專利名稱：直流電機(jī)調(diào)速控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及直流電機(jī)技術(shù)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種直流電機(jī)調(diào)速控制器。
背景技術(shù)：
直流電機(jī)作為最主要的機(jī)電能量轉(zhuǎn)換裝置，其應(yīng)用范圍已遍及國民經(jīng)濟(jì)的各個(gè)領(lǐng) 域和人們的日常生活。無論是在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，交通運(yùn)輸，國防，航空航天，醫(yī)療衛(wèi)生，商務(wù)和 辦公設(shè)備中，還是在日常生活的家用電器和消費(fèi)電子產(chǎn)品(如電冰箱，空調(diào)，DVD等)中，都 大量使用著各種各樣的直流電動(dòng)機(jī)。電動(dòng)機(jī)與人的生活息息相關(guān)，密不可分。
目前電動(dòng)自行車廣泛采用的是直流永磁電機(jī)，直流永磁電機(jī)按照是否采用電刷換 向可分為有刷電機(jī)和無刷電機(jī)兩種，有刷電機(jī)是直流電機(jī)的主流產(chǎn)品，目前絕大多數(shù)電動(dòng) 自行車電機(jī)都是無刷電機(jī)。無刷電機(jī)是一種特殊的直流電機(jī)，它采用內(nèi)置傳感器外加電子 換向器的方法進(jìn)行電子換向，無刷電機(jī)主要是為了消除電刷的磨損，以及電刷接觸所產(chǎn)生 的噪聲。 在當(dāng)今的電氣時(shí)代，直流電機(jī)的調(diào)速控制一般采用模擬法，對電機(jī)的簡單控制應(yīng) 用比較多。簡單控制是指對電機(jī)進(jìn)行啟動(dòng)，制動(dòng)，正反轉(zhuǎn)控制和順序控制。這類控制可通過 繼電器，可編程控制器和開關(guān)元件來實(shí)現(xiàn)。還有一類控制叫復(fù)雜控制，是指對電機(jī)的轉(zhuǎn)速， 轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)矩，電壓，電流，功率等物理量進(jìn)行控制。 如圖1所示，直流無刷電機(jī)的調(diào)速控制原理圖中，開關(guān)管Tl、開關(guān)管T3、開關(guān)管T5 組成上橋，輪流導(dǎo)通完成換相；開關(guān)管T2、開關(guān)管T4、開關(guān)管T6組成下橋，由高頻方波驅(qū)動(dòng)； 如圖2所示，直流有刷電機(jī)的調(diào)速控制原理圖中，由電機(jī)M內(nèi)部的機(jī)械換相裝置完成換相， 同樣，開關(guān)管T由高頻方波驅(qū)動(dòng)。 在圖1和圖2中，當(dāng)電機(jī)M繞組獲得電流產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時(shí)，電路圖可等效為如圖3所示 的電路圖，其中，r是線路損耗、電池內(nèi)阻、開關(guān)損耗、電機(jī)鐵損等共同構(gòu)成的等效電阻，其消 耗的功率是無用功。 具體的，開關(guān)K的通/斷如圖4所示其中，tl是脈沖寬度，t2是脈沖周期T。
在開關(guān)K閉合時(shí)(即在tl時(shí)間內(nèi))，電機(jī)繞組得電，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩； 在開關(guān)K斷開時(shí)(即在tl — t2時(shí)間內(nèi))，電機(jī)繞組失電，無轉(zhuǎn)矩，電機(jī)僅依靠慣
性而產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)。 顯然，如果要增加電機(jī)轉(zhuǎn)矩，開關(guān)K閉合的時(shí)間要延長(即tl要增加)，電池輸出 的等效電流也要增加，同時(shí)，等效電阻r上消耗的功率增加，其增量與電流增量的平方成正 比。由此可以看出，上述電路的效率很低，還會導(dǎo)致所述電機(jī)、電池和連接導(dǎo)線發(fā)熱。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種直流電機(jī)調(diào)速控制器，以解決當(dāng)增加直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，
會增加功率損耗的問題。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了如下技術(shù)方案
—種直流電機(jī)調(diào)速控制器，在所述直流電機(jī)調(diào)速控制器的開關(guān)管與直流電機(jī)間串 聯(lián)電感。 優(yōu)選地，當(dāng)所述電機(jī)為直流無刷電機(jī)時(shí)，所述電感一端連接在所述電機(jī)三角形繞 組的一端，所述電感的另一端連接在所述直流電機(jī)調(diào)速控制器兩個(gè)串聯(lián)的開關(guān)管之間。
優(yōu)選地，所述直流電機(jī)為直流有刷電機(jī)。 優(yōu)選地，在所述直無刷電機(jī)繞組的任意一個(gè)繞組的兩端還并聯(lián)有電容。
優(yōu)選地，在所述直流有刷電機(jī)的兩端還并聯(lián)電容。 優(yōu)選地，在所述直流無刷電機(jī)調(diào)速器上橋的各個(gè)開關(guān)管兩端分別并聯(lián)二極管。 優(yōu)選地，在所述直流有刷電機(jī)串聯(lián)電感后的兩端并聯(lián)二極管。 優(yōu)選地，直流無刷電機(jī)調(diào)速控制器上橋使用雙路半橋整流電路供電。 從上述的技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明公開的直流電機(jī)調(diào)速控制器，在直流電機(jī)與
所述直流電機(jī)調(diào)速控制器的開關(guān)管間連接電感，當(dāng)所述直流電機(jī)的繞組得電產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時(shí)，
所述電感儲存電能，當(dāng)所述直流電機(jī)的繞組失電后，所述電感放電，繼續(xù)向所述直流電機(jī)的
繞組供電，維持所述直流電機(jī)的繞組產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。這樣，增加了所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不需
要延長控制所述直流電機(jī)得電的開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，解決了當(dāng)增加直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，會增加
功率損耗的問題。


為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn) 有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本 發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以 根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的一種直流無刷電機(jī)的調(diào)速控制原理圖； 圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的一種直流有刷電機(jī)的調(diào)速控制原理圖； 圖3為現(xiàn)有技術(shù)中的直流電機(jī)調(diào)速控制器電路的等效電路圖； 圖4為現(xiàn)有技術(shù)中的直流電機(jī)調(diào)速控制器工作時(shí)間的示意圖； 圖5為本發(fā)明實(shí)施例公開的直流無刷電機(jī)的調(diào)速控制原理圖； 圖6為本發(fā)明實(shí)施例公開的直流有刷電機(jī)的調(diào)速控制原理圖； 圖7為本發(fā)明實(shí)施例公開的直流無刷電機(jī)調(diào)速控制器電路的等效電路圖； 圖8為本發(fā)明實(shí)施例公開的直流無刷電機(jī)調(diào)速控制器電路中，開關(guān)K的通/斷時(shí)
間與電路中電流值的大小的坐標(biāo)圖； 圖9為本發(fā)明實(shí)施例公開的直流有刷電機(jī)調(diào)速控制器電路的等效電路圖； 圖10為本發(fā)明實(shí)施例公開的直流有刷電機(jī)調(diào)速控制器電路中，開關(guān)K的通/斷時(shí)
間與電路中電流值的大小的坐標(biāo)圖； 圖11為本發(fā)明實(shí)施例公開的直流無刷電機(jī)增加電容的示意圖； 圖12為本發(fā)明實(shí)施例公開的直流無刷電機(jī)增加電容的示意圖； 圖13為本發(fā)明實(shí)施例公開的直流無刷電機(jī)調(diào)速控制裝置上橋的電源控制電路圖。
具體實(shí)施例方式
下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完 整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；?本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他 實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。 本發(fā)明實(shí)施例公開了一種直流電機(jī)調(diào)速控制器，以解決當(dāng)增加直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)， 會增加功率損耗的問題。 本發(fā)明實(shí)施例公開的直流電機(jī)調(diào)速控制器可以廣泛的應(yīng)用在各種使用直流電機(jī) 的設(shè)備上，例如電動(dòng)自行車、電動(dòng)摩托車以及電動(dòng)汽車。 在所述直流電機(jī)調(diào)速控制器的開關(guān)管與直流電機(jī)間連接電感，當(dāng)所述直流電機(jī)的
繞組得電產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時(shí)，所述電感儲存電能，當(dāng)所述直流電機(jī)的繞組失電后，所述電感放電，
繼續(xù)向所述直流電機(jī)的繞組供電，維持所述直流電機(jī)的繞組產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。這樣，增加了所述直
流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不需要延長控制所述直流電機(jī)得電的開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間。 具體的，以下通過兩個(gè)實(shí)施例分別從直流無刷電機(jī)和直流有刷電機(jī)兩方面進(jìn)行論述。 如圖5所示，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種直流無刷電機(jī)的調(diào)速控制器，開關(guān)管T5通 過電感La連接在直流電機(jī)的A'點(diǎn)，同樣，開關(guān)管Tl通過電感Lc連接在直流電機(jī)的C'點(diǎn)， 開關(guān)管T3通過電感Lb連接在直流電機(jī)的B'點(diǎn)。其中，開關(guān)管T1、開關(guān)管T3和開關(guān)管T5 組成所述直流無刷電機(jī)調(diào)速器上橋，可以分別在開關(guān)管Tl、開關(guān)管T3和開關(guān)管T5的兩端并 聯(lián)二極管，具體為在開關(guān)管Tl兩端并聯(lián)二極管Dl，在開關(guān)管T3兩端并聯(lián)二極管D3，在開 關(guān)管T5兩端并聯(lián)二極管D5。并且，為了增加電流負(fù)載能力，可以在二極管Dl 、二極管D3和 二極管D5兩端分別并聯(lián)多個(gè)二極管。 當(dāng)開關(guān)管T5導(dǎo)通，開關(guān)管T2提供脈沖方波驅(qū)動(dòng)時(shí)，上述電路圖可以等效為如圖7 所示的電路圖。其中，r是線路損耗、電池內(nèi)阻、開關(guān)損耗、電機(jī)鐵損等構(gòu)成的等效電阻。圖 8為開關(guān)K的通/斷時(shí)間與電路中電流值的大小的坐標(biāo)圖，其中，tl是脈沖寬度，t2是脈沖 周期T'。 參照圖7和圖8，當(dāng)開關(guān)K閉合時(shí)(即在圖8的tl時(shí)間內(nèi))，直流電機(jī)的繞組 A' C'得電，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，電流回路如圖7中的I1所示。同時(shí)，電感La和電感Lc上有電流通 過，內(nèi)部儲存能量；當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)(即在圖8的tl — t2時(shí)間內(nèi))，直流電機(jī)的繞組A'C' 失電，電池停止向電路供電。此時(shí)，電感La和電感Lc中儲存的能量通過二極管D1釋放，向 繞組A' C'供電，繼續(xù)維持繞組A' C'的轉(zhuǎn)矩，如圖8中的tl — t'，電流回路如圖7中的12 所示。 此時(shí)的直流電機(jī)繞組A'C'的轉(zhuǎn)矩的時(shí)間延長至t'，但是，開關(guān)K的導(dǎo)通時(shí)間仍然 為tl，也可以說，當(dāng)想得到現(xiàn)有的直流電機(jī)繞組產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的時(shí)間時(shí)，因?yàn)殡姼蠰a和電感Lc 儲能作用，可以縮短開關(guān)K的導(dǎo)通時(shí)間，這樣，電源輸出的等效電流減小，相應(yīng)的，電源輸出 的功率減小。 本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例公開了一種直流有刷電機(jī)的調(diào)速控制器，如圖6所示，在直 流電機(jī)M和開關(guān)管T間串聯(lián)電感L，在直流電機(jī)M串聯(lián)電感L后的兩端并聯(lián)二極管D。并且， 為了增加電流負(fù)載能力，同樣可以在二極管D兩端并聯(lián)多個(gè)二級管。
具體的，等效電路圖如圖9所示，其中，r是線路損耗、電池內(nèi)阻、開關(guān)損耗、電機(jī)鐵 損等構(gòu)成的等效電阻。圖10為開關(guān)K的通/斷時(shí)間與電路中電流值的大小的坐標(biāo)圖，其中， tl是脈沖寬度，t2是脈沖周期T' 參照圖9和圖IO，當(dāng)開關(guān)K閉合(即在圖10的tl時(shí)間內(nèi))，直流電機(jī)的繞組L' 得電，產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。同時(shí)，電感L上有電流通過，內(nèi)部儲存能量；當(dāng)開關(guān)K斷開時(shí)(即圖10的 tl — t2時(shí)間內(nèi))，直流電機(jī)的繞組L'失電，電池停止向電路供電。此時(shí)，電感L中儲存的 能量通過二極管D釋放，向繞組L'供電，繼續(xù)維持繞組L'的轉(zhuǎn)矩，如圖10中的tl — t'，電 流回路如圖9中的I所示。 經(jīng)過上述的過程，電源輸出的功率同樣減小，具體的原因與上述實(shí)施例的說明的 內(nèi)容相同，此處不再贅述。 綜上所示，在所述直流電機(jī)和所述直流電機(jī)調(diào)速控制器的開關(guān)管之間串聯(lián)電感， 當(dāng)電池?cái)嚯姾?，可以利用電感的蓄能功能為直流電機(jī)繼續(xù)供電，使其繞組繼續(xù)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩，這 樣，可以減小電源的功率損耗，提高電池的效率。并且，電池、直流電機(jī)和連接導(dǎo)線的發(fā)熱量 也可以減小，延長了其的使用壽命。 為了提高所述直流電機(jī)的抗干擾能力，如圖11所示，在所述直無刷電機(jī)繞組的任 意一個(gè)繞組的兩端可以并聯(lián)有電容；如圖12所示，在所述直流有刷電機(jī)兩端可以并聯(lián)電 容。 具體的，所述電容數(shù)值的大小可以根據(jù)實(shí)際直流電機(jī)的功率值選擇，一般的，在功 率較大的直流電機(jī)上使用較大數(shù)值的電容。 本發(fā)明實(shí)施例還公開了一種直流無刷電機(jī)調(diào)速控制裝置上橋的電源控制電路，如 圖13所示，所述直流無刷電機(jī)調(diào)速控制裝置上橋采用雙路半橋整流電路101進(jìn)行供電，雙 路半橋整流電路101可以將自舉電壓整流為直流電壓。 對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。 對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的 一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明 將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一 致的最寬的范圍。
權(quán)利要求
一種直流電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于，在所述直流電機(jī)調(diào)速控制器的開關(guān)管與直流電機(jī)間串聯(lián)電感。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于，當(dāng)所述電機(jī)為直流無刷 電機(jī)時(shí)，所述電感一端連接在所述電機(jī)三角形繞組的一端，所述電感的另一端連接在所述 直流電機(jī)調(diào)速控制器兩個(gè)串聯(lián)的開關(guān)管之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的直流電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于，所述直流電機(jī)為直流有 刷電機(jī)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于，在所述直無刷電機(jī)繞組 的任意一個(gè)繞組的兩端還并聯(lián)有電容。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于，在所述直流有刷電機(jī)的 兩端還并聯(lián)電容。
6. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于，在所述直流無刷電機(jī)調(diào) 速器上橋的各個(gè)開關(guān)管兩端分別并聯(lián)二極管。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的直流電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于，在所述直流有刷電機(jī)串 聯(lián)電感后的兩端并聯(lián)二極管。
8. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的直流電機(jī)調(diào)速控制器，其特征在于，直流無刷電機(jī)調(diào)速控制 器上橋采用雙路半橋整流電路供電。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種直流電機(jī)調(diào)速控制器，在所述直流電機(jī)調(diào)速控制器的開關(guān)管與直流電機(jī)間串聯(lián)電感。當(dāng)所述直流電機(jī)的繞組得電產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩時(shí)，所述電感儲存電能，當(dāng)所述直流電機(jī)的繞組失電后，所述電感放電，繼續(xù)向所述直流電機(jī)的繞組供電，維持所述直流電機(jī)的繞組產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩。這樣，增加了所述直流電機(jī)的轉(zhuǎn)矩，而不需要延長控制所述直流電機(jī)得電的開關(guān)的導(dǎo)通時(shí)間，解決了當(dāng)增加直流電機(jī)轉(zhuǎn)矩時(shí)，會增加電源功率損耗的問題。
文檔編號H02P7/28GK101753082SQ20101011266
公開日2010年6月23日 申請日期2010年2月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月4日
發(fā)明者李紅旗 申請人:李紅旗