电机实现多转速的控制方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种电机的控制方法，尤其涉及一种电机实现多转速的控制方法。
【背景技术】
[0002] 直流无刷电机由于体积小、重量轻、效率高以及可调速等优点，目前使用非常广 泛，但是其存在明显的缺点：就是高效率运行区间小，使得直流无刷电机在转速变化大的领 域中使用的综合效率不高，因此造成直流无刷电机的适应能力较差。
[0003] 现有技术中，为了解决直流无刷电机高效率运行区间小的技术问题，一般采用机 械式的多档变速器，但是机械式变速器体积大、结构负载，使用成本高，因此，人们逐渐提出 了直接对无刷电机的线圈进行改造，比如申请号为2009200191450、20131036612768以及 201310048749等专利文件公开的技术，这些技术中主要通过对每相线圈进行抽头或者分 段，但是这种方式仅仅能实现双速，但是仍然存在线圈的利用率不高，更为重要的是：现有 技术中线圈的反电动势的最大倍数范围小，也就职能得到较为单一特性的电机。
[0004] 因此，需要提出一种新的电机控制方法，能够使电机中的每一相线圈都能够得到 同时利用或者根据工作需要调整部分线圈不处于工作状态，提高电机的反电动势的最大倍 数，能够使电机具有多种特性，从而实现电机具有两个以上的档位而无需机械式变速器，从 而节约成本。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本发明的目的是提供一种电机实现多转速的控制方法，能够使电机中 的每一相线圈都能够得到同时利用或者根据工作需要调整部分线圈不处于工作状态，提高 电机的反电动势的最大倍数，能够使电机具有多种特性，从而实现电机具有两个以上的档 位而无需机械式变速器，从而节约成本。
[0006] 本发明提供的一种电机实现多转速的控制方法，包括电机控制器和电机线圈，所 述方法通过改变各相电机线圈之间的串并联结构，进而改变电机线圈的反电动势并控制电 机工作在不同的转速。
[0007] 进一步，所述方法中，电机的各相电机线圈之间通过电子开关连接，所述电子开关 由电机控制器控制电子开关的关闭，进而控制电机线圈的串并联结构。
[0008] 进一步，所述电子开关为双向电子开关。
[0009] 进一步，当电机的所有线圈同时工作时，电机在反电动势过零点时换向。
[0010] 进一步，当电机线圈形成混联结构工作时，组合后的电机线圈的总的反电动势不 能有零点。
[0011] 进一步，所述电子开关包括光耦U1、三极管Q1、三极管Q2、电阻RU电阻R2、电阻 R3、电阻R4、稳压管Dl、MOS管Q3以及MOS管Q4,其中光耦Ul的发光二极管的输入端与电 机控制器连接，光耦Ul的光敏三极管的集电极通过电阻Rl接电源的正极，光耦Ul的发射 极与电源的负极连接，三极管Ql的发射极连接于电阻Rl和光耦Ul的光敏三极管的集电极 公共连接点，三极管Ql的集电极接电源的正极，三极管Ql的发射极与三极管Q2的发射极 连接，三极管Q2的基极和三极管Ql的基极均与光耦Ul的光敏三极管的集电极连接，所述 三极管Q2的发射极接电源的负极，所述三极管Ql的发射极还与电阻R2的一端连接，电阻 R2的另一端通过电阻R3与MOS管Q3的栅极连接，电阻R2的另一端还通过电阻R4与MOS 管Q4的栅极连接，电阻R2的另一端还与稳压管Dl的负极连接，稳压管Dl的正极与电源 的负极连接，所述MOS管Q3的漏极为电子开关的一个连接点，MOS管Q3的源极与电源负极 连接，MOS管Q4的源极接电源的负极，MOS管Q4的漏极为电子开关的另一个连接点。
[0012] 本发明的有益效果：本发明改变电机具有不同的反电动势大小，能够使电机中的 每一相线圈都能够得到同时利用或者根据工作需要调整部分线圈不处于工作状态，并提高 电机的反电动势的最大倍数，能够使电机具有多种特性，从而实现电机具有两个以上的档 位而无需机械式变速器，从而节约成本；有效减小启动电流，档位切换方便，使用寿命长，电 机可在大的转速范围内保持高的效率；并且，电机在减速时，通过控制电子开关的切换进行 减档，此时，产生的高反电动势能够实现对蓄电池的充电，并通过充电来达到减速，有效实 现电能回收。
【附图说明】
[0013] 下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
[0014] 图1为本发明的一种实施例接线原理图。
[0015] 图2为本发明的电机反电动势波形图与线圈的不同连接组合的反电动势波形图 的合成图。
[0016] 图3为本发明的电子开关的电路原理图。
[0017] 图4为本发明的四项电机的结构图。
【具体实施方式】
[0018] 图1为本发明的一种实施例接线原理图，图2为本发明的电机反电动势波形图与 线圈的不同连接组合的反电动势波形图的合成图，图3为本发明的电子开关的电路原理 图，如图所示，本发明提供的一种电机实现多转速的控制方法，包括电机控制器和电机线 圈，所述方法通过改变各相电机线圈之间的串并联结构，进而改变电机线圈的反电动势并 控制电机工作在不同的转速；本发明通过电机中的电机线圈进行不同的组合形成串联、并 联或者混联的不同组合结构，从而使电机具有不同的反电动势大小，能够使电机中的每一 相线圈都能够得到同时利用或者根据工作需要调整部分线圈不处于工作状态，并提高电机 的反电动势的最大倍数，能够使电机具有多种特性，从而实现电机具有两个以上的档位而 无需机械式变速器，从而节约成本；有效减小启动电流，档位切换方便，使用寿命长，电机可 在大的转速范围内保持高的效率；并且，电机在减速时，通过控制电子开关的切换进行减 档，此时，产生的高反电动势能够实现对蓄电池的充电，并通过充电来达到减速，有效实现 电能回收；其中，本发明适用于转速与反电动势相关的电机，比如直流无刷电机、永磁同步 电机等。
[0019] 本实施例中，电机的各相电机线圈之间通过电子开关连接，所述电子开关由电机 控制器控制电子开关的关闭，进而控制电机线圈的串并联结构，所述电子开关为双向电子 开关；本实施例中，在电机线圈之间接入电子开关的方式实现电机线圈之间的串并联结构 的转换，易于控制，而且无需对电机线圈的本身进行修改，也就是说无需进行抽头等结构的 改变，使得电机结构更加简便。
[0020] 本实施例中，所述电子开关为两个场效应管对接形成双向电子开关，其中，场效应 管的对接为两个场效应管的源极连接，两个漏极分别作为两个连接端，栅极作为控制连接 端，电子开关的电路原理图如图3所示，电子开关由光耦U1、三极管Q1、三极管Q2、电阻RU 电阻R2、电阻R3、电阻R4、稳压管DUMOS管Q3以及MOS管Q4组成，其中光耦Ul的发光二 极管的输入端与电机控制器连接，光耦Ul的光敏三极管的集电极通过电阻Rl接电源的正 极，光耦Ul的发射极与电源的负极连接，三极管Ql的发射极连接于电阻Rl和光耦Ul的光 敏三极管的集电极公共连接点，三极管Ql的集电极接电源的正极，三极管Ql的发射极与三 极管Q2的发射极连接，三极管Q2的基极和三极管Ql的基极均与光耦Ul