本發(fā)明屬于電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種交流電機(jī)的直流驅(qū)動(dòng)方法、系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)的同步電機(jī)。

背景技術(shù)：

傳統(tǒng)的交流電機(jī)一般需要用交流電來驅(qū)動(dòng)，而如果是直流電來驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)，就必須要有逆變器將直流電轉(zhuǎn)變?yōu)榻涣麟姴拍軇偃危孀兤麟娐肪褪怯呻娮与娐方M成的振蕩器，將直流電流轉(zhuǎn)變成正弦波的交流電，再升壓或降壓壓后供交流電機(jī)使用，這個(gè)轉(zhuǎn)換過程需要消耗大量的電能。另外，傳統(tǒng)的交流驅(qū)動(dòng)方法，由于三相交流電的相位差造成三項(xiàng)的功率和為的單項(xiàng)功率值，顯然其值小于三個(gè)單項(xiàng)分別做功的代數(shù)和和。由于三相交流電形成的是旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，所以，當(dāng)轉(zhuǎn)子線圈轉(zhuǎn)到磁極的中性面上時(shí)，線圈中的電流等于零而失去旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，盡管由于其線圈的慣性可以繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，但其力矩小，如果要增加力矩時(shí)就需要改變電壓，特別在起動(dòng)時(shí)得降壓、變頻等等，這樣既要增加許多設(shè)備又耗去很多電能，因此，需要一種直接簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)及改良的新型同步電機(jī)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種交流電機(jī)的直流驅(qū)動(dòng)方法、系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)的同步電機(jī)，通過給交流電機(jī)定子的線圈依次通電形成一個(gè)真正旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)，使交流電機(jī)能夠高效旋轉(zhuǎn)，省去了大量直、交轉(zhuǎn)換、變頻、調(diào)壓、設(shè)備及耗電，無需直流逆變器，無需轉(zhuǎn)子中的起動(dòng)鼠籠，無須將直流轉(zhuǎn)變?yōu)檎也ǖ慕涣麟姡偕龎夯蚪祲簤汉蠊┙涣麟姍C(jī)使用，同時(shí)也不必在起動(dòng)時(shí)得降壓、變頻等等環(huán)節(jié)，同時(shí)避開了轉(zhuǎn)子磁極與定子線圈磁場(chǎng)重合的起動(dòng)死角。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：

交流電機(jī)的直流驅(qū)動(dòng)方法，控制直流或交流電源給各組定子線圈依次供電，使轉(zhuǎn)子周圍產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而驅(qū)動(dòng)交流電機(jī)工作。

具體地，通過獲取轉(zhuǎn)子位置傳感器的轉(zhuǎn)速和扭矩，預(yù)判轉(zhuǎn)子磁極位置，在轉(zhuǎn)子磁極靠近某組定子線圈時(shí)，接通相應(yīng)方向的電壓使該組定子線圈電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁極極性相反的磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子磁極相引；在轉(zhuǎn)子磁極離開某組定子線圈時(shí)，接通相應(yīng)方向的電壓使該組定子線圈電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁極極性相同的磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子磁極相斥，由此驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)做功。

本發(fā)明還提供了相應(yīng)的交流電機(jī)的直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，包括：

用于獲取交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子3位置的轉(zhuǎn)子位置傳感器4；

用于控制直流或交流電給交流電機(jī)的各組定子線圈2依次供電以在轉(zhuǎn)子3周圍產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的計(jì)算機(jī)控制器5；

其中，各組定子線圈2分別與來自所述計(jì)算機(jī)控制器5的電源線6連接，所述計(jì)算機(jī)控制器5與交流或直流電源連接。

所述轉(zhuǎn)子位置傳感器4安裝在交流電機(jī)的定子1的內(nèi)側(cè)或端蓋中心，信號(hào)接入所述計(jì)算機(jī)控制器5，所述依次供電過程中，通過調(diào)整電壓的方向，產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。

所述旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)中，各組定子線圈2的通電時(shí)長(zhǎng)、間隔以及通電電壓方向與轉(zhuǎn)子3的磁極位置相關(guān)，在轉(zhuǎn)子磁極靠近某組定子線圈時(shí)，接通相應(yīng)方向的電壓，使該組定子線圈電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁極極性相反的磁極，與轉(zhuǎn)子磁極相引；在轉(zhuǎn)子磁極離開某組定子線圈時(shí)，接通相應(yīng)方向的電壓，使該組定子線圈電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁極極性相同的磁極，與轉(zhuǎn)子磁極相斥，由此驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)做功。

本發(fā)明進(jìn)一步提供了利用所述交流電機(jī)的直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的同步電機(jī)，其轉(zhuǎn)子3為永磁轉(zhuǎn)子或者鼠籠轉(zhuǎn)子，磁極對(duì)數(shù)n與定子線圈2的組數(shù)R不相等。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明利用計(jì)算機(jī)控制器5(ECU)控制直流或交流電依次給定子線圈供電，使轉(zhuǎn)子周圍產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)而驅(qū)動(dòng)電機(jī)工作，所產(chǎn)生的磁場(chǎng)是真正在旋轉(zhuǎn)而不是三相交流電，利用強(qiáng)弱正反向的模擬旋轉(zhuǎn)，在改變扭矩和轉(zhuǎn)速時(shí)，省去了調(diào)壓和變頻系統(tǒng)。使用直流電源時(shí)，省去了P/C轉(zhuǎn)換器。提高了效率和響應(yīng)速度，節(jié)約了大量的控制設(shè)備，提供的同步電機(jī)還通過對(duì)同步電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子磁極對(duì)數(shù)的設(shè)定，解決了同步電機(jī)需要在轉(zhuǎn)子上安裝起動(dòng)鼠籠的問題。

附圖說明

圖1是本發(fā)明電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，u_A、u_B和u_C分別為三項(xiàng)交流電；ECU為線路控制器(計(jì)算機(jī)控制器)。

圖2是本發(fā)明同步電機(jī)工作原理圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施方式。

如圖1所示，本發(fā)明交流電機(jī)的直流驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括：

用于獲取交流電機(jī)的轉(zhuǎn)子3位置的轉(zhuǎn)子位置傳感器4；

用于控制直流或交流電給交流電機(jī)的各組定子線圈2依次供電以在轉(zhuǎn)子3周圍產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的計(jì)算機(jī)控制器5；

其中，轉(zhuǎn)子3為鼠籠或永磁轉(zhuǎn)子，定子線圈2、轉(zhuǎn)子3中的磁極、轉(zhuǎn)子位置傳感器4均可以為一個(gè)或多個(gè)，每個(gè)轉(zhuǎn)子位置傳感器4安裝在交流電機(jī)的定子1的內(nèi)側(cè)或端蓋中心，信號(hào)接入所述計(jì)算機(jī)控制器5(ECU)，各組定子線圈2分別與來自所述計(jì)算機(jī)控制器5的一對(duì)電源線6連接，計(jì)算機(jī)控制器5與交流或直流電源連接。

當(dāng)計(jì)算機(jī)控制器5得到起動(dòng)指令后開始給定子線圈2依次供電，各線圈供電的時(shí)間間隔為R為定子線圈2的組數(shù)，n為同步電機(jī)的轉(zhuǎn)速。產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)，從電源中選擇合適的電壓U，以正確的方向供電。對(duì)于直流電機(jī)，電機(jī)的扭矩M為功率與角速度的比值，即U為電壓，I為電流，由于直流電機(jī)的電壓是確定值，位置傳感器4向計(jì)算機(jī)控制器5(ECU)返回信號(hào)可計(jì)算出轉(zhuǎn)速，扭矩并根據(jù)所需要的轉(zhuǎn)速和扭矩對(duì)通電時(shí)間進(jìn)行調(diào)整。

在圖2中所示同步電機(jī)中，定子線圈2的組數(shù)是轉(zhuǎn)子3磁極對(duì)數(shù)的兩倍，轉(zhuǎn)子位置傳感器4測(cè)到轉(zhuǎn)子3磁極位置靠近定子線圈2時(shí)，則接通相應(yīng)方向的電壓使該組定子線圈2的電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁極極性相反的磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子磁極相引；相反，測(cè)到轉(zhuǎn)子3磁極離開時(shí)，接通相應(yīng)方向的電壓使該組定子線圈電流產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子磁極極性相同的磁場(chǎng)，與轉(zhuǎn)子磁極相斥，由此使得轉(zhuǎn)子3旋轉(zhuǎn)做功，多組定子線圈2可同時(shí)完成上述操作，使扭矩增加，也可依次工作節(jié)約電能提高轉(zhuǎn)速。