相连；
所述第四二极管的正极与所述第四开关管的发射极相连，负极与所述第四开关管的集电极相连；
所述第五二极管的正极与所述第五开关管的发射极相连，负极与所述第五开关管的集电极相连；
所述第六二极管的正极与所述第六开关管的发射极相连，负极与所述第六开关管的集电极相连；
所述第一开关管的集电极与电源的正极相连，发射极与所述第四开关管的集电极相连，所述第四开关管的发射极与电源的负极相连；
所述第二开关管的集电极与电源的正极相连，发射极与所述第五开关管的集电极相连，所述第五开关管的发射极与电源的负极相连；
所述第三开关管的集电极与电源的正极相连，发射极与所述第六开关管的集电极相连，所述第六开关管的发射极与电源的负极相连；
所述第一线圈的一端与所述第一开关管的发射极相连，另一端与所述第二开关管的发射极相连；
所述第二线圈的一端与所述第二开关管的发射极相连，另一端与所述第三开关管的发射极相连。
3.根据权利要求1所述的电路，其特征在于，所述开关管控制电路包括：第七开关管、第八开关管、第九开关管、第十开关管、第七二极管、第八二极管、第九二极管和第十二极管；其中：
所述第七二极管的正极与所述第七开关管的发射极相连，负极与所述第七开关管的集电极相连；
所述第八二极管的正极与所述第八开关管的发射极相连，负极与所述第八开关管的集电极相连；
所述第九二极管的正极与所述第九开关管的发射极相连，负极与所述第九开关管的集电极相连；
所述第十二极管的正极与所述第十开关管的发射极相连，负极与所述第十开关管的集电极相连；
所述第七开关管的集电极与电源的正极相连，发射极与所述第九开关管的集电极相连，所述第九开关管的发射极与电源的负极相连；
所述第八开关管的集电极与电源的正极相连，发射极与所述第十开关管的集电极相连，所述第十开关管的发射极与电源的负极相连；
所述第一线圈的一端与所述第七开关管的发射极相连，另一端与所述第二线圈的一端相连，所述第二线圈的另一端与所述第八开关管的发射极相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的电路，其特征在于，所述第一线圈和第二线圈的绕组相同。
5.根据权利要求1或2或3所述的电路，其特征在于，所述第一线圈和第二线圈的绕组不相同。
6.根据权利要求2所述的电路，其特征在于，所述第一开关管、第二开关管、第三开关管、第四开关管、第五开关管和第六开关管均为NPN型三极管。
7.根据权利要求3所述的电路，其特征在于，所述第七开关管、第八开关管、第九开关管和第十开关管均为NPN型三极管。
8.一种直线电机，其特征在于，包含如权利要求1-7中任意一项所述的对直线电机进行控制的直线电机控制电路。
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