发换向脉冲，使此元件换向，这样，就能造成每个元 件都是在抵达几何中性线上时，进行换向。换言之，即造成所有元件的换向时刻均与其抵达 几何中性线的时间同步。只有这样，才能使本电动机在工作原理上和传统直流电动机完全 一样。48 :1同步器是用于电机动态时参数检测的装置，静态下亦可用软件加以封闭，以减 少干扰，一旦电机起动，则立即打开，进行采样。至于调速时亦是这样，始终是使换向脉冲的 频率与电动机的转速频率保持一致，形成自控型变频换向方式，这是直流电动机换向所必 备的条件。
[0031] 由于采用了 48 :6和48 :1这两个特殊环节，我们便彻底解决了电机电枢元件5正 确换向的地点和时间问题，使得本电机具有和传统直流电动机完全一样的工作原理和性 能，那么，所有传统直流电动机的特性和参数以及各种计算和使用方法、应用范围等等，都 完全可适用于本种电动机，这也是本种电动机有别于其他各种各样无换向器式电动机的地 方。
[0032] 3.运行参数输入与输出环节：此处共有三个环节，即i、运行参数给定器；ii、电 枢电流反馈器；iii、电流PI调节输出器。
[0033] i、运行参数给定器：为了实现准确的运行参数的给定，采用数字输入，即由上位 控制机10电脑通过RS232 12标准接口，向CPU11输入参数数字，可以通过软件进行处 理。RS232 12 口用的是单电源型，由+5v供电。
[0034] ii、电枢电流反馈器：为了对电枢电流进行软件型PI调节，必须对电流实施 实时数字采样，所以采用了 A/D16接口单元。由于节省CPU11引脚，采用的是串行A/ D16TLC0831C，使用的时钟频率为1M，由CPU11的ALE脚提供，参考电压Uref=2. 5v， 通过采样分流器Ra，电流信号从in+和in-输入TLC0831C，然后以数字形式从DO脚输出 到CPU11的中断输入端，在CPU11内进行电枢电流软件型PI调节。由于A/D16为8位，采 样精度为2 =256，即1/256。
[0035] iii、电流PI调节输出器：经CPU11软件PI调节处理后，对电枢电流进行调整 的输出量，将由P2. 7送到D/A15的DATA脚，经D/A15变换后再由脚DACA输出到SCR18 的控制电路中去，对SCR18的输出电压进行调节，直到电枢电流保持恒值为止。D/A15采 用的也是8位串行型TCL5620，时钟信号亦由CPU11的ALE脚提供，频率1M，参考电压 Uref=4. 5v。D/A15转换器的输入端DATA连到CPU11的P2. 7脚，系统初始化后，此脚为高 电平，故通过一个反向器接通，DATA平时便为低电平，转换器的输出端取一路，即DACA， 输出4. 5v以内的直流调节电压。转换器还有两个控制端，一个是DAC寄存器的加载LDAC， 它与CPU11的P2. 6脚相连；另一个是串口输出控制LOAD，它与CPU11的P2. 5脚相连。前 者的功能是：当其信号为高时，DAC寄存器不进行刷新（维持原有数据），D/A15只是从 CPU11中，把串行数据一个一个地读到输入寄存器（A)中来变成并行数据，并加以锁存，一 旦其信号变低（由CPU11通过P2. 6控制）后，DAC寄存器才进行刷新；后者的作用则是：当 其为高电平时，DAC寄存器不刷新（维持原有数据），只有到LOAD信号由高变低（由CPU11 的P2. 5控制）时，才利用信号的下降沿，把并行数据从A寄存器中读到DAC寄存器（B)中 并加以锁存（即刷新寄存器B)，与此同时，把锁存数据对应的模拟电压送到DACA输出端。
[0036] 除了上述三个单元电路之外，还有一个隐藏型环节，在这里特别加以说明，那就是 电动机系统的转速PI调节环节。由于系统里已经有了 48 :1同步器，它的脉冲是动态的，其 单位时间内的个数除以48 (槽数），恰好便是电动机的转速，所以，转速反馈已是现成，不需 另外采集，而时钟又可从CPU11的主频中分频得到，也不必外输。这样一来，只要使用软件 处理，便可以实现电机的转速PI调节，达到恒速运行的目的。
[0037] 4.专用高频电源7 :用来给磁极转子上的高频电磁铁供电，如图6所示，是一个 标准的晶体振荡高频电路，频率为15k，电源电压为+12v，输出交流电压为5V，输出功率为 40W。其结构分三个部份：晶体振荡级、电压放大级、功率放大级等。之所以采用乙类推挽 放大，是希望提高输出功率的缘故。
[0038] 结合图2与图3、图4可见本发明的电枢绕组的结构和传统直流电动机完全一样， 只不过放在定子上而已，所以其展开图就和传统直流绕组一样，从头至尾封闭。
[0039] 其中，图7为图3的A区放大图，图8为图4中的B区放大图，图3中的其余区域， 与A区类似，只是元件编号不同，本领域技术人员通过图7展示的A区的放大图，可以知道 其它区域的所有结构。同理，图4中的其余区域，与B区类似，只是元件编号不同，本领域技 术人员通过图8展示的B区的放大图，可以知道其它区域的所有结构。
[0040] 电枢1按48槽设计，每个绕组元件也伸出一个端头，序号也从1 48,唯一不同 的是不接到换向片上，而是接到一对反向并联的M0S块6上，再经M0S块6接到直流电压 上去，按极性顺向连接。直流电压由三相交流电压经SCR18提供，利用SCR控制17来控制 SCR18的导通角，便可调节直流电压的大小。M0S块6的饱和全导通是通过对其输入足够的 栅极电来达到的，截止则撤銷其栅控电压。由于是整距绕组，与传统电机安置电刷一样，位 于几何中性线处元件必须换向，即：电流从Nol元件的上层进，串联N极下13个元件之后， 从N 〇13元件的下层出。由于是两对极，第二对极面下则是：电流从N〇25元件的上层进，串 联N极下13个元件之后，从N 〇37元件的下层出。只要正确而有效地控制接在这几组元件 端子上的M0S块6的栅压，也就是说，仅对M0S块6 Ql-l、Q13-2、Q25-l、Q37-2供给栅压， 令其饱和导通，而其余所有的M0S块6均保持截止。这样，便可以得到Nol元件，Nol3 元件、No25元件---No37元件、No48元件一No36元件、No24元件---Nol2元件等四条并 联支路，这和传统直流机没有什么区别。电机磁极开始向右旋转，很快1元件，便会转到S 极下，为保持其受力方向不变，则必须改变其电流方向，即必须马上换向，措施是：立即将 Q1-1和Q13-2,截止，代之以Q2-1和Q14-2导通，这样一来，元件1中的电流，只有从下层边 进上层边出，即换了向。此原则亦可用于No25元件，即Q25-1和Q37-2截止，代之以Q26-1 和Q38-2导通，N〇25元件中的电流也会换向。这个原则的特点是：谁到达几何中性线上谁 导通，谁离开谁截止，以便让离开的元件换向。这和传统直流机的换向原则：谁到达正电 刷处（几何中性线上）谁接电（正电压），谁离开谁换向完全一样。只不过本发明用MOS 块6来代替换向片。需要注意的是接在同一元件端子处的一对MOS块6绝不能同时导通， 否则形成电源短路，这在控制电路设计时应充分考虑，以保证主电路的绝对可靠性。
[0041] 看图5,图5展示了本发明的换向器电路的控制电路图。另外，图9展示了图5中 的C区放大图，图5中C区是其核心部分，其余的部分为常规电路连接，本领域技术人员从 图5中展示的内容是完全清楚的。从图5和图9展示的内容可知，本发明的换向器电路其 核心为电脑CPU11 (例如MCS87C51)，其第一个输出口 P。.。Ρα$为控制48对M0S块6栅 极的信号输出端，由于是两对极，同时导通的是两对支路，因此，只需要24个栅控信号，采 用三块74LS245收发器，分三次分别选通，每次分送8个信号，三次便可以分送24个栅控信 号。信号按元件编号、指定循环方向，一个接一个地分送，24个完毕又从头开始继续分送， 循环不已。为隔离干扰和耦合栅控电压，每个输出端均使用单独的光耦器（PC817)。收发 器的选通，由CPU11的第2个I/O 口的匕。一-匕2控制。为了反映那一个电枢元件正处于几 何中性线上（或物理中性线上，为便于叙述，以下均按处于几何中性线来进行讨论，专门设 计了位置检测器，它由7块优先编码器74LS148和3块多路转换器共同构成48 :6的专门电 路，有48个输入端和6个输出端，前者（图9中& 2或U2 3)通过每一个简单的整流、整形、 反向、光耦电路之后，接到48个电枢元件端，后者接到CPU11的Pu-Pij，用以识别正处 于几何中性线上元件的编号。在转子几何中性线上，安置一个特殊设计的高频电磁铁3,其 产生之磁链，将在对应处的电枢元件内感生一个高频电势，以正处于中性线上的元件感应 电势为最大，经整流后通过斯密脱电路变成负脉冲电平，再经反向后，以正电平方式推动光 耦，最后以"〇"信号型式输向48 :6检测器。此元件编号由CPU11识别后，放入某寄存器，作 为换向触发脉冲首送地址。为了使得元件严格地在中性线上换向，还专门设计了换向同步 触发器9,它由6块多路输入与非门74LS30和3块多路输入与门74LS11构成，其48个输入 端并联到48 :6的输入端上，唯一的输出端则接到CPU11的Pu上，当表示元件到达几何中 性线上时的负脉冲出现时，此48:1电路将向Pu送出"1"信号，CPU11便会利用此信号的 前沿作为输出换向信号的时间