本发明专利技术提供了一种基于磁转子的逻辑控制电源，包括电磁模块、开关模块、逻辑模块和电源；电磁模块包括磁芯和线圈；线圈分别连接开关模块及逻辑模块；逻辑模块连接开关模块；开关模块和逻辑模块连接电源；逻辑控制电源用于控制一种外缘排布有n个永磁体的磁转子，安装时磁芯相邻设置于磁转子外缘，间隙m；逻辑模块通过获取基准时刻信号，控制开关模块在基准时刻之前或/和之后的T/2n时域内提供脉冲直流电，每次通电时间小于T/5n，其余时间断电，使磁转子获得前转增量并运行在旋转周期时间T对应的转速。
【技术实现步骤摘要】
一种基于磁转子的逻辑控制电源
本专利技术涉及控制电源设计领域，具体涉及一种基于磁转子的逻辑控制电源。
技术介绍
控制电源是一种控制电动机械的电源装置，例如控制常规电机转速的控制器，本专利技术所述的逻辑控制电源是用于控制一种外缘设置有若干永磁体的磁转子。磁转子的设计与控制在近年研究活跃，早期设计是在电动机转轴设置惯性转盘，后来把视线转向外缘设置若干永磁体，利用外部同样带永磁体的电动旋转轮通过外缘之间的磁力传动作用而满足一些机械装置的需求。磁力传动的一个明显优势是方便控制主动机和负载的偶联，例如一些空气交换用的大型旋转叶片不需要完全稳速，更需要节电，因此，有些应用场景设计了磁力传动装置，当转速达到上限时，主动机暂时断电，传动装置脱离，利用叶片的机械惯性继续旋转；而当叶片的转速降到下限时，重新启动主动机及耦合传动装置，从而达到节省电能目的。本申请针对这类磁转子的控制技术方案改良及控制方法而提出。
技术实现思路
本专利技术的技术目的，是针对现有磁转子的设计缺陷，根据磁转子外缘设置永磁体的周期运动特征，提出一种逻辑控制电源，通过控制周期性发生的电磁力换取磁转子的转矩增量，提升电能利用率，工艺容易实现。为实现上述技术目标，本专利技术提供了一种基于磁转子的逻辑控制电源，包括电磁模块、开关模块、逻辑模块和电源；所述电源分别连接开关模块和逻辑模块；电磁模块包括磁芯和环绕磁芯设置的至少一组线圈；所述线圈分别连接开关模块的电源输出端以及逻辑模块的信号输入端；所述逻辑模块的控制端连接开关模块；所述的逻辑控制电源用于控制一种沿基体的外缘相间平均排布有n个永磁体的磁转子旋转，安装时把所述的磁芯相邻设置于磁转子的外缘，两者之间设置间隙m；开关模块内贮有受控通电程序，对应磁转子一个旋转周期而设置n个脉冲电流周期；逻辑模块内贮有信号逻辑处理程序，通过任一所述永磁体前转至基准法线获取基准时刻信号，控制开关模块在基准时刻之前或/和基准时刻之后的T/2n时域内对电磁模块提供脉冲直流电，并且每次通电时间小于T/5n，其余时间断电，通过周期性的脉冲电磁极使磁转子获得前转增量并运行在旋转周期时间T对应的转速；所述的基准法线由磁转子的转轴与所述磁芯的安装位置所确定。本专利技术中，所述的n为正整数；所述的永磁体为磁钢、钕铁硼等一类本领域技术人员公知的材料；所述的间隙m为电磁模块通电的电磁极与永磁体旋转周线的间距；所述的前转根据磁转子的旋转方向而定义。上述技术方案中，所述的电磁模块的线圈设置两组以上；其中一组以上为电磁力线圈，连接开关模块的直流电源输出端；另外一组以上为磁电感应线圈，连接所述逻辑模块的信号输入端。上述技术方案中，所述的开关模块包括开关电路和控制模块，开关电路和控制模块的电源输入端连接所述电源；所述的受控通电程序内贮在控制模块；控制模块的控制端连接开关电路，其逻辑控制输入端连接所述的逻辑模块；开关电路的电源输出端连接所述电磁模块的电磁力线圈。上述技术方案的逻辑模块包括信号处理模块和逻辑处理模块，信号处理模块和逻辑处理模块的电源输入端连接所述电源；所述的信号逻辑处理程序内贮在逻辑处理模块；逻辑处理模块的控制端连接所述的开关模块；信号处理模块的信号输出端连接逻辑处理模块，其信号输入端连接所述电磁模块的磁电感应线圈；所述信号逻辑处理程序的部分功能可与所述开关模块内贮的受控通电程序一体化集成设计。上述技术方案中，所述的逻辑模块包括用于实时调整逻辑控制信号的控制装置；控制装置的电源输入端连接所述电源，其控制端连接所述逻辑处理模块或开关模块；控制装置独立设计，包括外置，其部分控制功能可集成至所述的逻辑处理模块。上述磁转子的技术方案中，所述外缘相间平均排布有n个永磁体的磁转子，永磁体的磁极线沿磁转子的外缘切线方向设置，或沿法线方向设置，或沿磁转子转轴方向设置；n个永磁体的磁极排布以转轴为参照方向相同。上述技术方案中，所述逻辑模块内贮的信号逻辑处理程序，为依次记录当前基准时刻与上一基准时刻的间隔时间，向所述开关模块提供实时控制信号，开关模块内贮的受控通电程序据此相应判定对电磁模块提供脉冲直流电；所述的脉冲直流电，包括启动/截止通电时刻、通电时域和实时周期时间/频率，控制磁转子的实时转速。作为上述磁转子控制技术方案的一种优选，所述受控通电程序的脉冲直流电启动通电时刻在基准时刻之前的T/2n时域内选取，通电时间小于T/5n，电流方向为：电磁模块产生的电磁极与相向永磁体的极性相反。作为上述磁转子控制技术方案的又一种优选，所述受控通电程序的脉冲直流电截止通电时刻在基准时刻之后的T/2n时域内选取，通电时间小于T/5n，电流方向为：电磁模块产生的电磁极与相向永磁体的极性相同。上述技术方案中，所述的信号处理逻辑程序还包括通电时域校正程序：逻辑模块的内贮通过记录基准时刻的间隔时间，判定当前磁转子的转速，将当前逻辑处理脉冲直流电的周期时间/频率与所述控制装置提供的实时控制信号进行比较，自动优化调整通电时域，智能化控制脉冲直流电的实时周期时间/频率。以上所述逻辑控制电源在实际应用中所需要的机械架件，在有效实现机械固定、支撑的前提下，所选用的材料和结构可以任意。本专利技术的逻辑控制电源与常规电动机控制器的主要区别在于：电磁模块(类比常规定子)不产生旋转磁场；电磁模块与磁转子(类比常规转子)不同轴心设置；开关模块(类比供电系统)对电磁模块的供电方式是脉冲直流电；对磁转子转速控制采用内贮的时间算法程序，不采用常规位置传感器的反馈控制方式。电动机最常见的驱动方式是运用旋转磁场，如何实现更省电地控制是机电行业长期研究的目标之一，本申请可优选为一种技术补充方案。所控制的磁转子，可以通过其转轴或基体的任意部位为下级负载提供机械能联动。本专利技术的优点在于：电磁能量通过与磁转子的间隙磁场分布状态改变而变换为其转矩，当磁转子具有一定质量时可依据磁转子的磁场脉动特点及其负载惯量提供了一种程序控制的算法思路，节电效果明显，电能-机械能的转换效率高。附图说明图1是所述逻辑控制电源的一种主电路结构及逻辑控制关系示意图；图2是本专利技术所述磁转子在外缘设置永磁体的磁极方向示意图；图3是永磁体的磁极线沿法线方向设计的一种结构示意图；图4是永磁体的磁极线沿切线方向设计的一种结构示意图；图5是永磁体的磁极线沿转轴方向的三叶式磁转子的一种结构示意图；图6是开关模块分立开关电路和控制模块的一种逻辑控制关系示意图；图7是逻辑模块分立子模块的一种主电路结构及逻辑控制关系示意图；图8是所述磁转子和电磁模块安装的一种局部结构示意图；图9是图8示例的局部俯视结构示意图；图10是所述磁转子和电磁模块安装的另一种局部结构示意图；图11是图10示例的局部俯视结构示意图；图12是所述基准法线的示意图；图13是对应基准时刻的磁转子运动模型的局部示意图；图14是基准时刻之前电磁极与磁转子相向永磁体的磁极相反的局部示意图；<本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于磁转子的逻辑控制电源，其特征在于，包括电磁模块(1)、开关模块(2)、逻辑模块(4)和电源(7)；所述电源(7)分别连接开关模块(2)和逻辑模块(4)；电磁模块(1)包括磁芯和环绕磁芯设置的至少一组线圈；所述线圈分别连接开关模块(2)的电源输出端以及逻辑模块(4)的信号输入端；所述逻辑模块(4)的控制端连接开关模块(2)；所述的逻辑控制电源用于控制一种沿基体的外缘(3b)相间平均排布有n个永磁体(3c)的磁转子(3)旋转，安装时把所述的磁芯相邻设置于磁转子(3)的外缘(3b)，两者之间设置间隙m；/n开关模块(2)内贮有受控通电程序，对应磁转子(3)一个旋转周期而设置n个脉冲电流周期；逻辑模块(4)内贮有信号逻辑处理程序，通过任一所述永磁体(3c)前转至基准法线(8)获取基准时刻信号，控制开关模块(2)在基准时刻之前或/和基准时刻之后的T/2n时域内对电磁模块(1)提供脉冲直流电，并且每次通电时间小于T/5n，其余时间断电，通过周期性的脉冲电磁极使磁转子(3)获得前转增量并运行在旋转周期时间T对应的转速；所述的基准法线(8)由磁转子(3)的转轴(3a)与所述磁芯的安装位置所确定。/n...
【技术特征摘要】
1.一种基于磁转子的逻辑控制电源，其特征在于，包括电磁模块(1)、开关模块(2)、逻辑模块(4)和电源(7)；所述电源(7)分别连接开关模块(2)和逻辑模块(4)；电磁模块(1)包括磁芯和环绕磁芯设置的至少一组线圈；所述线圈分别连接开关模块(2)的电源输出端以及逻辑模块(4)的信号输入端；所述逻辑模块(4)的控制端连接开关模块(2)；所述的逻辑控制电源用于控制一种沿基体的外缘(3b)相间平均排布有n个永磁体(3c)的磁转子(3)旋转，安装时把所述的磁芯相邻设置于磁转子(3)的外缘(3b)，两者之间设置间隙m；
开关模块(2)内贮有受控通电程序，对应磁转子(3)一个旋转周期而设置n个脉冲电流周期；逻辑模块(4)内贮有信号逻辑处理程序，通过任一所述永磁体(3c)前转至基准法线(8)获取基准时刻信号，控制开关模块(2)在基准时刻之前或/和基准时刻之后的T/2n时域内对电磁模块(1)提供脉冲直流电，并且每次通电时间小于T/5n，其余时间断电，通过周期性的脉冲电磁极使磁转子(3)获得前转增量并运行在旋转周期时间T对应的转速；所述的基准法线(8)由磁转子(3)的转轴(3a)与所述磁芯的安装位置所确定。
2.根据权利要求1所述的逻辑控制电源，其特征在于，所述电磁模块(1)的线圈设置两组以上；其中一组以上为电磁力线圈，连接开关模块(2)的直流电源输出端；另外一组以上为磁电感应线圈，连接所述逻辑模块(4)的信号输入端。
3.根据权利要求1或2所述的逻辑控制电源，其特征在于，所述的开关模块(2)包括开关电路和控制模块，开关电路和控制模块的电源输入端连接所述电源(7)；所述的受控通电程序内贮在控制模块；控制模块的控制端连接开关电路，其逻辑控制输入端连接所述的逻辑模块(4)；开关电路的电源输出端连接所述电磁模块(1)的电磁力线圈。
4.根据权利要求1或2所述的逻辑控制电源，其特征在于，所述的逻辑模块(4)包括信号处理模块和逻辑处理模块，信号处理模块和逻辑处理模块的电源输入端连接所述电源(7)；所述的信号逻辑处理程序内贮在逻辑处理模块；逻辑处理模块的控制端连接所述的开关模块(2)；信号处理模块的信号输出端连接逻辑处理模块，其信号输入端连接所述电磁模块(1)的磁电...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘粤荣，
申请(专利权)人：刘粤荣，
类型：发明
国别省市：广东;44
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