[发明专利]一种基于反激式控制模式的电机及其控制方法

说明书

技术领域

本发明属于电机领域，特别涉及一种基于反激式控制模式的电机及其控制方法。

背景技术

目前，绝大多数常规的机电装置都由电系统、机械系统和联系两者的耦合磁场组成。根据能量守恒原理，有下式成立：由电源输入的电能=耦合磁场内储能的增加+装置内部的能量损耗+输出的机械能，当忽略损耗时其能量传递关系为dW_f=dW_e-dW_m，其中dW_e为系统的微分电能输入，dW_f为微分磁能增量，dW_m为系统微分机械能输出。对于常规电机而言，耦合磁场内的储能不会转变为机械能，而当其换相时，剩余的这部分能量的泄放则会产生相应的负转矩，而这又恰好是被计算者认为可以被忽略的部分。

常规电机采用的是正向激磁工作模式，其工作在电流的上升阶段，三相电机中每相的工作周期为1/3，依靠电流的增量在对外做功，即常规电机吸收能量时做功，而其释放能量时则会产生相应的负转矩。

发明内容

本发明的目的在于：针对上述存在的问题，提供一种利用周期储能、瞬间释放的工作原理，采用经过压缩的磁场能量所产生的冲量来做功的基于反激式控制模式的电机及其控制方法。

本发明的技术方案是这样实现的：一种基于反激式控制模式的电机，包括定子部分以及转子部分，其特征在于：所述定子的极轭与转子的极轭满足下述关系：即二者之比等于相数；所述的相数至少为二相，所述定子的极轭布置有相应的电磁绕组，所述电磁绕组与控制器相连接，所述控制器根据运行状态来控制电机处于正向或反向激励模式。

本发明所述的基于反激式控制模式的电机，其所述定子部分中的每相由至少一个U形铁芯组成，U形铁芯沿转轴的轴线方向至少布置有两个电磁绕组，其U形铁芯端面产生的磁场极性相反，各相上的电磁绕组以转子部分轴心为中心依次均匀间隔排列在同一圆周之上。

本发明所述的基于反激式控制模式的电机，其所述定子部分中的每相由至少二个极轭构成，每个极轭上有一个电磁绕组，其极轭端面产生的磁场极性相反，各相上的电磁绕组以转子部分轴心为中心依次均匀间隔排列在同一圆周之上。

本发明所述的基于反激式控制模式的电机，其所述定子部分中每相为一个整体单独构成，每相采用一个集中的电磁绕组或采用各个定子的极轭独立布置电磁绕组，各个定子的极轭以转子部分的轴心为中心依次间隔相应的距离均匀排列在同一圆周之上，其间隔的距离等于极轭的宽度与相数的乘积，各相沿转子轴线方向排列且使其定子的极轭按极轭宽度顺序错开。

本发明所述的基于反激式控制模式的电机，其所述转子的极轭分别与定子中任一相中定子的极轭相对应，所述转子的长度与电机定子的极轭两侧外沿的端线等齐，所述转子的极轭以转子部分轴心为中心均匀布置在同一圆周之上。

本发明所述的基于反激式控制模式的电机，其所述控制器包括电源电路、位置检测电路、电流检测电路、控制电路以及功率输出电路，所述控制器根据转子的极轭位置及转动方向来控制各相电磁单元中每相的充电或放电。

本发明所述的基于反激式控制模式的电机，其所述功率输出电路包括电源U、开关管T1、T2、续流二极管D1、D2，以及与某相的电磁绕组相连接的端点A、端点B；所述开关管T1一端与电源的正极相连接，其另一端即端点A与某相电磁绕组的一端连接，所述某相电磁绕组的另一端与开关管T2的一端即端点B连接，开关管T2的另一端与电源负极连接;所述续流二极管D1的阴极与电源正极连接，其阳极与端点B连接，所述续流二极管D2的阳极与电源负极连接，其阴极与端点A连接；所述开关管T1和T2的控制端与控制电路连接，在端点A与端点B之间连接有能量转换单元。

本发明所述的基于反激式控制模式的电机，其所述能量转换单元包括控制开关K和能量转换电路，所述能量转换电路包括电容C电路或电感L电路或LC电路，所述能量转换电路采用电容C电路或电感L电路或LC电路与电机绕组的电感以并联或串联的形式共同构成一个振荡电路，使之依靠预先存储的能量实现有衰减的周期振荡。

本发明所述的基于反激式控制模式的电机，其所述控制开关K的一端与端点A连接，其另一端与电容C的一端连接，所述电容C的另一端与端点B连接。

一种基于反激式控制模式的电机的控制方法，其特征在于：所述电磁绕组在输入能量时不对转子的极轭做功，所述电磁绕组在释放能量时对转子的极轭做功。