CN1992481B - 磁化马达及其磁化方法 - Google Patents

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Abstract

一种磁化马达，具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，所述磁化马达包括：速度检测单元，检测该磁化马达的速度；以及控制单元，将该速度检测单元检测到的速度与参考速度相比较，并基于比较结果输出磁化控制信号。

Description

磁化马达及其磁化方法
技术领域
本发明涉及一种磁化马达，更具体地，涉及一种能够通过向用于以恒定时间磁化永磁体的磁化线圈不连续地提供交流电来提高永磁体的磁化效率的磁化马达及其磁化方法。
背景技术
通常，现有技术的磁化马达在具有导条的转子处设置有永磁体本体，并且在转子的rpm(每分钟转数)达到旋转磁场的同步速度之前用作感应马达。磁化马达通过磁化永磁体本体而用作永磁体马达，从而达到旋转磁场的同步速度。
图1为示出现有技术的磁化马达的电路图。
如图所示，主感应线圈22a、副感应线圈23a以及磁化线圈24a分别并联连接至用于提供交流电的电源110。用于控制提供给副感应线圈23a的电流的相位差的第一电容131根据提供给主感应线圈22a的电流而连接至副感应线圈23a。用于控制提供给磁化线圈24a的电流的相位差的第二电容141根据提供给主感应线圈22a的电流而连接至磁化线圈24a。
用于通过增大电阻值来保护电路免于短路或失火的PCT传感器串联连接至第二电容141。用于开关该电路的开关143串联连接至磁化线圈24a。
以下说明现有技术的磁化马达的运行。
当磁化马达的转子将要旋转时，具有高相位差的电流经第一电容131提供给副感应线圈23a。因此，通过电磁磁化在转子的导条处产生感应电流。然后，导条按照弗莱明(Fleming)左手定则在副感应线圈23a产生的磁场中旋转。
然后，将相位比提供给副感应线圈23a的电流慢90°的电流提供给主感应线圈22a。因此，在定子处产生磁场，从而转子的导条连续旋转。
但是，由于转子是具有高导磁性的刚性磁体，所以由主感应线圈22a和副感应线圈23a产生的磁场将转子本体磁化。因此，转子本体通过磁滞效应受到磁滞转矩H，从而旋转。
如图2所示，转子本体和导条分别受到磁滞转矩H和感应转矩I，从而通过磁滞转矩H与感应转矩I的合成转矩而旋转。
当转子本体和导条的rpm变为旋转磁场的同步速度(3600rpm)时，导条的感应转矩I变为零。因此，转子以比旋转磁场的同步速度慢的rpm旋转。即，产生转数下降(slip)现象。
当转子本体和导条的rpm相当于同步速度的75％-80％时，强电流被提供给磁化线圈24a。因此，磁化线圈24a产生的强磁通通过磁极的端部传递到覆盖转子本体的外周表面的永磁体本体，从而将永磁体本体磁化。
由于磁极由高导磁性的刚性磁体形成，并且其端部是楔形的，所以强磁通无损耗地传递到转子的永磁体本体，从而将永磁体本体磁化。
永磁体本体变为永磁体，从而在定子处产生的旋转磁场中旋转。
即使转子的rpm增加为等于旋转磁场的同步速度(3600rpm)，永磁体也在旋转磁场中连续地旋转。因此，转子的旋转力没有降低。
由于磁极将永磁体本体磁化，因此，现有技术的磁化马达在低速阶段通过感应转矩I和磁滞转矩H旋转，而在高速阶段(同步速度：3600rpm)通过永磁体转矩P旋转。
但是，现有技术的磁化马达具有以下问题。即，随着大电流连续提供给磁化线圈以磁化永磁体本体，磁化线圈中会产生热损耗。因此，马达的驱动效率降低。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中的上述问题。因此，本发明的目的在于提供一种磁化马达及其磁化方法，仅当永磁体本体被磁化时，通过磁化线圈在恒定时间内将电流作用于永磁体本体，从而减小磁化线圈产生的热损耗，因而能够提高磁化效率。
本发明的另一目的在于提供一种磁化马达及其磁化方法，仅当永磁体本体被磁化时，通过磁化线圈不连续地将电流作用于永磁体本体，从而防止转子的rpm变化，因而能够提高永磁体本体的磁化效率。
为获得这些以及其它优点并且根据本发明的意图，如在此具体实施和广泛描述的，本发明的一个方案提供一种磁化马达，具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，所述磁化马达包括：速度检测单元，检测该磁化马达的速度；以及控制单元，将该速度检测单元检测到的速度与参考速度相比较，并基于比较结果输出磁化控制信号；其中，当检测到的速度与所述参考速度一致时，所述控制单元输出所述磁化控制信号，从而在恒定时间内提供若干周期的磁化电流。
根据本发明的另一方案，提供一种磁化马达，具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，所述磁化马达包括：速度检测单元，检测该磁化马达的速度；控制单元，将该速度检测单元检测到的速度与参考速度相比较，并基于比较结果输出磁化控制信号；开关单元，通过该磁化控制信号而开关，在恒定时间内流过若干周期的磁化电流；以及磁化线圈，通过所述若干周期的磁化电流产生磁通，并磁化该永磁体本体。
本发明还提供一种磁化马达，具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，所述磁化马达包括：速度检测单元，检测所述磁化马达的速度；以及控制单元，将所述速度检测单元检测到的速度与参考速度相比较，并基于比较结果输出磁化控制信号；其中，当检测到的速度与所述参考速度一致时，所述控制单元输出磁化控制信号，从而在恒定时间内、以恒定间隔提供一个周期的磁化电流
根据本发明的再一方案，提供一种磁化马达，具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，所述磁化马达包括：速度检测单元，检测该磁化马达的速度；控制单元，将该速度检测单元检测到的速度与参考速度相比较，并基于比较结果输出磁化控制信号；其中，当检测到的速度与所述参考速度一致时，所述控制单元输出所述磁化控制信号，从而在恒定时间内提供若干周期的磁化电流。
为获得这些以及其它优点并且根据本发明的意图，如在此具体实施和广泛描述的，本发明还提供一种用于磁化马达的磁化方法，该磁化马达具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，该方法包括以下步骤：检测该转子的速度；将检测到的速度与参考速度相比较；以及当检测到的速度与该参考速度一致时，持续恒定时间地将若干周期的磁化电流提供给磁化线圈，从而磁化该永磁体本体。
根据本发明的又一方案，提供一种用于磁化马达的磁化方法，该磁化马达具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，该方法包括以下步骤：检测该转子的速度；将检测到的速度与参考速度相比较；以及当检测到的速度与该参考速度一致时，在恒定时间内、以恒定间隔将一个周期的磁化电流不连续地提供给磁化线圈，从而磁化该永磁体本体。
通过以下结合附图对于本发明的详细说明，本发明的上述以及其它目的、特征、方案和优点将更加显而易见。
附图说明
通过以下参照附图对于用作非限制性实例的优选实施例的说明，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更加显而易见，在附图中：
图1为示出根据现有技术的磁化马达的驱动电路图；
图2为示出图1的磁化马达的功能的曲线图；
图3为示出根据本发明的磁化马达的电路图；
图4为示出根据本发明第一实施例提供给图3的磁化线圈的电流波形图；
图5为示出图4的磁化马达的rpm随时间变化的波形图；
图6为示出根据本发明第二实施例提供给图3的磁化线圈的电流波形图；
图7为示出根据本发明第一实施例用于磁化马达的磁化方法的流程图；
图8为示出根据本发明第二实施例用于磁化马达的磁化方法的流程图；以及
图9为示出图8的磁化马达的rpm随时间变化的波形图。
具体实施方式
在此所示的细节用作实例且仅用于本发明实施例的说明讨论，并且是为了提供被认为是对于本发明原理和概念性方案最有利和易于理解的说明而呈现的。在这点上，不必试图比对于本发明的基本理解所必需的内容更加具体地示出本发明的结构细部，结合附图进行说明，以使本发明的形式如何在实践中具体实施对于所属领域技术人员变得显而易见。
以下说明能够通过向用于以恒定时间磁化永磁体的磁化线圈不连续地提供交流电来提高永磁体磁化效率的本发明的磁化马达及其磁化方法。
在本发明中，将电源提供给定子的主绕组和辅绕组，从而旋转包括永磁体本体的转子。然后，磁化线圈在大于参考速度的速度通过外部控制电路被磁化，从而将永磁体本体磁化，其中该参考速度相当于同步速度的75％-80％。
图3为示出根据本发明的磁化马达的电路图。
如图3所示，本发明的磁化马达包括速度检测单元1、控制单元2、磁化线圈24a、磁化开关143以及存储单元(未示出)。此外，如图所示，主感应线圈22a、副感应线圈23a以及磁化线圈24a并联连接至用于提供交流电的电源110。用于控制提供给副感应线圈23a的电流的相位差的第一电容131根据提供给主感应线圈22a的电流而连接至副感应线圈23a。用于控制提供给磁化线圈24a的电流的相位差的第二电容141根据提供给主感应线圈22a的电流而连接至磁化线圈24a。
磁化线圈24a通过磁化电流产生磁通，从而将永磁体本体(未示出)磁化。
磁化开关143通过磁化控制信号而开关，以流过磁化电流。
速度检测单元1检测磁化马达的rpm。
存储单元(未示出)存储用于产生磁化电流的参考速度。
控制单元2将速度检测单元1检测到的速度与参考速度相比较，并基于比较结果输出控制磁化开关143的磁化控制信号。
如图4所示，当检测速度与参考速度一致时，控制单元2将磁化控制信号提供给磁化开关143，从而可以在恒定时间内将若干周期的磁化电流提供给磁化线圈24a。
当在恒定时间内将若干周期的磁化电流提供给磁化线圈24a，因此将永磁体本体磁化时，转子的rpm改变，从而引起降低永磁体本体的磁化效率的速度骤降(dip)。
图5为示出磁化马达的rpm随时间变化的波形图。
当磁化线圈24a被磁化时，磁极变为电磁体。在电磁体与转子的铁心之间产生吸引力，从而立刻造成速度骤降。速度骤降导致转子的rpm改变，并在次级鼠笼导条(未示出)中引起涡流。因此，永磁体本体的磁化效率由于反应场而降低。
在大容量马达中，由于转子的惯性而不会产生速度骤降。但是，在小容量或中等容量马达中，因为转子的惯性小，导致由于磁极与转子铁心之间的吸引力而产生速度骤降。
如图6所示，为了减小速度骤降，当磁化马达的rpm与参考速度一致时，控制单元2输出磁化控制信号，使得能够以恒定间隔将一个周期的磁化电流提供给磁化线圈24a。
以下参考图7说明本发明的磁化马达的运行。
在初始驱动时，转子本体和导条分别受到磁滞转矩H和感应转矩I，并且磁化马达通过磁滞转矩H与感应转矩I之间的合成转矩而旋转。
然后，速度检测单元2检测磁化马达的速度，并将检测速度提供给控制单元2(SP2)。
参考速度预设为相当于同步速度的75％-80％。因此，参考速度可为适当值，并且在本实施例中约为3600rpm。
控制单元2将检测速度与参考速度相比较(SP3)，并基于比较结果输出用于控制磁化开关143的磁化控制信号。
当检测到的磁化马达的rpm与参考速度一致时，控制单元2将磁化控制信号提供给磁化开关143，使得能够在恒定时间内将若干周期的磁化电流提供给磁化线圈24a。
磁化开关143导通恒定时间，从而将若干周期的电流提供给磁化线圈24a(SP4)。然后，磁化线圈24a产生的磁通通过磁极的端部传递到覆盖转子本体的外周表面的永磁体本体，从而将永磁体本体磁化(SP5)。
由于永磁体本体变为永磁体，所以磁化马达随着在定子处产生的旋转磁场以同步速度旋转(SP6)。
如图5所示，转子的rpm改变，从而引起降低永磁体本体的磁化效率的速度骤降。
以下参照图8说明根据本发明第二实施例的磁化马达。
在初始驱动时，转子本体和导条分别受到磁滞转矩H和感应转矩I，并且磁化马达通过磁滞转矩H与感应转矩I之间的合成转矩而旋转(SP11)。
然后，速度检测单元2检测磁化马达的速度，并将检测速度提供给控制单元2(SP12)。
参考速度预设为相当于同步速度的75％-80％。因此，参考速度可为适当值，并且在本实施例中约为3600rpm。
控制单元2将检测速度与参考速度相比较(SP13)，并基于比较结果输出用于控制磁化开关143的磁化控制信号(SP14)。
当检测到的磁化马达的rpm与参考速度一致时，控制单元2将磁化控制信号提供给磁化开关143，使得能够以恒定间隔将一个周期的磁化电流提供给磁化线圈24a。
磁化开关143以恒定间隔导通和关断，从而将电流提供给磁化线圈24a。然后，磁化线圈24a产生的磁通通过磁极的端部传递到覆盖转子本体的外周表面的永磁体本体，从而将永磁体本体(SP15)磁化。
由于永磁体本体磁化变为永磁体，所以磁化马达随着在定子处产生的旋转磁场以同步速度旋转(SP16)。
图9为示出磁化马达的rpm随时间变化的波形图，其中速度骤降被最小化。
在根据本发明的磁化马达中，仅当永磁体本体被磁化时，电流在恒定时间内通过磁化线圈作用于永磁体本体。因此，磁化线圈产生的热损耗减小，从而提高了马达效率。
此外，在根据本发明的磁化马达中，仅当永磁体本体被磁化时，电流在恒定时间内通过磁化线圈不连续地作用于永磁体本体。因此，防止了转子的rpm的变化，从而提高了永磁体本体的磁化效率。
由于本发明可以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质特征，所以应当理解，除非另有规定，上述实施例不限于任何前述细节，而应在随附权利要求所限定的精神和范围内广泛地解释，因此落入权利要求或其等效范围内的全部变化和改型都应为随附权利要求所涵盖。
虽然在此已参照附图描述了本发明的实施例，但是所属领域技术人员可进行许多改型和变化而不脱离本发明的范围。
还应注意，前述实例仅为说明目的而提供，并且决不被解释为限制本发明。虽然已经参照优选实施例描述了本发明，但是应当理解，这里所用的词语是说明和示例性的词语，而不是限制性的词语。如当前陈述和修改的，在随附权利要求的范围内可以进行多种变化，而不脱离本发明方案的范围和精神。虽然这里已参照特定装置、材料和实施例描述了本发明，但本发明不限于这里公开的细节；本发明应扩展到例如随附权利要求范围内的所有功能等效结构、方法和用途。
这里描述的实施例的示例旨在提供对于各种实施例结构的一般理解。示例不用作使用这里描述的结构或方法的装置和系统的全部元件和特征的完整描述。通过检视公开的内容，许多其它实施例对于所属领域技术人员将显而易见。其它实施例可被使用以及从公开的内容获得，从而可进行结构和逻辑的替代和变化而不脱离公开的范围。因此，公开文本和附图应视作说明性而非限制性的。
公开的一个或多个实施例在这里仅为了方便而个别和/或共同称为术语“发明”，而不将本申请的范围主动限制为任何具体发明或发明概念。而且，虽然已经在此示出和描述了特定实施例，但是应当了解，被设计用以实现相同或相似目的的任何后续配置都可以替代所示的特定实施例。所公开的内容旨在覆盖各种实施例的任何及全部后续适配或改变。通过检视说明书，上述实施例以及在此未明确描述的其它实施例的组合对于所属领域技术人员将显而易见。
以上公开的主题应被视作说明性而非限制性的，并且随附权利要求旨在覆盖落入本发明的实质精神和范围内的全部改型、改进和其它实施例。因此，为了获得法律允许的最大程度，本发明的范围由随附权利要求及其等效的可允许的最宽泛解释所确定，并且不被前述具体说明限定或限制。
虽然已参照若干典型实施例描述了本发明，但应当理解，所用的词语是说明和示例性的词语，而不是限制性的词语。由于本发明可以多种形式具体实施而不脱离本发明的精神或实质特征，所以还应当理解，除非另有规定，上述实施例不限于任何前述细节。上述实施例应在随附权利要求所限定的本发明的精神和范围内广泛地解释。因此，如当前陈述和修改的，可以在随附权利要求的范围内进行多种变化，而不脱离本发明方案的范围和精神。

Claims (14)

1.一种磁化马达，具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，所述磁化马达包括：
速度检测单元，检测所述磁化马达的速度；以及
控制单元，将所述速度检测单元检测到的速度与参考速度相比较，并基于比较结果输出磁化控制信号；
其中，当检测到的速度与所述参考速度一致时，所述控制单元输出所述磁化控制信号，从而在恒定时间内提供若干周期的磁化电流。
2.如权利要求1所述的磁化马达，其中还包括：存储单元，存储为了产生磁化电流的参考速度。
3.如权利要求1所述的磁化马达，其中，所述参考速度相当于同步速度的75％-80％。
4.如权利要求1所述的磁化马达，其中还包括：
开关单元，由所述磁化控制信号开关，在恒定时间内流过若干周期的所述磁化电流；以及
磁化线圈，通过所述若干周期的磁化电流产生磁通，从而将所述永磁体本体磁化。
5.一种磁化马达，具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，所述磁化马达包括：
速度检测单元，检测所述磁化马达的速度；以及
控制单元，将所述速度检测单元检测到的速度与参考速度相比较，并基于比较结果输出磁化控制信号；
其中，当检测到的速度与所述参考速度一致时，所述控制单元输出磁化控制信号，从而在恒定时间内、以恒定间隔提供一个周期的磁化电流。
6.如权利要求5所述的磁化马达，其中还包括：
开关单元，由所述磁化控制信号开关，在恒定时间内、以恒定间隔流过一个周期的磁化电流；以及
磁化线圈，通过所述一个周期的磁化电流产生磁通，从而将所述永磁体本体磁化。
7.如权利要求5所述的磁化马达，其中还包括：存储单元，存储为了产生磁化电流的参考速度。
8.如权利要求5所述的磁化马达，其中所述参考速度相当于同步速度的75％-80％。
9.一种用于磁化马达的磁化方法，所述磁化马达具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，所述方法包括以下步骤：
检测所述转子的速度；
将检测到的速度与参考速度相比较；以及
当检测到的速度与所述参考速度一致时，持续恒定时间地将若干周期的磁化电流提供给磁化线圈，从而将所述永磁体本体磁化。
10.如权利要求9所述的磁化方法，其中还包括步骤：存储为了产生磁化电流而预设的参考速度。
11.如权利要求9所述的磁化方法，其中所述参考速度相当于同步速度的75％-80％。
12.一种用于磁化马达的磁化方法，所述磁化马达具有覆盖转子本体外周表面的永磁体本体，所述方法包括以下步骤：
检测所述转子的速度；
将检测到的速度与参考速度相比较；以及
当检测到的速度与所述参考速度一致时，在恒定时间内、以恒定间隔将一个周期的磁化电流提供给磁化线圈，从而将所述永磁体本体磁化。
13.如权利要求12所述的磁化方法，其中还包括步骤：存储为了产生磁化电流而预设的参考速度。
14.如权利要求12所述的磁化方法，其中所述参考速度相当于同步速度的75％-80％。
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