CN107086745A - 一种单极纯直流脉磁无刷调速电动机 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种单极纯直流脉磁无刷调速电动机，包括电机转子和电机定子；还包括驱动电路和用于检测电机转子位置的位置传感器，电机转子圆柱表面覆盖有K组大小相同的永磁铁；电机定子设置有K组电机线圈绕组，电机定子的圆周外侧还设置有发电机，电机定子上的线圈绕组因通电而形成磁场，线圈绕组圆周内侧产生的磁极与电机转子的磁极因同性相斥、异性相吸使得电机转子转动；由于磁场方向的不断改变，发电机上的发电机绕组则通过电机定子上的线圈绕组的圆周外侧产生的磁场来发电。
Description
技术领域
本发明涉及电动机技术领域，特别是一种单极纯直流脉磁无刷调速电动机。
背景技术
目前，汽车上、电车上用的电动机说是直流无刷调速电动机，其实不是真正的直流无刷电动机，而是通过电子器件逆变成三相高频高流电再通入电机，则是我们常见的三相高流电动机。
因此，研究一种可实现双向运行、零至最高转速的调节、反电动势的吸收再生电能、及自行发电的电动机非常重要，可有效地提高电动汽车或电单车的续航里程。
发明内容
本发明的目的在于提供一种单极纯直流脉磁无刷调速电动机，该电动机具备自行调速及反电动势的吸收再生电能的功能。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：一种单极纯直流脉磁无刷调速电动机，包括电机转子和电机定子；还包括驱动电路和用于检测电机转子位置的位置传感器，所述的电机转子为圆柱形，电机转子的圆柱表面覆盖有K组大小相同的永磁铁，相邻的永磁铁紧密排列且极性相异；
所述的电机定子设置有K组电机线圈绕组，每组电机线圈绕组分别包括A相线圈绕组、B相线圈绕组和C相线圈绕组，且电机线圈绕组按A相线圈绕组、B相线圈绕组、C相线圈绕组的顺序依次排列，所述的A相线圈绕组、B相线圈绕组和C相线圈绕组分别与驱动电路连接，通电时，电机定子上位于同一侧的相邻两个线圈绕组的极性相异；
所述的位置传感器与驱动电路连接；
所述的电机定子的圆周外侧还设置有发电机，所述的发电机设置有K组发电机绕组，每组发电机绕组分别包括A相发电机绕组、B相发电机绕组和C相发电机绕组，且发电机绕按A相发电机绕组、B相发电机绕组和C相发电机绕组的顺序依次排列；
电机定子上的线圈绕组因通电而形成磁场，通过驱动电路分别控制电机定子上的A相线圈绕组、B相线圈绕组和C相线圈绕组的电源依次通断，线圈绕组圆周内侧产生的磁极与电机转子的磁极因同性相斥、异性相吸使得电机转子转动；
由于磁场方向的不断改变，发电机上的发电机绕组则通过电机定子上的线圈绕组的圆周外侧产生的磁场来发电。
优选地，所述的驱动电路中设置有续流二极管，所述的续流二极管用于吸收电机定子线圈绕组断电时产生的反电动势。
优选地，所述的K为2的整倍数。
本发明的工作原理：电机转子的转角为0度时，位置传感器检测电机转子的位置信号，并将信号反馈至驱动电路，驱动电路驱动定子上的A相绕组接通电源，A相绕组通电产生直流磁场，磁力线与电机转子上的同性永磁铁相斥，与最近的异性永磁铁相吸，使得电机转子开始转动；
当电机转子转动至30度时，定子上的A相绕组产生的磁力线与电机转子上的异性永磁铁相吸，使得电机转子不再转动，因此在电机转子转至30度时，位置传感器检测电机转子的位置信号，并将信号反馈至驱动电路，驱动电路断开定子上的A相绕组电源，并接通定子上的B相绕组电源，使B相绕组产生直流磁场，磁力线与电机转子山的永磁铁由于同性相斥、异性相吸使得电机转子继续转动；
当电机转子转至60度时，定子上的B相绕组产生的磁力线与电机转子上的异性永磁铁相吸，使得电机转子不再转动，因此在电机转子转至60度时，位置传感器检测电机转子的位置信号，并将信号反馈至驱动电路，驱动电路断开定子上的B相绕组电源，并接通定子上的C相绕组电源，使C相绕组产生直流磁场，磁力线与电机转子山的永磁铁由于同性相斥、异性相吸使得电机转子继续转动；
同样的原理，当电机转子转动至90度时，驱动电路断开C相绕组的电源，再次接通A相绕组，使电机转子循环转动。
磁场方向的不断改变，发电机上的线圈绕组则通过凸极外端产生的磁场来发电
每当断开定子上的A相绕组或B相绕组或C相绕组时，都会产生反电动势，此时驱动电路中的续流二极管将反电动势吸收，并再次利用。
本发明的有益效果：
1、通过电机定子上的A相绕组、B相绕组、C相绕组的依次通断，使得磁场方向不断改变，电机定子的内侧推动转子转动，外侧推动发电机发电，在避免浪费的同时实现了充分利用。
2、电路中设置续流二极管，用于吸收绕组断电时产生的反电动势，起到能源回收的作用。
3、通过位置传感器检测电机转子的位置信号，通过精确定位来向驱动电路传达驱动信号。
附图说明
图1为本发明结构示意图
图2为驱动电路图
图中：1-电机转子；2-电机定子；3-发电机。
具体实施方式
下面结合具体实施例和附图详细说明本发明。
实施例1
如图1所示，一种单极纯直流脉磁无刷调速电动机，包括电机转子1和电机定子2；还包括驱动电路和用于检测电机转子1位置的位置传感器，所述的电机转子1为圆柱形，电机转子1的圆柱表面覆盖有2K组大小相同的永磁铁，相邻的永磁铁紧密排列且极性相异；
所述的电机定子2设置有K组电机线圈绕组，每组电机线圈绕组分别包括A相线圈绕组、B相线圈绕组和C相线圈绕组，且电机线圈绕组按A相线圈绕组、B相线圈绕组、C相线圈绕组的顺序依次排列，所述的A相线圈绕组、B相线圈绕组和C相线圈绕组分别与驱动电路连接，通电时，电机定子2上位于同一侧的相邻两个线圈绕组的极性相异；
所述的位置传感器与驱动电路连接；
所述的电机定子2的圆周外侧还设置有发电机3，所述的发电机3设置有2K组发电机绕组，每组发电机绕组分别包括A相发电机绕组、B相发电机绕组和C相发电机绕组，且发电机绕按A相发电机绕组、B相发电机绕组和C相发电机绕组的顺序依次排列；
电机定子2上的线圈绕组因通电而形成磁场，通过驱动电路分别控制电机定子2上的A相线圈绕组、B相线圈绕组和C相线圈绕组的电源依次通断，线圈绕组圆周内侧产生的磁极与电机转子1的磁极因同性相斥、异性相吸使得电机转子1转动；
由于磁场方向的不断改变，发电机3上的发电机绕组则通过电机定子2上的线圈绕组的圆周外侧产生的磁场来发电。
所述的驱动电路中设置有续流二极管，所述的续流二极管用于吸收电机定子2线圈绕组断电时产生的反电动势。
所述的K为2的整倍数。
本发明的工作原理：电机转子1的转角为0度时，位置传感器检测电机转子1的位置信号，并将信号反馈至驱动电路，驱动电路驱动电机定子2上的A相绕组接通电源，A相绕组通电产生直流磁场，磁力线与电机转子1上的同性永磁铁相斥，与最近的异性永磁铁相吸，使得电机转子1开始转动；
当电机转子1转动至30度时，电机定子2上的A相绕组产生的磁力线与电机转子1上的异性永磁铁相吸，使得电机转子1不再转动，因此在电机转子1转至30度时，位置传感器检测电机转子1的位置信号，并将信号反馈至驱动电路，驱动电路断开电机定子2上的A相绕组电源，并接通电机定子2上的B相绕组电源，使B相绕组产生直流磁场，磁力线与电机转子1山的永磁铁由于同性相斥、异性相吸使得电机转子1继续转动；
当电机转子1转至60度时，电机定子2上的B相绕组产生的磁力线与电机转子1上的异性永磁铁相吸，使得电机转子1不再转动，因此在电机转子1转至60度时，位置传感器检测电机转子1的位置信号，并将信号反馈至驱动电路，驱动电路断开电机定子2上的B相绕组电源，并接通电机定子2上的C相绕组电源，使C相绕组产生直流磁场，磁力线与电机转子1山的永磁铁由于同性相斥、异性相吸使得电机转子1继续转动；
同样的原理，当电机转子1转动至90度时，驱动电路断开C相绕组的电源，再次接通A相绕组，使电机转子1循环转动。
磁场方向的不断改变，发电机上的线圈绕组则通过电机定子2外侧产生的磁场来发电
每当断开电机定子2上的A相绕组或B相绕组或C相绕组时，都会产生反电动势，此时驱动电路中的续流二极管将反电动势吸收，并再次利用。
Claims (3)
1.一种单极纯直流脉磁无刷调速电动机，包括电机转子（1）和电机定子（2）；其特征在于：还包括驱动电路和用于检测电机转子（1）位置的位置传感器，所述的电机转子（1）为圆柱形，电机转子（1）的圆柱表面覆盖有2K组大小相同的永磁铁，相邻的永磁铁紧密排列且极性相异；
所述的电机定子（2）设置有K组电机线圈绕组，每组电机线圈绕组分别包括A相线圈绕组、B相线圈绕组和C相线圈绕组，且电机线圈绕组按A相线圈绕组、B相线圈绕组、C相线圈绕组的顺序依次排列，所述的A相线圈绕组、B相线圈绕组和C相线圈绕组分别与驱动电路连接，通电时，电机定子（2）上位于同一侧的相邻两个线圈绕组的极性相异；
所述的位置传感器与驱动电路连接；
所述的电机定子（2）的圆周外侧还设置有发电机（3），所述的发电机（3）设置有2K组发电机绕组，每组发电机绕组分别包括A相发电机绕组、B相发电机绕组和C相发电机绕组，且发电机绕按A相发电机绕组、B相发电机绕组和C相发电机绕组的顺序依次排列；
电机定子（2）上的线圈绕组因通电而形成磁场，通过驱动电路分别控制电机定子（2）上的A相线圈绕组、B相线圈绕组和C相线圈绕组的电源依次通断，线圈绕组圆周内侧产生的磁极与电机转子（1）的磁极因同性相斥、异性相吸使得电机转子（1）转动；
由于磁场方向的不断改变，发电机（3）上的发电机绕组则通过电机定子（2）上的线圈绕组的圆周外侧产生的磁场来发电。
2.根据权利要求1所述的一种单极纯直流脉磁无刷调速电动机，其特征在于：所述的驱动电路中设置有续流二极管，所述的续流二极管用于吸收电机定子（2）线圈绕组断电时产生的反电动势。
3.根据权利要求1所述的一种单极纯直流脉磁无刷调速电动机，其特征在于：所述的K为2的整倍数。
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2017
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