本發(fā)明涉及電機(jī)，具體涉及一種雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)、控制電路及控制方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前市場(chǎng)上，有刷電機(jī)因其構(gòu)造直觀、制造成本低廉及控制簡(jiǎn)便性而備受青睞。然而，傳統(tǒng)有刷電機(jī)實(shí)現(xiàn)順時(shí)針與逆時(shí)針雙向旋轉(zhuǎn)時(shí)，通常需要構(gòu)建包含四顆mos管的h橋驅(qū)動(dòng)電路，此設(shè)計(jì)不僅要求上橋臂采用pmos或配備電荷泵預(yù)驅(qū)動(dòng)的nmos，還無形中提升了控制器電路的構(gòu)建成本與控制邏輯的復(fù)雜性。

2、因此，有必要開發(fā)一種新的一種雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)、控制電路及控制方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)、控制電路及控制方法，在滿足有刷電機(jī)正向和反向調(diào)速的同時(shí)，能降低電機(jī)控制電路的復(fù)雜性和控制算法的復(fù)雜性。

2、第一方面，本發(fā)明所述的一種雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)，?包括：

3、轉(zhuǎn)子繞組；

4、電刷組，其至少包括第一電刷和第二電刷，分別用于電流的導(dǎo)入與導(dǎo)出，并通過與轉(zhuǎn)子繞組的接觸點(diǎn)實(shí)現(xiàn)電流的傳遞；

5、定子鐵芯組，其包括對(duì)稱設(shè)置于轉(zhuǎn)子繞組外側(cè)的第一定子鐵芯和第二定子鐵芯，為定子繞組提供支撐并產(chǎn)生磁場(chǎng)；

6、兩組正向定子繞組，分別為纏繞在第一定子鐵芯上的第一正向定子繞組和纏繞在第二定子鐵芯上的第二正向定子繞組，且第一正向定子繞組和第二正向定子繞組相連接，用于在通電時(shí)產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組正向旋轉(zhuǎn)；

7、兩組反向定子繞組，分別為纏繞在第一定子鐵芯上的第一反向定子繞組和纏繞在第二定子鐵芯上的第二反向定子繞組，且第一反向定子繞組和第二反向定子繞組相連接，用于在通電時(shí)產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組反向旋轉(zhuǎn)；

8、電極組，其包括公共電極、正向電極和反向電極，其中，公共電極與第一電刷連接，正向電極與第二正向定子繞組連接，反向電極與第二反向定子繞組連接，第一正向定子繞組和第一反向定子繞組分別與第二電刷連接，用于控制不同方向電流的流通。

9、可選地，當(dāng)控制雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過向公共電極和正向電極施加電壓，使得電流依次流經(jīng)公共電極、第一電刷、轉(zhuǎn)子繞組、第二電刷、第一正向定子繞組、第二正向定子繞組，并最終從正向電極流出，從而在定子鐵芯組上產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組正向旋轉(zhuǎn)。

10、可選地，當(dāng)控制雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過向公共電極和反向電極施加電壓，使得電流依次流經(jīng)公共電極、第一電刷、轉(zhuǎn)子繞組、第二電刷、第一反向定子繞組、第二反向定子繞組，并最終從反向電極流出，從而在定子鐵芯組上產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組反向旋轉(zhuǎn)。

11、第二方面，本發(fā)明所述的一種雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的控制電路，該控制電路用于控制如本發(fā)明所述的雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)，其方法包括：

12、驅(qū)動(dòng)模塊，其包括兩個(gè)開關(guān)件，其中一個(gè)開關(guān)件的第一端與雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的正向電極連接，另一個(gè)開關(guān)件的第一端與雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的反向電極連接；

13、控制模塊，其分別與兩個(gè)開關(guān)件的控制端相連接，用于控制兩個(gè)開關(guān)件的導(dǎo)通與斷開，從而控制雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的運(yùn)行、停止以及轉(zhuǎn)向。

14、可選地，兩個(gè)開關(guān)件均為nmos管，其中一個(gè)nmos管的漏極與雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的正向電極連接，另一個(gè)nmos管的漏極與雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的反向電極連接，兩個(gè)nmos管的源極均接地；兩個(gè)nmos管的柵極均與控制模塊相連接。采用nmos管，相較于采用pmos管、繼電器和三極管而言，其性能更好，成本更低。

15、第三方面，本發(fā)明所述的一種雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的控制方法，采用如本發(fā)明所述的雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)，以及采用如本發(fā)明所述的雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的控制電路，其方法包括以下步驟：

16、當(dāng)控制雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過控制模塊控制與雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的正向電極相連接的開關(guān)件導(dǎo)通，即在向雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的公共電極和正向電極施加電壓，使得電流依次流經(jīng)公共電極、第一電刷、轉(zhuǎn)子繞組、第二電刷、第一正向定子繞組、第二正向定子繞組，并最終從正向電極流出，從而在定子鐵芯組上產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，此時(shí)，第一定子鐵芯產(chǎn)生n極、第二定子鐵芯產(chǎn)生s極的正向磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組正向旋轉(zhuǎn)；

17、當(dāng)控制雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過控制模塊控制與雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的反向電極相連接的開關(guān)件導(dǎo)通，通過向公共電極和反向電極施加電壓，使得電流依次流經(jīng)公共電極、第一電刷、轉(zhuǎn)子繞組、第二電刷、第一反向定子繞組、第二反向定子繞組，并最終從反向電極流出，此時(shí)，第一定子鐵芯產(chǎn)生s極、第二定子鐵芯產(chǎn)生n極的反向磁場(chǎng)，從而在定子鐵芯組上產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組反向旋轉(zhuǎn)。

18、本發(fā)明的有益效果：

19、（1）本發(fā)明創(chuàng)新性地研發(fā)出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、便于生產(chǎn)的有刷電機(jī)設(shè)計(jì)方案，該方案僅需兩顆開關(guān)件即能輕松驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行正反向旋轉(zhuǎn)。這一突破性的改進(jìn)極大地精簡(jiǎn)了電路結(jié)構(gòu)，降低了控制策略的實(shí)現(xiàn)難度，從而有效降低了整體產(chǎn)品的生產(chǎn)成本，并為用戶帶來了更為便捷的應(yīng)用體驗(yàn)。此有刷電機(jī)不僅保留了傳統(tǒng)電機(jī)的成本優(yōu)勢(shì)與控制便捷性，更在電路設(shè)計(jì)與控制效率上實(shí)現(xiàn)了顯著提升。

20、（2）本發(fā)明的驅(qū)動(dòng)模塊相較于傳統(tǒng)四顆mos管構(gòu)成的h橋驅(qū)動(dòng)模塊更加簡(jiǎn)化，僅需兩顆開關(guān)件（比如：nmos管）即可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)控制，顯著降低了控制電路的復(fù)雜性和生產(chǎn)成本，提高了控制算法的簡(jiǎn)易性。

技術(shù)特征：

1.一種雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)，其特征在于，當(dāng)控制電機(jī)正向旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過向公共電極（9）和正向電極（7）施加電壓，使得電流依次流經(jīng)公共電極（9）、第一電刷（1）、轉(zhuǎn)子繞組（2）、第二電刷（6）、第一正向定子繞組（4）、第二正向定子繞組（11），并最終從正向電極（7）流出，從而在定子鐵芯組上產(chǎn)生正向磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組（2）正向旋轉(zhuǎn)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)，其特征在于，當(dāng)控制電機(jī)反向旋轉(zhuǎn)時(shí)，通過向公共電極（9）和反向電極（8）施加電壓，使得電流依次流經(jīng)公共電極（9）、第一電刷（1）、轉(zhuǎn)子繞組（2）、第二電刷（6）、第一反向定子繞組（5）、第二反向定子繞組（10），并最終從反向電極（8）流出，從而在定子鐵芯組上產(chǎn)生反向磁場(chǎng)，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繞組（2）反向旋轉(zhuǎn)。

4.一種雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的控制電路，其特征在于：該控制電路用于控制如權(quán)利要求1至3任一所述的雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)，其包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的控制電路，其特征在于：兩個(gè)開關(guān)件（16）均為nmos管，其中一個(gè)nmos管的漏極與雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)（15）的正向電極（7）連接，另一個(gè)nmos管的漏極與雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)（15）的反向電極（8）連接，兩個(gè)nmos管的源極均接地；兩個(gè)nmos管的柵極均與控制模塊（14）相連接。

6.一種雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的控制方法，其特征在于：采用如權(quán)利要求1至3任一所述的雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)（15），以及采用如權(quán)利要求4或5所述的雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)的控制電路，其方法包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種雙向串勵(lì)磁有刷電機(jī)、控制電路及控制方法，包括：轉(zhuǎn)子繞組；電刷組，包括第一電刷和第二電刷；定子鐵芯組，包括對(duì)稱設(shè)置于轉(zhuǎn)子繞組外側(cè)的第一定子鐵芯和第二定子鐵芯；兩組正向定子繞組，分別為纏繞在第一定子鐵芯上的第一正向定子繞組和纏繞在第二定子鐵芯上的第二正向定子繞組，且第一正向定子繞組和第二正向定子繞組相連接；兩組反向定子繞組，分別為纏繞在第一定子鐵芯上的第一反向定子繞組和纏繞在第二定子鐵芯上的第二反向定子繞組，且第一反向定子繞組和第二反向定子繞組相連接；電極組，包括公共電極、正向電極和反向電極。本發(fā)明在滿足有刷電機(jī)正向和反向調(diào)速的同時(shí)，能夠降低電機(jī)控制電路的復(fù)雜性和控制算法的復(fù)雜性。

技術(shù)研發(fā)人員：黃鑫,蘇嶺,肖利華,孫宇航,唐小東,胡森
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國長(zhǎng)安汽車集團(tuán)有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26