專利名稱：一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種電機(jī)，尤其涉及一種應(yīng)用在電動(dòng)自行車上的智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)。
背景技術(shù)：
在實(shí)際應(yīng)用中，無(wú)刷電機(jī)在不同轉(zhuǎn)速下需要輸出的扭矩的差別往往會(huì)比較大，一般在保持功率一定的情況下，無(wú)刷電機(jī)在低速運(yùn)行時(shí)需要提供較大的扭矩，而在高速運(yùn)行時(shí)則只需提供較小的扭矩，但現(xiàn)有的無(wú)刷電機(jī)的繞組所產(chǎn)生的扭矩是固定的，無(wú)法隨著速度變化而自動(dòng)調(diào)整，這時(shí)若滿足低速大扭矩輸出，則電機(jī)運(yùn)行至高速時(shí)就會(huì)產(chǎn)生效率不高的問(wèn)題，電能的利用效率不高；若滿足電機(jī)高速高效率輸出，則電機(jī)運(yùn)行至低速時(shí)就會(huì)產(chǎn)生扭矩性不能滿足要求的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型為解決現(xiàn)有的無(wú)刷電機(jī)不能隨著速度變化自動(dòng)調(diào)整扭矩的問(wèn)題，目的在于提供了一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)，在不同轉(zhuǎn)速下，由輔助控制器自動(dòng)接入合適的唯一繞組來(lái)滿足不同轉(zhuǎn)速下不同扭矩的需求，并在轉(zhuǎn)速非正常突變情況下暫時(shí)斷電，以保護(hù)無(wú)刷電機(jī)，不僅解決了背景技術(shù)中存在的問(wèn)題，而且可延長(zhǎng)無(wú)刷電機(jī)的使用壽命。
本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案達(dá)到上述目的一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)，包括電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)繞組上設(shè)有的N個(gè)抽頭、磁鋼、速度傳感器，其中速度傳感器嵌入在電機(jī)定子中，磁鋼設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，其特點(diǎn)是還包括輔助控制器，所述輔助控制器包括嵌入式微處理器、若干繞組切換電路，所述輔助控制器的嵌入式微處理器的輸入端與速度傳感器相連，以獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速信號(hào)；嵌入式微處理器的輸出端與若干繞組切換電路的輸入端相連；若干繞組切換電路的輸出端分別與各組繞組相連；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在正常的高低速范圍內(nèi)，輔助控制器的嵌入式微處理器根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速做出判斷，將控制信號(hào)傳輸給相應(yīng)的繞組切換電路，相應(yīng)的繞組切換電路根據(jù)接收到的控制信號(hào)連接相應(yīng)的繞組；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速發(fā)生非正常突變時(shí)，所述輔助控制器切斷繞組電路。
作為優(yōu)選，所述的電機(jī)繞組由M個(gè)主繞組組成，在主繞組中抽頭，主繞組的一部分為子繞組，抽頭為N個(gè)，子繞組為N個(gè)，子繞組在電機(jī)物理位置上對(duì)稱。
作為優(yōu)選，所述的M＝N＝3。
作為優(yōu)選，所述的若干繞組切換電路包括繞組切換電路一和繞組切換電路二，繞組切換電路一與主繞組相連，繞組切換電路二與子繞組相連。
作為優(yōu)選，所述的繞組切換電路由電子模擬開(kāi)關(guān)電路組成。
作為優(yōu)選，所述的速度傳感器為霍爾傳感器。
本實(shí)用新型的有益效果通過(guò)增設(shè)輔助控制器，可根據(jù)轉(zhuǎn)速自動(dòng)切換與繞組的電連接，使電機(jī)在低速下提高扭矩，有利于電機(jī)的啟動(dòng)和帶大負(fù)載；在高速下切換到高速運(yùn)行效率高的狀態(tài)，保證在提高電機(jī)在低速下的性能的同時(shí)也提高電機(jī)在高速下的性能；在遇非正常速度突變時(shí)，切斷與繞組的電連接，延長(zhǎng)電機(jī)使用壽命。本實(shí)用新型與目前各類通用的無(wú)刷電機(jī)驅(qū)動(dòng)器兼容。


圖1本實(shí)用新型實(shí)施例1中的智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖；圖2本實(shí)用新型實(shí)施例1中的智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)的原理結(jié)構(gòu)圖；
圖3本實(shí)用新型實(shí)施例1中的智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)的在低速狀態(tài)的工作示意圖；圖4本實(shí)用新型實(shí)施例1中的智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)的在高速狀態(tài)的工作示意圖；圖5本實(shí)用新型實(shí)施例1中的智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)的在轉(zhuǎn)速突變時(shí)工作示意圖；圖6本實(shí)用新型實(shí)施例1中的智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)的電路示意圖；圖中1.霍爾傳感器；2.電機(jī)轉(zhuǎn)子；3.電機(jī)定子；4.磁鋼；5.繞組切換電路一；6.繞組切換電路二；7.嵌入式微處理器；8.輔助控制器；9.主繞組；10.高速繞組。
具體實(shí)施例下面通過(guò)實(shí)施例，并結(jié)合附圖1-6，對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作進(jìn)一步具體的說(shuō)明。
實(shí)施例1如圖1、2所示，一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)，包括電機(jī)定子3、電機(jī)轉(zhuǎn)子2、磁鋼4、霍爾傳感器1、輔助控制器8；電機(jī)繞組由3個(gè)主繞組9組成，在主繞組中抽頭，主繞組的一部分為子繞組10，抽頭為3個(gè)，子繞組為3個(gè)，子繞組在電機(jī)物理位置上對(duì)稱，霍爾傳感器1嵌入在電機(jī)定子3中，磁鋼4設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子2上，輔助控制器8，由嵌入式微處理器7、繞組切換電路一5和繞組切換電路二6組成，輔助控制器8的嵌入式微處理器7的輸入端與霍爾傳感器1相連，獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)速信號(hào)后做出判斷，如圖3所示，當(dāng)電機(jī)低速工作下，轉(zhuǎn)速小于X，嵌入式微處理器7通過(guò)霍爾傳感器1送入的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)判斷并作軟件抗干擾處理，確認(rèn)電機(jī)轉(zhuǎn)速小于X，使繞組切換電路一動(dòng)作，繞組切換電路二不工作，主繞組工作，此時(shí)輸出扭矩大。
如圖4所示，電機(jī)高速工作下，轉(zhuǎn)速大于Y，嵌入式微處理器7通過(guò)霍爾傳感器1送入的信號(hào)進(jìn)行檢測(cè)判斷并作軟件抗干擾處理，確認(rèn)電機(jī)轉(zhuǎn)速大于Y，使繞組切換電路二動(dòng)作，繞組切換電路一不動(dòng)作，子繞組工作，主繞組抽頭以外的部分線圈不工作，此時(shí)高速效率高。由于繞組切換電路一不工作，所以不工作的部分線圈兩端斷路，不形成匝間短路，線圈安全。
如圖5所示，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子2的轉(zhuǎn)速非正常突變時(shí)，嵌入式微處理器7使繞組切換電路一、繞組切換電路二不動(dòng)作，電機(jī)內(nèi)任一繞組都不接入主驅(qū)動(dòng)線，如虛線所示，此時(shí)電機(jī)繞組斷電，避免了在此時(shí)環(huán)境下的工作，由于輔助控制器的嵌入式微處理器7和霍兒傳感器部分1不斷電，輔助控制器仍然正常工作，當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)速恢復(fù)正常時(shí)由嵌入式微處理器7使對(duì)應(yīng)的切換電路動(dòng)作接入相應(yīng)繞組，電機(jī)繼續(xù)正常運(yùn)行。
如圖6所示，本實(shí)用新型的輔助控制器以嵌入式微處理器7為核心構(gòu)成，所有功能實(shí)現(xiàn)都以嵌入式微處理器7的軟件處理為基礎(chǔ)，繞組切換電路由嵌入式微處理器7輸出信號(hào)控制，經(jīng)光耦隔離驅(qū)動(dòng)電子模擬開(kāi)關(guān)。
本實(shí)用新型兼容各種無(wú)刷電機(jī)控制器11，無(wú)需另外附加任何電源、線路，就能在目前無(wú)刷電機(jī)原有條件下提供多種功能。
權(quán)利要求1.一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)，包括電機(jī)定子(3)、電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)、電機(jī)繞組上設(shè)有的N個(gè)抽頭、磁鋼(4)、速度傳感器(1)，其中速度傳感器(1)嵌入在電機(jī)定子(3)中，磁鋼(4)設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)上，其特征是還包括輔助控制器(8)，所述輔助控制器(8)包括嵌入式微處理器(7)、若干繞組切換電路，所述輔助控制器(8)的嵌入式微處理器的輸入端與速度傳感器(1)相連，以獲得電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)速信號(hào)；嵌入式微處理器(7)的輸出端與若干繞組切換電路的輸入端相連；若干繞組切換電路的輸出端分別與各組繞組相連；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速在正常的高低速范圍內(nèi)，輔助控制器(8)的嵌入式微處理器(7)根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)速做出判斷，將控制信號(hào)傳輸給相應(yīng)的繞組切換電路，相應(yīng)的繞組切換電路根據(jù)接收到的控制信號(hào)連接相應(yīng)的繞組；當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子(2)的轉(zhuǎn)速發(fā)生非正常突變時(shí)，所述輔助控制器(8)切斷繞組電路。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)，其特征是所述的電機(jī)繞組由M個(gè)主繞組(9)組成，在主繞組中抽頭，主繞組的一部分為子繞組(10)，抽頭為N個(gè)，子繞組為N個(gè)，子繞組在電機(jī)物理位置上對(duì)稱。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)，其特征是所述的M＝N＝3。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一權(quán)利要求所述的一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)，其特征是所述的若干繞組切換電路包括繞組切換電路一(5)和繞組切換電路二(6)，繞組切換電路一(5)與主繞組(9)相連，繞組切換電路二(6)與子繞組(10)相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)，其特征是所述的繞組切換電路由電子模擬開(kāi)關(guān)電路組成。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)，其特征是所述的速度傳感器為霍爾傳感器。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種智能調(diào)整扭矩的高效無(wú)刷電機(jī)，包括電機(jī)定子、電機(jī)轉(zhuǎn)子、電機(jī)繞組上設(shè)有的N個(gè)抽頭、磁鋼、速度傳感器，其中速度傳感器嵌入在電機(jī)定子中，磁鋼設(shè)在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，其特點(diǎn)是還包括輔助控制器，所述輔助控制器包括嵌入式微處理器、若干繞組切換電路，所述輔助控制器的嵌入式微處理器根據(jù)電機(jī)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速判斷，控制的繞組切換電路連接或不連接相應(yīng)的繞組。本實(shí)用新型的有益效果可智能調(diào)整扭矩，效率高，使用方便。
文檔編號(hào)H02P6/00GK2852524SQ20052011743
公開(kāi)日2006年12月27日 申請(qǐng)日期2005年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月21日
發(fā)明者馮政杰 申請(qǐng)人:馮政杰