本發(fā)明屬于電機(jī)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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)及其控制方法。

背景技術(shù)：

在常規(guī)的單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)中，由于要考慮電機(jī)的啟動(dòng)問(wèn)題，一般都需要對(duì)電機(jī)的轉(zhuǎn)子的凸極做變形處理，以使電機(jī)能夠?qū)崿F(xiàn)自行啟動(dòng)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(huì)喪失或削弱傳統(tǒng)雙凸極開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)所特有的特性，其控制特性也會(huì)發(fā)生改變，而且這種電機(jī)也不能實(shí)現(xiàn)雙向運(yùn)轉(zhuǎn)；此外，常規(guī)的單相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)存在輸出轉(zhuǎn)矩波動(dòng)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(diǎn)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于：針對(duì)上述存在的問(wèn)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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)及其控制方法。

本發(fā)明的技術(shù)方案是這樣實(shí)現(xiàn)的： 一種單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，包括定子、轉(zhuǎn)子、電機(jī)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(duì)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(jī)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，在所述轉(zhuǎn)子的對(duì)應(yīng)凸極部位嵌裝有永磁體，所述永磁體的充磁方向?yàn)閺较颍慷无D(zhuǎn)子鐵芯中相鄰的各凸極所嵌裝的永磁體的極性相異，所述轉(zhuǎn)子鐵芯安裝在電機(jī)輸出軸上，且與電機(jī)輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。

本發(fā)明所述的單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其所述前段定子鐵芯、中段定子鐵芯和后段定子鐵芯的長(zhǎng)度均相等，所述轉(zhuǎn)子鐵芯的長(zhǎng)度與三段定子鐵芯的安裝長(zhǎng)度相等，所述轉(zhuǎn)子鐵芯中的對(duì)應(yīng)凸極部位所嵌裝的永磁體采用兩段式結(jié)構(gòu)，且兩段的長(zhǎng)度相等、極性相同。

本發(fā)明所述的單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其所述前段定子鐵芯和后段定子鐵芯的長(zhǎng)度均相等，且所述中段定子鐵芯的長(zhǎng)度是前、后段定子鐵芯長(zhǎng)度的兩倍。

本發(fā)明所述的單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其在各段定子鐵芯的凸極上安裝的電磁繞組，對(duì)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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，其所述控制系統(tǒng)中設(shè)置有極性檢測(cè)電路、位置檢測(cè)電路以及能量回收電路。

本發(fā)明所述的單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，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(jī)的運(yùn)行方向。

一種單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)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(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

本發(fā)明所述的單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法，其所述的恒功率控制模式是指，電機(jī)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，根據(jù)位置檢測(cè)電路給出的位置控制信號(hào)在開(kāi)始位置使功率驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通，給定子電磁繞組供電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)非穩(wěn)定位置時(shí)，關(guān)閉功率驅(qū)動(dòng)電路，使轉(zhuǎn)子在電機(jī)所特有的磁動(dòng)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(shí)，功率驅(qū)動(dòng)電路改變導(dǎo)通方向，給定子電磁繞組反向供電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，余此類(lèi)推。

本發(fā)明所述的單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的控制方法，其所述的恒轉(zhuǎn)矩控制模式是指，電機(jī)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，根據(jù)位置檢測(cè)電路給出的位置控制信號(hào)在開(kāi)始位置使功率驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通，給定子電磁繞組供電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)位置檢測(cè)電路給出的位置控制信號(hào)所在的位置時(shí)，即下一穩(wěn)定位置，關(guān)閉功率驅(qū)動(dòng)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(shí)，功率驅(qū)動(dòng)電路改變導(dǎo)通方向，給定子電磁繞組反向供電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，余此類(lèi)推。

本發(fā)明在保持了常規(guī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)所特有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，消除了常規(guī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)所固有的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，同時(shí)由于使用了永磁材料，從而大幅度的提升了電機(jī)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(shí)現(xiàn)了節(jié)能的目標(biāo)。

本發(fā)明產(chǎn)生的有益效果是：

1、采用本發(fā)明的輸入能量可重復(fù)利用的單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)與常規(guī)的三相開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)相比較，在相同的電機(jī)體積和相同的電磁參數(shù)的情況下，可以使電機(jī)的功率密度提高3～5倍，且消除了常規(guī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)所固有的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)大、噪聲大的缺點(diǎn)，保留了常規(guī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)。

2、本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的雙向運(yùn)行或單向運(yùn)行。

3、本發(fā)明采用的控制方案使用了能量存儲(chǔ)（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(jī)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(jī)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、便于設(shè)計(jì)及計(jì)算，同時(shí)還便于建模和仿真。

5、本發(fā)明的控制回路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單便于設(shè)計(jì)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(jī)，并可以滿足各種調(diào)速控制的需求。

6、本發(fā)明的電機(jī)與常規(guī)永磁電機(jī)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(shì)。

7、本發(fā)明的電機(jī)具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕且功率擴(kuò)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(jī)及其控制方法可以使電機(jī)的效率更高，并具有更好的節(jié)能效果。

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

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

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的前、后段定子與轉(zhuǎn)子對(duì)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(duì)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(kāi)結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是定、轉(zhuǎn)子總體結(jié)構(gòu)及繞組磁場(chǎng)分布圖

圖5是本發(fā)明的功率驅(qū)動(dòng)電路原理圖。

圖6是本發(fā)明的方向控制電路原理圖。

圖7是本發(fā)明的恒功率控制模式中單管續(xù)流時(shí)的電路波形圖

圖8是本發(fā)明的恒功率控制模式中快速續(xù)流時(shí)的電路波形圖

圖9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(chǔ)能電路，C為儲(chǔ)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(diǎn)，K3、K4為繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的說(shuō)明。

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

實(shí)施例1：如圖1、2和3所示，一種可雙向運(yùn)行的單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，包括定子1、轉(zhuǎn)子2、電機(jī)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(chǎng)設(shè)計(jì)，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(duì)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(cè)電路、位置檢測(cè)電路以及能量回收電路，以滿足電機(jī)的啟動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)控制的需求，即通過(guò)極性檢測(cè)電路及位置檢測(cè)電路對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置和運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行判斷。

如圖5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(chǔ)能電路5，在本實(shí)施例中由儲(chǔ)能電容C構(gòu)成。

如圖6所示，控制系統(tǒng)中還設(shè)置有方向控制電路，在本實(shí)施例中由繼電器構(gòu)成，控制繼電器的開(kāi)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(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)控制的需求。

在本實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子2固定套接在電機(jī)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(jī)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(zhǎng)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(duì)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(gè)電磁繞組的二個(gè)輸出端，即每個(gè)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(jī)的運(yùn)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)子鐵芯的長(zhǎng)度與三段定子鐵芯的安裝長(zhǎng)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(duì)應(yīng)凸極部位嵌裝有永磁體3，所述永磁體3的充磁方向?yàn)閺较?，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)子鐵芯中的對(duì)應(yīng)凸極部位所嵌裝的永磁體3采用兩段式結(jié)構(gòu)，且兩段的長(zhǎng)度相等、極性相同，所述轉(zhuǎn)子鐵芯安裝在電機(jī)輸出軸上，且與電機(jī)輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3所示，當(dāng)定子電磁繞組中的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)為如圖所示的極性時(shí)，電機(jī)的運(yùn)行方向?yàn)橄蛴覀?cè)方向。

采用上述結(jié)構(gòu)的電機(jī)，具有磁路短、且各段鐵芯之間無(wú)磁的關(guān)聯(lián)，因而不會(huì)相互干擾，能有效的消除轉(zhuǎn)矩的脈動(dòng)及噪聲，因此與常規(guī)的單相磁阻電機(jī)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(chǎng)相互作用，充分發(fā)揮永磁體的強(qiáng)磁作用，利用自然磁能與電磁驅(qū)動(dòng)單元所產(chǎn)生的工作磁場(chǎng)相互間的直接作用，使機(jī)械動(dòng)力裝置產(chǎn)生更好的節(jié)能效果，以此降低對(duì)電力的消耗，對(duì)節(jié)能減排做出貢獻(xiàn)。

在本實(shí)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(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)。

其中，所述的恒功率控制模式是指，電機(jī)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，根據(jù)位置檢測(cè)電路給出的位置控制信號(hào)在開(kāi)始位置使功率驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通，給定子電磁繞組供電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)非穩(wěn)定位置時(shí)，關(guān)閉功率驅(qū)動(dòng)電路，使轉(zhuǎn)子在電機(jī)所特有的磁動(dòng)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(shí)，功率驅(qū)動(dòng)電路改變導(dǎo)通方向，給定子電磁繞組反向供電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，余此類(lèi)推。

所述的恒轉(zhuǎn)矩控制模式是指，電機(jī)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(yùn)動(dòng)的過(guò)程中，根據(jù)位置檢測(cè)電路給出的位置控制信號(hào)在開(kāi)始位置使功率驅(qū)動(dòng)電路導(dǎo)通，給定子電磁繞組供電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)竭_(dá)位置檢測(cè)電路給出的位置控制信號(hào)所在的位置時(shí)，即下一穩(wěn)定位置，關(guān)閉功率驅(qū)動(dòng)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(shí)，功率驅(qū)動(dòng)電路改變導(dǎo)通方向，給定子電磁繞組反向供電，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，余此類(lèi)推。

本實(shí)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(jī)的另一穩(wěn)定位置為60°位置，兩個(gè)穩(wěn)定位置的中間位置為非穩(wěn)定位置。

圖5給出了單相永磁型磁阻電機(jī)的驅(qū)動(dòng)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(shí)，定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)如圖4所示，則Q3、Q2導(dǎo)通時(shí)，定子繞組產(chǎn)生的磁場(chǎng)只需將定子凸極的N、S極性對(duì)換即可。在初始的0°位置設(shè)置有極性檢測(cè)電路，用以檢測(cè)初始時(shí)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。且在每隔30°的位置設(shè)有位置檢測(cè)，根據(jù)位置檢測(cè)電路給出的檢測(cè)信號(hào)即可判明電機(jī)轉(zhuǎn)子所處的位置，依據(jù)此信號(hào)即可使二個(gè)橋壁完成輪換工作。

圖5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(chǔ)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(shí)，電容C中存儲(chǔ)的能量將與電源一起工作，使預(yù)先存儲(chǔ)的能量得以重復(fù)利用。電路中的D1～D4構(gòu)成了電機(jī)繞組的續(xù)流回路，當(dāng)任一橋臂關(guān)斷時(shí)，將電機(jī)繞組中的能量存儲(chǔ)到能量回收回路的電容C上。

（1）、恒功率控制模式：

如圖4所示，在初始位置0°，根據(jù)極性檢測(cè)電路的信號(hào)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(guò)30°的位置（即非穩(wěn)定位置），當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到第一個(gè)光電信號(hào)的上升沿時(shí)，此時(shí)有二種續(xù)流方式：

一種是快速續(xù)流方式，即將Q1、Q4同時(shí)關(guān)斷，電感L中存儲(chǔ)的能量通過(guò)V點(diǎn)→D3→電容C的上端→電容C→電容C的下端→D2→U點(diǎn)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(yùn)動(dòng)，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(cè)電路檢測(cè)到第二個(gè)光電信號(hào)的上升沿時(shí)，則將Q3、Q2導(dǎo)通，此后的60°～120°的區(qū)間，其控制過(guò)程與此類(lèi)似，不再贅述。

另一種則是單管續(xù)流方式，此時(shí)，關(guān)斷上管Q1，下管Q4維持導(dǎo)通，電感L中存儲(chǔ)的能量通過(guò)V點(diǎn)→下管Q4→D2→U點(diǎn)構(gòu)成自行續(xù)流回路，使電感L中存儲(chǔ)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(chǎng)能量與永磁體的慣性運(yùn)動(dòng)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7所示。當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到第二個(gè)光電信號(hào)的下降沿時(shí)，關(guān)閉下管Q4，當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到第二個(gè)光電信號(hào)的上升沿時(shí)，則將另一橋臂Q3、Q2導(dǎo)通，此后的60°～120°的區(qū)間，其控制過(guò)程與此類(lèi)似，不再贅述。

（2）、恒轉(zhuǎn)矩控制模式：

在此模式中，如圖4所示，在初始位置0°，根據(jù)極性檢測(cè)電路的信號(hào)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(guò)60°的位置（即另一穩(wěn)定位置），當(dāng)檢測(cè)電路檢測(cè)到第二個(gè)光電信號(hào)的下降沿時(shí)，即將Q1、Q4同時(shí)關(guān)斷，電感L中存儲(chǔ)的能量通過(guò)V點(diǎn)→D3→電容C的上端→電容C→電容C的下端→D2→U點(diǎn)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(cè)電路檢測(cè)到第二個(gè)光電信號(hào)的上升沿時(shí)，則將另一橋臂Q3、Q2導(dǎo)通，此后的60°～120°的區(qū)間，其控制過(guò)程與此類(lèi)似，不再贅述。其電路波形如圖9所示。

由此可知，在可雙向運(yùn)行的單相可逆永磁型磁阻電機(jī)的工作過(guò)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(jī)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(shí)工作的電磁單元比常規(guī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)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(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的死區(qū)，因而可以消除常規(guī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)所固有的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)，極大的降低了電機(jī)的噪聲。此外，在電機(jī)工作在恒轉(zhuǎn)矩模式的過(guò)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(shí)現(xiàn)了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)創(chuàng)新，保留了常規(guī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的所有優(yōu)點(diǎn)，通過(guò)在常規(guī)開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)子上加裝永磁體的方法，有效的消除了開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)的轉(zhuǎn)矩脈動(dòng)及噪聲，使功率密度提升了3倍，與變頻電機(jī)相比較，減少了50％永磁體的使用量，同時(shí)降低了電機(jī)繞組的用銅量，使電機(jī)的效率更高，并具有更好的節(jié)能效果；術(shù)發(fā)明針對(duì)單相可逆永磁型磁阻電機(jī)的特殊結(jié)構(gòu)，創(chuàng)新研制了該電機(jī)的控制系統(tǒng)，使其具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能可靠、便于設(shè)計(jì)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(jī)，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(jī)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(jī)由于沒(méi)有常規(guī)電機(jī)各相繞組之間的磁場(chǎng)關(guān)聯(lián)，因而在對(duì)外做功時(shí)不會(huì)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(jī)的能量轉(zhuǎn)換率只能達(dá)到約0.5。

實(shí)施例2：如圖1、2和3所示，一種可單向運(yùn)行的單相永磁型開(kāi)關(guān)磁阻電機(jī)，包括定子1、轉(zhuǎn)子2、電機(jī)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(chǎng)設(shè)計(jì)，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(duì)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(cè)電路、位置檢測(cè)電路以及能量回收電路，以滿足電機(jī)的啟動(dòng)及運(yùn)轉(zhuǎn)控制的需求，即通過(guò)極性檢測(cè)電路及位置檢測(cè)電路對(duì)轉(zhuǎn)子初始位置和運(yùn)行過(guò)程進(jìn)行判斷。

如圖5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(chǔ)能電路5，在本實(shí)施例中由儲(chǔ)能電容C構(gòu)成。

在本實(shí)施例中，所述轉(zhuǎn)子2固定套接在電機(jī)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(jī)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(jì)，所述前段定子鐵芯和后段定子鐵芯的長(zhǎng)度均相等，且所述中段定子鐵芯的長(zhǎng)度是前、后段定子鐵芯長(zhǎng)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(duì)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(gè)電磁繞組的二個(gè)輸出端，即每個(gè)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(zhǎng)度與三段定子鐵芯的安裝長(zhǎng)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(duì)應(yīng)凸極部位嵌裝有永磁體3，所述永磁體3的充磁方向?yàn)閺较?，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(jī)輸出軸上，且與電機(jī)輸出軸同步轉(zhuǎn)動(dòng)。如圖3所示，當(dāng)定子電磁繞組中的電流所產(chǎn)生的磁場(chǎng)為如圖所示的極性時(shí)，電機(jī)的運(yùn)行方向?yàn)橄蛴覀?cè)方向。

其他與實(shí)施例1基本相同。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)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(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。