[发明专利]一种无刷直流旋转电机及含此无刷直流旋转电机的车辆

说明书

本发明申请公开了一种新颖的无刷直流旋转电机及含此无刷直流旋转电机的车辆，其特征在于利用半导体组件的开关作用取代传统有刷直流旋转电机的换向片(整流子)，使原本用机械接点动态循序更换电枢连接电极位置的动作，转为使用多组静态电力电子开关，以无接点或无断点的方式循序切换，使电枢电流可保有传统运作模式，而且在旋转过程中时时维持其电枢电流的分布正好形成转子磁场方向与定子磁场成正交之势，且无换向接点的机械摩耗或电极火花损耗。

技术领域

本发明是有关于一种直流旋转电机，且特别地，是有关于一种无刷直流旋转电机以及一种含此无刷直流旋转电机的车辆。

背景技术

传统的直流电机(DC Motor-Dynamo)备有换向片(整流子)结构，以便在旋转过程中维持转子磁场与定子磁场呈正交方向，随时取得最大转矩作用。同时，直流电机保有电压正比于转速的简单性质，操控自然简便，使它一直在传统的转速控制，伺服控制等领域居于重要地位。而现今市面流行的直流电机(BLDC Motor-Dynamo)，其结构近似于永磁式变频同步旋转电机，其主要利用多相磁场分角交替消长而组合成可旋转角度，例如分角各呈120度的三相磁场，可变转速的旋转磁场来带动永磁式转子，或者将旋转中永磁式转子所感应的电动势经由多相线圈感应取出交流电功率。此法虽已成熟，但其VVVF的控制方式颇为繁复且非自然。所以，仍需要寻求一种机电结构简单、驱动模式简易，且操控性能又更优于传统直流电机的无换向片直流电机。

发明内容

本发明的目的在于提出一种具备新颖性、进步性及产业利用性等专利要件的一种无刷直流旋转电机及含此无刷直流旋转电机的车辆，以克服现有产品的难点。

本发明的另一目的是揭示一种无刷直流旋转电机，包括：环形电枢单元，包括：L槽依序间隔排列的第一电枢导体，且第1槽第一电枢导体在空间位置上与第L槽第一电枢导体相邻接，L为自然数；及L槽依序间隔排列的第二电枢导体，第二电枢导体与第一电枢导体相毗邻，且第1槽第二电枢导体在空间位置上与第L槽第二电枢导体相邻接；磁性单元，设置于该环形电枢单元内，该磁性单元具有N对磁极，且该磁性单元可受控制地相对于该环形电枢单元转动，N为自然数，其中每一磁极面对该环型电枢单元中的S个槽，S为自然数且S≥2，每一对磁极面对该环型电枢单元中的M个槽，M为自然数且M＝2S，且L＝M*N；一对外部电极，具有极性相反的第一极性电极以及第二极性电极；控制单元，包括M个第一控制开关与M个第二控制开关；以及逻辑单元，与该控制单元电性连接，该逻辑单元且通过检测该磁性单元的位置，进而向该控制单元输出逻辑信号，以控制各个第一、第二控制开关的短路或断路；其中，第一、第二电枢导体可被区分为M阶彼此顺向串联的电枢线圈组，且第P阶电枢线圈组是由所有满足1≤Q≤N的第P1槽第一电枢导体以及所有满足1≤Q≤N的第P2槽第二电枢导体彼此以串联或并联所构成，P1＝1+{[P-1+(M*(Q-1))]/L所得的余数}，P2＝1+{[P-1+(M*(Q-1))+S]/L所得的余数}，P、Q、S均为自然数，且1≤P≤M，1≤Q≤N，1≤P1≤L，1≤P2≤L；其中，第1个第一控制开关是设置于该第一极性电极与串接第1阶电枢线圈组与第M阶电枢线圈组的节点之间，第i个第一控制开关是设置于该第一极性电极与串接第i-1阶电枢线圈组与第i阶电枢线圈组的节点之间，第1个第二控制开关是设置于该第二极性电极与串接第1阶电枢线圈组与第M阶电枢线圈组的节点之间，第i个第二控制开关是设置于该第二极性电极与串接第i-1阶电枢线圈组与第i阶电枢线圈组的节点之间，其中i为自然数，且2≤i≤M；其中，该无刷直流旋转电机于基本操作模式时，在同一操作时间，仅有其中第一控制开关短路及其中第二控制开关短路，当第1个第一控制开关短路时，第(1+S)个第二控制开关短路；当2≤i≤S时，第i个第一控制开关短路，且第(i+S)个第二控制开关短路；当i＝S+1时，第(i)个第一控制开关短路，且第1个第二控制开关短路；当S+1i≤M时，第(i)个第一控制开关短路，且第(i-S)个第二控制开关短路，且该无刷直流旋转电机在一个基本操作模式转换到下一个基本操作模式时的过度操作模式时，该无刷直流旋转电机中相邻的两个第一控制开关或相邻的两个第二控制开关可同时短路，而非相邻的第一控制开关或非相邻的递二控制开关不可同时短路动作。