[实用新型]用于电动车的节能脉冲动力电机无效
申请号: | 01253462.5 | 申请日: | 2001-09-04 |
公开(公告)号: | CN2509767Y | 公开(公告)日: | 2002-09-04 |
发明(设计)人: | 黄坤彪 | 申请(专利权)人: | 黄坤彪 |
主分类号: | H02K1/27 | 分类号: | H02K1/27;H02K29/08;H02P7/52 |
代理公司: | 上海浦东良风专利代理有限责任公司 | 代理人: | 史良才 |
地址: | 201208 上海市*** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 用于 电动车 节能 脉冲 动力 电机 | ||
本实用新型涉及一种利用蓄电池作能源,而效率约为直流电机的两倍的节能脉冲动力电机,它是由产生旋转的电机本体和电机控制电路两部份组成,适用于电动车上使用,属动力电机类。
众所周知,直流电机的效率低,使原本蓄电池容量小的电动车续航路程更短,为了改变电动车的这项性能,需要从提高电机的效率着手,用传统的直流电机原理设计此路已经不通,而采用脉冲原理设计的电机节能是可行的,这可以从我们平时见到电子钟得到证实,电子钟内的秒针一步一个角度的走时时,是用一节5#电池可运转1年左右,其实在钟内是用一块石英晶振控制的一只脉冲电机,由此可见脉冲电机的节能效果。
本实用新型的目的,是为电动车提供一只节能的脉冲动力电机,以提高电动车续航路程,使电动车与燃油车抗衡。
为了达到上述目的,本实用新型是这样考虑的:由于直流电机和脉冲电机之间的差异很大,特别是在频率特性上,脉冲电机的控制脉冲的前、后沿上高频分量是很丰富的,又因电磁力是与磁场和电流有直接关系,而与电压是无关系的,因此控制的脉冲电压波形和它产生的脉冲电流波形必须一致时,脉冲电机才能跟踪控制脉冲跳步,为此在脉冲电机上选用的磁性材料必须是高频材料——如铁氧体等,传统的低频矽钢片是不适用的。脉冲电机实际上有两部份组成:一是它和普通电机一样,有定子和转子组成电机旋转本体,它的旋转是通过输入的脉冲电流和磁场的相互作用产生旋转力矩转动,因此要根据它的结构不断调整输入励磁线圈中的脉冲电流方向达到旋转要求;二是脉冲电机的控制电路,一般地说,脉冲电机的转速都是跟踪脉冲电路发出的频率可调的,作为用在电动车上的动力型脉冲电机,它遇到的负载是随时变化的,因此不能用固定负载的电子钟原理设计,电路的脉冲电流宽度要随着负载的不同,不断地进行调整,它是通过自动调整电路中的霍尔元件完成此项任务,在脉冲电机的励磁线圈中的电流方向是由桥式开关电路来完成的。
在脉冲电机旋转本体中,它的转子是在电机的外边,定子在里边,这是为了适应电动车的需要,可以避免链条传动时带来的损耗,转子是由N-S交替地均匀分布的永磁体—钕铁硼镶嵌在磁路上组成的,定子是由高频磁芯铁氧体与钕铁硼等量地均匀分布在铁氧体磁芯座上和励磁线圈插入磁总体组成,在励磁线圈中通入脉冲电流时,应在定子的磁芯端面是产生同样的N-S交替的磁极极性。
如在定子端面上产生的磁极极性与转子上的永磁体钕铁硼磁极极性相同时,便产生斥力,转子沿着斥力方向转动;当转子上磁极转到与下一个定子极面时,两者极性正好相吸,脉冲电机就完成一个旋转步矩角,下一个脉冲电流的方向必须与上一个脉冲电流方向相反,才能继续沿原来方向转动,因此,电机每旋转一个步距角,在励磁线圈中就要改变一次脉冲电流方向,如果按上面方案设计脉冲电机还并不能节电,如若上个脉冲电流与下一个脉冲电流相接发送,就和直流电机一样了,实际上脉冲电流的脉宽不必等到脉冲电机转完一个步距角时撤去;而是当转子上磁极转到1/2步距角时,脉冲电流宽度就中止,励磁线圈就与电源蓄电池切断,因为这时转子上的磁极正好在电机磁场中,它在磁场中的势能处于最高位置,这是一个不稳定位置,它必然向磁场势能低的方向转动,自动转完一个步距角,因此,脉冲电机在旋转一周时,实际上只有半周时间接在蓄电池的电源上,消耗蓄电池电能,另外半圈是靠转子磁极对定子磁芯的磁化所产生磁化力转完的,这就是脉冲电机省电原理。
在控制电路中,对脉冲电机中的励磁线圈的供电脉宽进行恰到好处的控制是实现脉冲电机省电的关键电路,它是通过一只RS触发器来完成的,当脉冲电路向电机发出旋转脉冲信号时,首先由微分电路取出它的前沿信号,触发复位端R,使RS翻转到Q=0,Q=1状态,打开主电路的输入通道,使电机得电旋转,当电机转到1/2步距角时,由霍尔元件获得转子上的磁极掠过传感器的传感信号前沿触发置位端S,使触发器翻转到Q=“1”Q=“0”状态,封锁主电路的输入通道,使电机失电,这时使电机旋转的脉冲宽度余下部份已失去作用,于是完成了脉宽的自动调节,达到节电目的。
由电机的设计原理可知,为使电机连续向一个方向运转,通过励磁线圈的两个相邻电流脉冲的电流方向是相反的,因此要在主电路上不断地改变电流方向才能实现电机连续运转,它实际上是由主电路的前级分频器上二个输出端Q和Q中的输出“1”来完成,当主电路的左边输入Q=“1”时,通过励磁线圈的电流方向应是右进左出,反之右边输入Q=“1”,通过励磁线圈电流方向左进右出。主电路是一种桥式开关电路励磁线圈是接在桥路的二臂中间。
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