专利名称：一种智能调整扭矩的高效无刷电机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种电机，尤其涉及一种应用在电动自行车上的智能调整扭矩的高效无刷电机。
背景技术：
在实际应用中，无刷电机在不同转速下需要输出的扭矩的差别往往会比较大，一般在保持功率一定的情况下，无刷电机在低速运行时需要提供较大的扭矩，而在高速运行时则只需提供较小的扭矩，但现有的无刷电机的绕组所产生的扭矩是固定的，无法随着速度变化而自动调整，这时若满足低速大扭矩输出，则电机运行至高速时就会产生效率不高的问题，电能的利用效率不高；若满足电机高速高效率输出，则电机运行至低速时就会产生扭矩性不能满足要求的问题。
发明内容
本实用新型为解决现有的无刷电机不能随着速度变化自动调整扭矩的问题，目的在于提供了一种智能调整扭矩的高效无刷电机，在不同转速下，由辅助控制器自动接入合适的唯一绕组来满足不同转速下不同扭矩的需求，并在转速非正常突变情况下暂时断电，以保护无刷电机，不仅解决了背景技术中存在的问题，而且可延长无刷电机的使用寿命。
本实用新型是通过以下技术方案达到上述目的一种智能调整扭矩的高效无刷电机，包括电机定子、电机转子、电机绕组上设有的N个抽头、磁钢、速度传感器，其中速度传感器嵌入在电机定子中，磁钢设在电机转子上，其特点是还包括辅助控制器，所述辅助控制器包括嵌入式微处理器、若干绕组切换电路，所述辅助控制器的嵌入式微处理器的输入端与速度传感器相连，以获得电机转子的转速信号；嵌入式微处理器的输出端与若干绕组切换电路的输入端相连；若干绕组切换电路的输出端分别与各组绕组相连；当电机转子的转速在正常的高低速范围内，辅助控制器的嵌入式微处理器根据电机转子的转速做出判断，将控制信号传输给相应的绕组切换电路，相应的绕组切换电路根据接收到的控制信号连接相应的绕组；当电机转子的转速发生非正常突变时，所述辅助控制器切断绕组电路。
作为优选，所述的电机绕组由M个主绕组组成，在主绕组中抽头，主绕组的一部分为子绕组，抽头为N个，子绕组为N个，子绕组在电机物理位置上对称。
作为优选，所述的M＝N＝3。
作为优选，所述的若干绕组切换电路包括绕组切换电路一和绕组切换电路二，绕组切换电路一与主绕组相连，绕组切换电路二与子绕组相连。
作为优选，所述的绕组切换电路由电子模拟开关电路组成。
作为优选，所述的速度传感器为霍尔传感器。
本实用新型的有益效果通过增设辅助控制器，可根据转速自动切换与绕组的电连接，使电机在低速下提高扭矩，有利于电机的启动和带大负载；在高速下切换到高速运行效率高的状态，保证在提高电机在低速下的性能的同时也提高电机在高速下的性能；在遇非正常速度突变时，切断与绕组的电连接，延长电机使用寿命。本实用新型与目前各类通用的无刷电机驱动器兼容。
图1本实用新型实施例1中的智能调整扭矩的高效无刷电机结构示意图；图2本实用新型实施例1中的智能调整扭矩的高效无刷电机的原理结构图；
图3本实用新型实施例1中的智能调整扭矩的高效无刷电机的在低速状态的工作示意图；图4本实用新型实施例1中的智能调整扭矩的高效无刷电机的在高速状态的工作示意图；图5本实用新型实施例1中的智能调整扭矩的高效无刷电机的在转速突变时工作示意图；图6本实用新型实施例1中的智能调整扭矩的高效无刷电机的电路示意图；图中1.霍尔传感器；2.电机转子；3.电机定子；4.磁钢；5.绕组切换电路一；6.绕组切换电路二；7.嵌入式微处理器；8.辅助控制器；9.主绕组；10.高速绕组。
具体实施例下面通过实施例，并结合附图1-6，对本实用新型的技术方案作进一步具体的说明。
实施例1如图1、2所示，一种智能调整扭矩的高效无刷电机，包括电机定子3、电机转子2、磁钢4、霍尔传感器1、辅助控制器8；电机绕组由3个主绕组9组成，在主绕组中抽头，主绕组的一部分为子绕组10，抽头为3个，子绕组为3个，子绕组在电机物理位置上对称，霍尔传感器1嵌入在电机定子3中，磁钢4设在电机转子2上，辅助控制器8，由嵌入式微处理器7、绕组切换电路一5和绕组切换电路二6组成，辅助控制器8的嵌入式微处理器7的输入端与霍尔传感器1相连，获得电机转子2的转速信号后做出判断，如图3所示，当电机低速工作下，转速小于X，嵌入式微处理器7通过霍尔传感器1送入的信号进行检测判断并作软件抗干扰处理，确认电机转速小于X，使绕组切换电路一动作，绕组切换电路二不工作，主绕组工作，此时输出扭矩大。
如图4所示，电机高速工作下，转速大于Y，嵌入式微处理器7通过霍尔传感器1送入的信号进行检测判断并作软件抗干扰处理，确认电机转速大于Y，使绕组切换电路二动作，绕组切换电路一不动作，子绕组工作，主绕组抽头以外的部分线圈不工作，此时高速效率高。由于绕组切换电路一不工作，所以不工作的部分线圈两端断路，不形成匝间短路，线圈安全。
如图5所示，当电机转子2的转速非正常突变时，嵌入式微处理器7使绕组切换电路一、绕组切换电路二不动作，电机内任一绕组都不接入主驱动线，如虚线所示，此时电机绕组断电，避免了在此时环境下的工作，由于辅助控制器的嵌入式微处理器7和霍儿传感器部分1不断电，辅助控制器仍然正常工作，当电机转速恢复正常时由嵌入式微处理器7使对应的切换电路动作接入相应绕组，电机继续正常运行。
如图6所示，本实用新型的辅助控制器以嵌入式微处理器7为核心构成，所有功能实现都以嵌入式微处理器7的软件处理为基础，绕组切换电路由嵌入式微处理器7输出信号控制，经光耦隔离驱动电子模拟开关。
本实用新型兼容各种无刷电机控制器11，无需另外附加任何电源、线路，就能在目前无刷电机原有条件下提供多种功能。
权利要求1.一种智能调整扭矩的高效无刷电机，包括电机定子(3)、电机转子(2)、电机绕组上设有的N个抽头、磁钢(4)、速度传感器(1)，其中速度传感器(1)嵌入在电机定子(3)中，磁钢(4)设在电机转子(2)上，其特征是还包括辅助控制器(8)，所述辅助控制器(8)包括嵌入式微处理器(7)、若干绕组切换电路，所述辅助控制器(8)的嵌入式微处理器的输入端与速度传感器(1)相连，以获得电机转子(2)的转速信号；嵌入式微处理器(7)的输出端与若干绕组切换电路的输入端相连；若干绕组切换电路的输出端分别与各组绕组相连；当电机转子的转速在正常的高低速范围内，辅助控制器(8)的嵌入式微处理器(7)根据电机转子(2)的转速做出判断，将控制信号传输给相应的绕组切换电路，相应的绕组切换电路根据接收到的控制信号连接相应的绕组；当电机转子(2)的转速发生非正常突变时，所述辅助控制器(8)切断绕组电路。
2.根据权利要求1所述的一种智能调整扭矩的高效无刷电机，其特征是所述的电机绕组由M个主绕组(9)组成，在主绕组中抽头，主绕组的一部分为子绕组(10)，抽头为N个，子绕组为N个，子绕组在电机物理位置上对称。
3.根据权利要求2所述的一种智能调整扭矩的高效无刷电机，其特征是所述的M＝N＝3。
4.根据权利要求1-3任一权利要求所述的一种智能调整扭矩的高效无刷电机，其特征是所述的若干绕组切换电路包括绕组切换电路一(5)和绕组切换电路二(6)，绕组切换电路一(5)与主绕组(9)相连，绕组切换电路二(6)与子绕组(10)相连。
5.根据权利要求4所述的一种智能调整扭矩的高效无刷电机，其特征是所述的绕组切换电路由电子模拟开关电路组成。
6.根据权利要求5所述的一种智能调整扭矩的高效无刷电机，其特征是所述的速度传感器为霍尔传感器。
专利摘要本实用新型涉及一种智能调整扭矩的高效无刷电机，包括电机定子、电机转子、电机绕组上设有的N个抽头、磁钢、速度传感器，其中速度传感器嵌入在电机定子中，磁钢设在电机转子上，其特点是还包括辅助控制器，所述辅助控制器包括嵌入式微处理器、若干绕组切换电路，所述辅助控制器的嵌入式微处理器根据电机转子的转速判断，控制的绕组切换电路连接或不连接相应的绕组。本实用新型的有益效果可智能调整扭矩，效率高，使用方便。
文档编号H02P6/00GK2852524SQ20052011743
公开日2006年12月27日 申请日期2005年12月21日 优先权日2005年12月21日
发明者冯政杰 申请人:冯政杰