本發(fā)明屬于電機領(lǐng)域，特別涉及一種輸入能量可重復(fù)利用的單相永磁型開關(guān)磁阻電機及其控制方法。

背景技術(shù)：

在常規(guī)的單相開關(guān)磁阻電機中，由于要考慮電機的啟動問題，一般都需要對電機的轉(zhuǎn)子的凸極做變形處理，以使電機能夠?qū)崿F(xiàn)自行啟動的目的。但轉(zhuǎn)子的凸極變形后已不再是原有意義上的雙凸極結(jié)構(gòu)，因而也會喪失或削弱傳統(tǒng)雙凸極開關(guān)磁阻電機所特有的特性，其控制特性也會發(fā)生改變，而且這種電機也不能實現(xiàn)雙向運轉(zhuǎn)；此外，常規(guī)的單相開關(guān)磁阻電機存在輸出轉(zhuǎn)矩波動大、輸出轉(zhuǎn)矩密度低，不能產(chǎn)生連續(xù)轉(zhuǎn)矩的輸出等缺點。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對上述存在的問題，提供一種能夠使輸入的能量重復(fù)利用，從而提高輸入能量的轉(zhuǎn)換效率，以達(dá)到有效節(jié)能目的的單相永磁型開關(guān)磁阻電機及其控制方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的：一種單相永磁型開關(guān)磁阻電機，包括定子、轉(zhuǎn)子、電機輸出軸以及控制系統(tǒng)，所述定子和轉(zhuǎn)子的凸極之間為氣隙,所述定子和轉(zhuǎn)子的對應(yīng)關(guān)系是內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或者是外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，所述轉(zhuǎn)子固定套接在電機輸出軸外周，其特征在于：所述定子由前段定子鐵芯、中段定子鐵芯和后段定子鐵芯組成，三段定子鐵芯的凹、凸極數(shù)量及凹、凸極寬度均相等，且凹、凸極數(shù)量均為偶數(shù)，所述三段定子鐵芯之間留有間隙，所述前段定子鐵芯和后段定子鐵芯中的凸極部位保持一致，即兩段定子鐵芯中凸極的中心線在同一直線上，所述中段定子鐵芯中的凸極部位的中心線與前、后兩段定子鐵芯中凹極的中心線相重合，所述的前段定子鐵芯、中段定子鐵芯和后段定子鐵芯的凸極部位均安裝有定子電磁繞組；所述轉(zhuǎn)子由轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體組成，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的凸極數(shù)量與任一段定子鐵芯的凸極數(shù)量相等，且定子鐵芯上的凸極寬度小于轉(zhuǎn)子鐵芯的凸極寬度，所述轉(zhuǎn)子鐵芯分為前、中、后三段，在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的中段對應(yīng)凸極部位嵌裝有永磁體，所述永磁體的充磁方向為徑向，中段轉(zhuǎn)子鐵芯中相鄰的各凸極所嵌裝的永磁體的極性相異，所述中段轉(zhuǎn)子鐵芯的極性與其對應(yīng)的前、后段轉(zhuǎn)子鐵芯的極性相異，所述前、中、后三段轉(zhuǎn)子鐵芯的凸極的中心線重合，所述轉(zhuǎn)子鐵芯安裝在電機輸出軸上，且與電機輸出軸同步轉(zhuǎn)動。

本發(fā)明所述的單相永磁型開關(guān)磁阻電機，其所述前、后段轉(zhuǎn)子鐵芯對應(yīng)的凸極部位無永磁體。

本發(fā)明所述的單相永磁型開關(guān)磁阻電機，其所述前段定子鐵芯、中段定子鐵芯和后段定子鐵芯的長度均相等，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的總長度與定子鐵芯的總長度相等，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的前、中、后段分別與定子鐵芯的前、中、后段對應(yīng)，所述中段轉(zhuǎn)子鐵芯中的對應(yīng)凸極部位所嵌裝的永磁體與中段定子鐵芯對應(yīng)配合。

本發(fā)明所述的單相永磁型開關(guān)磁阻電機，其在所述前段定子鐵芯、中段定子鐵芯及后段定子鐵芯之間分別嵌有非導(dǎo)磁體。

本發(fā)明所述的單相永磁型開關(guān)磁阻電機，其在各段定子鐵芯的凸極上安裝的電磁繞組，對各段而言均滿足任一相鄰的凸極上安裝的電磁繞組其繞制方向相反，且各凸極上安裝的電磁繞組均按頭、尾相連的方式連接。

本發(fā)明所述的單相永磁型開關(guān)磁阻電機，其所述控制系統(tǒng)中設(shè)置有極性檢測電路、位置檢測電路以及能量回收電路。

本發(fā)明所述的單相永磁型開關(guān)磁阻電機，其前、后段定子鐵芯上定子電磁繞組的兩根引出線分別按頭、尾相連的方式連接，前段定子鐵芯上定子電磁繞組的頭和后段定子鐵芯上定子電磁繞組的尾以及中段定子鐵芯上定子電磁繞組的頭、尾分別與控制系統(tǒng)設(shè)置的方向控制電路相連接，所述控制系統(tǒng)設(shè)置的方向控制電路可改變中段定子鐵芯上定子電磁繞組的頭、尾端與連接在一起的前、后段定子鐵芯上定子電磁繞組的頭、尾端的連接方向，以此可改變電機的運行方向。

一種單相永磁型開關(guān)磁阻電機的控制方法，其特征在于：所述控制系統(tǒng)可采用恒功率控制模式或恒轉(zhuǎn)矩控制模式驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明所述的單相永磁型開關(guān)磁阻電機的控制方法，其所述的恒功率控制模式是指，電機由某一穩(wěn)定位置經(jīng)由非穩(wěn)定位置向下一穩(wěn)定位置運動的過程中，根據(jù)位置檢測電路給出的位置控制信號在開始位置使功率驅(qū)動電路導(dǎo)通，給定子電磁繞組供電，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)非穩(wěn)定位置時，關(guān)閉功率驅(qū)動電路，使轉(zhuǎn)子在電機所特有的磁動力和續(xù)流電流的共同作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直至到達(dá)下一穩(wěn)定位置，當(dāng)?shù)竭_(dá)下一穩(wěn)定位置時，功率驅(qū)動電路改變導(dǎo)通方向，給定子電磁繞組反向供電，驅(qū)動轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，余此類推。

本發(fā)明所述的單相永磁型開關(guān)磁阻電機的控制方法，其所述的恒轉(zhuǎn)矩控制模式是指，電機由某一穩(wěn)定位置經(jīng)由非穩(wěn)定位置向下一穩(wěn)定位置運動的過程中，根據(jù)位置檢測電路給出的位置控制信號在開始位置使功率驅(qū)動電路導(dǎo)通，給定子電磁繞組供電，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)位置檢測電路給出的位置控制信號所在的位置時，即下一穩(wěn)定位置，關(guān)閉功率驅(qū)動電路，使定子電磁繞組快速續(xù)流，當(dāng)?shù)竭_(dá)下一穩(wěn)定位置時，功率驅(qū)動電路改變導(dǎo)通方向，給定子電磁繞組反向供電，驅(qū)動轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，余此類推。

本發(fā)明在保持了常規(guī)開關(guān)磁阻電機所特有優(yōu)點的基礎(chǔ)上，消除了常規(guī)開關(guān)磁阻電機所固有的轉(zhuǎn)矩脈動，同時由于使用了永磁材料，從而大幅度的提升了電機的功率密度，并提高了電源輸入能量的轉(zhuǎn)換效率，有效的實現(xiàn)了節(jié)能的目標(biāo)。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：

1、本發(fā)明實現(xiàn)了永磁體的慣性做功，采用本發(fā)明的輸入能量可重復(fù)利用的單相永磁型開關(guān)磁阻電機與常規(guī)的三相開關(guān)磁阻電機相比較，在相同的電機體積和相同的電磁參數(shù)的情況下，可以使電機的功率密度提高3～5倍，且消除了常規(guī)開關(guān)磁阻電機所固有的轉(zhuǎn)矩脈動大、噪聲大的缺點，保留了常規(guī)開關(guān)磁阻電機的所有優(yōu)點。

2、本發(fā)明可實現(xiàn)單相永磁型開關(guān)磁阻電機的雙向運行或單向運行。

3、本發(fā)明采用的控制方案使用了能量存儲（轉(zhuǎn)換）電路，因而可以使由電源所輸入能量獲得重復(fù)利用，故可以在保持相同的電機特性的情況下，減少電源的輸入，從而獲得良好的節(jié)能效果。

4、本發(fā)明的電機具有結(jié)構(gòu)簡單、便于設(shè)計及計算，同時還便于建模和仿真。

5、本發(fā)明的控制回路結(jié)構(gòu)簡單便于設(shè)計且控制編程方便，該控制方式可以應(yīng)用于各種功率的電機，并可以滿足各種調(diào)速控制的需求。

6、本發(fā)明的電機與常規(guī)永磁電機相比較，在輸出功率相同的情況下，可以減少鐵芯、線圈銅線、以及永磁體的用量，具有較大的成本優(yōu)勢。

7、本發(fā)明的電機具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕且功率擴展方便，因而具有良好的功率密度和轉(zhuǎn)矩密度。

8、采用本發(fā)明的電機及其控制方法可以使電機的效率更高，并具有更好的節(jié)能效果。

9、本發(fā)明的電機具有溫升低、無脈動、噪聲小、可靠性更高的優(yōu)良特性。

10、本發(fā)明的電機可根據(jù)負(fù)載的狀況，靈活選擇各種不同的控制方案，以滿足恒轉(zhuǎn)矩負(fù)載或恒功率負(fù)載的不同需求，并獲得最佳的控制效果。

11、本發(fā)明的電機可滿足大功率負(fù)載的的需求，克服了以往單相電機只能應(yīng)用于小功率負(fù)載的狀況。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的前、后段定子與轉(zhuǎn)子對應(yīng)配合的截面圖。

圖2是本發(fā)明的中段定子與轉(zhuǎn)子對應(yīng)配合的截面圖。

圖3是本發(fā)明的定子和轉(zhuǎn)子的展開結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本發(fā)明的中段定、轉(zhuǎn)子的總體結(jié)構(gòu)及繞組磁場的分布圖。

圖5是本發(fā)明的前、后段定、轉(zhuǎn)子的總體結(jié)構(gòu)及繞組磁場的分布圖。

圖6是本發(fā)明的功率驅(qū)動電路原理圖。

圖7是本發(fā)明的方向控制電路原理圖。

圖8是本發(fā)明的恒功率控制模式中單管續(xù)流時的電路波形圖

圖9是本發(fā)明的恒功率控制模式中快速續(xù)流時的電路波形圖

圖10是本發(fā)明的恒轉(zhuǎn)矩控制模式中的電路波形圖

圖中標(biāo)記：1為定子，2為轉(zhuǎn)子，3為永磁體，4為定子電磁繞組，5為儲能電路，c為儲能電容，l為定子繞組，d為阻尼管，k1、k2為繼電器的常閉觸點，k3、k4為繼電器的常開觸點。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明作詳細(xì)的說明。

為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本發(fā)明進行進一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。

實施例1：如圖1、2和3所示，一種可雙向運行的單相永磁型開關(guān)磁阻電機，包括定子1、轉(zhuǎn)子2、電機輸出軸以及控制系統(tǒng)，所述定子1和轉(zhuǎn)子2的凸極之間為氣隙，所述定子采用三段式徑向磁場設(shè)計，轉(zhuǎn)子鐵芯采用單段式凸極鐵芯結(jié)構(gòu)，所述定子1和轉(zhuǎn)子2的對應(yīng)關(guān)系是內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或者是外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，所述控制系統(tǒng)中設(shè)置有極性檢測電路、位置檢測電路以及能量回收電路，以滿足電機的啟動及運轉(zhuǎn)控制的需求，即通過極性檢測電路及位置檢測電路對轉(zhuǎn)子初始位置和運行過程進行判斷。

如圖6所示，所述控制系統(tǒng)采用h橋控制，其中設(shè)置了隔離二極管d5、d6，續(xù)流二極管d1～d4，二組橋臂q1、q4和q3、q2，還設(shè)置有儲能電路5，在本實施例中由儲能電容c構(gòu)成。

如圖7所示，控制系統(tǒng)中還設(shè)置有方向控制電路，在本實施例中由繼電器構(gòu)成，控制繼電器的開和關(guān)即可改變中段電磁繞組與前、后段電磁繞組的連接形式，以滿足電機運轉(zhuǎn)控制的需求。

在本實施例中，所述轉(zhuǎn)子2固定套接在電機輸出軸外周，所述定子1由前段定子鐵芯、中段定子鐵芯和后段定子鐵芯組成，按中心布置在電機的外殼內(nèi)側(cè)，三段定子鐵芯的凹、凸極數(shù)量及凹、凸極寬度均相等，且凹、凸極數(shù)量均為偶數(shù)，所述前段定子鐵芯、中段定子鐵芯和后段定子鐵芯的長度均相等，所述三段定子鐵芯之間留有間隙，在所述前段定子鐵芯、中段定子鐵芯及后段定子鐵芯之間分別嵌有非導(dǎo)磁體，所述前段定子鐵芯和后段定子鐵芯中的凸極部位保持一致，即兩段定子鐵芯中凸極的中心線在同一直線上，所述中段定子鐵芯中的凸極部位的中心線與前、后兩段定子鐵芯中凹極的中心線相重合，所述的前段定子鐵芯、中段定子鐵芯和后段定子鐵芯的凸極部位均安裝有定子電磁繞組4，在各段定子鐵芯的凸極上安裝的電磁繞組，對各段而言均滿足任一相鄰的凸極上安裝的電磁繞組其繞制方向相反；前、后段定子鐵芯上定子電磁繞組的兩根引出線分別按頭、尾相連的方式連接，前段鐵芯電磁繞組的頭和后段鐵芯電磁繞組的尾構(gòu)成整個電磁繞組的二個輸出端，即每個定子電磁繞組的兩根引出線分別與相鄰的定子電磁繞組按頭、尾相連的方式連接，所述定子的凸極部位安裝的若干定子電磁繞組之間可串聯(lián)、可并聯(lián)，也可串并結(jié)合，前段定子鐵芯上定子電磁繞組的頭和后段定子鐵芯上定子電磁繞組的尾以及中段定子鐵芯上定子電磁繞組的頭、尾分別與控制系統(tǒng)設(shè)置的方向控制電路相連接，所述控制系統(tǒng)設(shè)置的方向控制電路可改變中段定子鐵芯上定子電磁繞組的頭、尾端與連接在一起的前、后段定子鐵芯上定子電磁繞組的頭、尾端的連接方向，以此可改變電機的運行方向。

其中，所述轉(zhuǎn)子2由轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體3組成，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的總長度與定子鐵芯的總長度相等，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的凸極數(shù)量與任一段定子鐵芯的凸極數(shù)量相等，且定子鐵芯上的凸極寬度小于轉(zhuǎn)子鐵芯的凸極寬度，所述轉(zhuǎn)子鐵芯分為前、中、后三段，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的前、中、后段分別與定子鐵芯的前、中、后段對應(yīng)，在所述轉(zhuǎn)子鐵芯的中段對應(yīng)凸極部位嵌裝有永磁體3，所述永磁體3的充磁方向為徑向，所述轉(zhuǎn)子鐵芯中的前、后段對應(yīng)凸極部位無永磁體,中段轉(zhuǎn)子鐵芯中相鄰的各凸極所嵌裝的永磁體3的極性相異，所述中段轉(zhuǎn)子鐵芯的極性與其對應(yīng)的前、后段轉(zhuǎn)子鐵芯的極性相異，所述前、中、后三段轉(zhuǎn)子鐵芯的凸極的中心線重合，所述轉(zhuǎn)子鐵芯安裝在電機輸出軸上，且與電機輸出軸同步轉(zhuǎn)動。如圖3所示，當(dāng)定子電磁繞組中的電流所產(chǎn)生的磁場為如圖所示的極性時，電機的運行方向為逆時針旋轉(zhuǎn)。

采用上述結(jié)構(gòu)的電機，具有磁路短、且各段鐵芯之間無磁的關(guān)聯(lián)，因而不會相互干擾，能有效的消除轉(zhuǎn)矩的脈動及噪聲，因此與常規(guī)的單相磁阻電機具有本質(zhì)上的區(qū)別；由于轉(zhuǎn)子上布置有永磁體，與定子鐵芯產(chǎn)生的電磁場相互作用，充分發(fā)揮永磁體的強磁作用，利用自然磁能與電磁驅(qū)動單元所產(chǎn)生的工作磁場相互間的直接作用，使機械動力裝置產(chǎn)生更好的節(jié)能效果，以此降低對電力的消耗，對節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

在本實施例中，所述控制系統(tǒng)可采用恒功率控制模式或恒轉(zhuǎn)矩控制模式驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)。

其中，所述的恒功率控制模式是指，電機由某一穩(wěn)定位置經(jīng)由非穩(wěn)定位置向下一穩(wěn)定位置運動的過程中，根據(jù)位置檢測電路給出的位置控制信號在開始位置使功率驅(qū)動電路導(dǎo)通，給定子電磁繞組供電，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)非穩(wěn)定位置時，關(guān)閉功率驅(qū)動電路，使轉(zhuǎn)子在電機所特有的磁動力和續(xù)流電流的共同作用下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直至到達(dá)下一穩(wěn)定位置，當(dāng)?shù)竭_(dá)下一穩(wěn)定位置時，功率驅(qū)動電路改變導(dǎo)通方向，給定子電磁繞組反向供電，驅(qū)動轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，余此類推。

所述的恒轉(zhuǎn)矩控制模式是指，電機由某一穩(wěn)定位置經(jīng)由非穩(wěn)定位置向下一穩(wěn)定位置運動的過程中，根據(jù)位置檢測電路給出的位置控制信號在開始位置使功率驅(qū)動電路導(dǎo)通，給定子電磁繞組供電，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)位置檢測電路給出的位置控制信號所在的位置時，即下一穩(wěn)定位置，關(guān)閉功率驅(qū)動電路，使定子電磁繞組快速續(xù)流，當(dāng)?shù)竭_(dá)下一穩(wěn)定位置時，功率驅(qū)動電路改變導(dǎo)通方向，給定子電磁繞組反向供電，驅(qū)動轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，余此類推。

本實施例的工作原理是：假定條件：圖4所示的穩(wěn)定位置為初始的0°位置，電機的另一穩(wěn)定位置為60°位置，兩個穩(wěn)定位置的中間位置為非穩(wěn)定位置。

圖6給出了單相永磁型磁阻電機的驅(qū)動控制電路，該電路為h橋電路。定子繞組的頭尾分別與電路的u、v端相連接，假定q1、q4導(dǎo)通時，定子繞組產(chǎn)生的磁場如圖4和5所示，則q3、q2導(dǎo)通時，定子繞組產(chǎn)生的磁場只需將定子凸極的n、s極性對換即可。在初始的0°位置設(shè)置有極性檢測電路，用以檢測初始時轉(zhuǎn)子的極性，確定橋路的導(dǎo)通方向，即q1、q4導(dǎo)通或是q3、q2導(dǎo)通。且在0°的位置設(shè)有位置檢測，用于檢測各穩(wěn)定位置、非穩(wěn)定位置的信號，根據(jù)位置檢測電路給出的檢測信號即可判明電機轉(zhuǎn)子所處的位置，依據(jù)此信號即可使二個橋壁完成輪換工作。

圖6中的5為能量回收回路，圖示的能量回收回路采用電容c構(gòu)成，d5、d6為隔離二極管，用以隔斷能量回收回路與電源回路，其中d5可以防止能量回收回路存儲的能量回饋電源，而d6則可以防止電源的電流灌入能量回收回路。當(dāng)任一橋臂導(dǎo)通時，電容c中存儲的能量將與電源一起工作，使預(yù)先存儲的能量得以重復(fù)利用。電路中的d1～d4構(gòu)成了電機繞組的續(xù)流回路，當(dāng)任一橋臂關(guān)斷時，將電機繞組中的能量存儲到能量回收回路的電容c上。

（1）、恒功率控制模式：

如圖4和5所示，在初始位置0°，根據(jù)極性檢測電路的信號使橋臂q1、q4導(dǎo)通，在0°～30°的區(qū)間，維持導(dǎo)通直至轉(zhuǎn)子凸極的中心線轉(zhuǎn)過30°的位置（即非穩(wěn)定位置），當(dāng)檢測電路檢測到第一個光電信號的上升沿時，此時有二種續(xù)流方式：

一種是快速續(xù)流方式，即將q1、q4同時關(guān)斷，電感l(wèi)中存儲的能量通過v點→d3→電容c的上端→電容c→電容c的下端→d2→u點構(gòu)成續(xù)流回路，將能量快速轉(zhuǎn)移到電容c中，在此后的30°～60°的區(qū)間內(nèi)，僅依靠永磁體的慣性運動，由非穩(wěn)定位置到達(dá)位于60°的穩(wěn)定位置。其電路波形如圖9所示。當(dāng)檢測電路檢測到第二個光電信號的上升沿時，則將q3、q2導(dǎo)通，此后的60°～120°的區(qū)間，其控制過程與此類似，不再贅述。

另一種則是單管續(xù)流方式，此時，關(guān)斷上管q1，下管q4維持導(dǎo)通，電感l(wèi)中存儲的能量通過v點→下管q4→d2→u點構(gòu)成自行續(xù)流回路，使電感l(wèi)中存儲的能量逐步消耗，并在此后的30°～60°的區(qū)間內(nèi)，依靠逐步衰減的磁場能量與永磁體的慣性運動的共同作用，由非穩(wěn)定位置到達(dá)位于60°的穩(wěn)定位置。其電路波形如圖8所示。當(dāng)檢測電路檢測到第二個光電信號的下降沿時，關(guān)閉下管q4，當(dāng)檢測電路檢測到第二個光電信號的上升沿時，則將另一橋臂q3、q2導(dǎo)通，此后的60°～120°的區(qū)間，其控制過程與此類似，不再贅述。

（2）、恒轉(zhuǎn)矩控制模式：

在此模式中，如圖4和5所示，在初始位置0°，根據(jù)極性檢測電路的信號使橋臂q1、q4導(dǎo)通，在0°～60°的區(qū)間，維持導(dǎo)通直至轉(zhuǎn)子凸極的中心線轉(zhuǎn)過60°的位置（即另一穩(wěn)定位置），當(dāng)檢測電路檢測到第二個光電信號的下降沿時，即將q1、q4同時關(guān)斷，電感l(wèi)中存儲的能量通過v點→d3→電容c的上端→電容c→電容c的下端→d2→u點構(gòu)成續(xù)流回路，將能量快速轉(zhuǎn)移到電容c中，而當(dāng)檢測電路檢測到第二個光電信號的上升沿時，則將另一橋臂q3、q2導(dǎo)通，此后的60°～120°的區(qū)間，其控制過程與此類似，不再贅述。其電路波形如圖10所示。

由此可知，在可雙向運行的單相可逆永磁型磁阻電機的工作過程中，由于添加了永磁體所產(chǎn)生的慣性作用，因此在同等的情況下，本發(fā)明的電機所消耗的能量可以得到降低，而且由于采用的是單相工作的模式，其同時工作的電磁單元比常規(guī)開關(guān)磁阻電機多了二倍，在相同的結(jié)構(gòu)中，其功率密度至少提高了二倍，而且由于消除了常規(guī)開關(guān)磁阻電機的死區(qū)，因而可以消除常規(guī)開關(guān)磁阻電機所固有的轉(zhuǎn)矩脈動，極大的降低了電機的噪聲。此外，在電機工作在恒轉(zhuǎn)矩模式的過程中，二組電磁繞組均工作在一推一拉的狀態(tài)中，因而可以得到平滑的轉(zhuǎn)矩。

本發(fā)明實現(xiàn)了開關(guān)磁阻電機結(jié)構(gòu)設(shè)計創(chuàng)新，保留了常規(guī)開關(guān)磁阻電機的所有優(yōu)點，通過在常規(guī)開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)子上加裝永磁體的方法，有效的消除了開關(guān)磁阻電機的轉(zhuǎn)矩脈動及噪聲，使功率密度提升了3倍，與變頻電機相比較，減少了50％永磁體的使用量，同時降低了電機繞組的用銅量，使電機的效率更高，并具有更好的節(jié)能效果；術(shù)發(fā)明針對單相可逆永磁型磁阻電機的特殊結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新研制了該電機的控制系統(tǒng)，使其具有結(jié)構(gòu)簡單、性能可靠、便于設(shè)計且控制編程方便，該控制方案可以應(yīng)用于各種功率的電機，并可以滿足各種調(diào)速控制的需求；發(fā)明采用了全新的控制方案，創(chuàng)造性的使用了能量轉(zhuǎn)換單元，可以使由電源所輸入能量獲得重復(fù)利用，故可在保持相同的電機特性的情況下，減少電源的輸入，從而獲得良好的節(jié)能效果；本發(fā)明的單相可逆永磁型磁阻電機由于沒有常規(guī)電機各相繞組之間的磁場關(guān)聯(lián)，因而在對外做功時不會產(chǎn)生負(fù)轉(zhuǎn)矩，其繞組所輸入的能量均可得到完全的能量轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換率接近于1，而常規(guī)電機的能量轉(zhuǎn)換率只能達(dá)到約0.5。

實施例2：如圖1、2和3所示，一種可單向運行的單相永磁型開關(guān)磁阻電機，包括定子1、轉(zhuǎn)子2、電機輸出軸以及控制系統(tǒng)，所述定子1和轉(zhuǎn)子2的凸極之間為氣隙，所述定子采用三段式徑向磁場設(shè)計，轉(zhuǎn)子鐵芯采用單段式凸極鐵芯結(jié)構(gòu)，所述定子1和轉(zhuǎn)子2的對應(yīng)關(guān)系是內(nèi)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)或者是外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，所述控制系統(tǒng)中設(shè)置有極性檢測電路、位置檢測電路以及能量回收電路，以滿足電機的啟動及運轉(zhuǎn)控制的需求，即通過極性檢測電路及位置檢測電路對轉(zhuǎn)子初始位置和運行過程進行判斷。

如圖6所示，所述控制系統(tǒng)采用h橋控制，其中設(shè)置了隔離二極管d5、d6，續(xù)流二極管d1～d4，二組橋臂q1、q4和q3、q2，還設(shè)置有儲能電路5，在本實施例中由儲能電容c構(gòu)成。

在本實施例中，所述轉(zhuǎn)子2固定套接在電機輸出軸外周，所述定子1由前段定子鐵芯、中段定子鐵芯和后段定子鐵芯組成，按中心布置在電機的外殼內(nèi)側(cè)，三段定子鐵芯的凹、凸極數(shù)量及凹、凸極寬度均相等，且凹、凸極數(shù)量均為偶數(shù)，作為最優(yōu)的結(jié)構(gòu)設(shè)計，所述前段定子鐵芯和后段定子鐵芯的長度均相等，且所述中段定子鐵芯的長度是前、后段定子鐵芯長度的兩倍，所述三段定子鐵芯之間留有間隙，在所述前段定子鐵芯、中段定子鐵芯及后段定子鐵芯之間分別嵌有非導(dǎo)磁體，所述前段定子鐵芯和后段定子鐵芯中的凸極部位保持一致，即兩段定子鐵芯中凸極的中心線在同一直線上，所述中段定子鐵芯中的凸極部位的中心線與前、后兩段定子鐵芯中凹極的中心線相重合，所述的前段定子鐵芯、中段定子鐵芯和后段定子鐵芯的凸極部位均安裝有定子電磁繞組4，在各段定子鐵芯的凸極上安裝的電磁繞組，對各段而言均滿足任一相鄰的凸極上安裝的電磁繞組其繞制方向相反；前、后段定子鐵芯上定子電磁繞組的兩根引出線分別按頭、尾相連的方式連接，前段鐵芯電磁繞組的頭和后段鐵芯電磁繞組的尾構(gòu)成整個電磁繞組的二個輸出端，即每個定子電磁繞組的兩根引出線分別與相鄰的定子電磁繞組按頭、尾相連的方式連接，所述定子的凸極部位安裝的若干定子電磁繞組之間可串聯(lián)、可并聯(lián)，也可串并結(jié)合。

其中，所述轉(zhuǎn)子2由轉(zhuǎn)子鐵芯和永磁體3組成，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的長度與三段定子鐵芯的安裝長度相等，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的凸極數(shù)量與任一段定子鐵芯的凸極數(shù)量相等，且定子鐵芯上的凸極寬度小于轉(zhuǎn)子鐵芯的凸極寬度，在所述轉(zhuǎn)子2的對應(yīng)凸極部位嵌裝有永磁體3，所述永磁體3的充磁方向為徑向，每段轉(zhuǎn)子鐵芯中相鄰的各凸極所嵌裝的永磁體3的極性相異，所述轉(zhuǎn)子鐵芯安裝在電機輸出軸上，且與電機輸出軸同步轉(zhuǎn)動。如圖3所示，當(dāng)定子電磁繞組中的電流所產(chǎn)生的磁場為如圖所示的極性時，電機的運行方向為逆時針旋轉(zhuǎn)。

其他與實施例1基本相同。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。