專利名稱：用于直流電動機的儲能電路的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種儲能電路，特別涉及一種能夠提高直流電動機效率的儲能電路。
背景技術：
通電的導線在磁場中會受到電磁力的作用從而發生運動，磁場可由一對或者若干對磁極構成，可以采用通電繞組來勵磁，也可以使用永磁體，若要使得通電導線或者繞組鐵芯持續在設定磁場中運動，則需改變磁場方向或者改變電流方向。
直流電動機一般是磁場方向恒定的條件下，通過換向器改變通電導線或繞組鐵芯中的電流方向，從而使得通電導線或繞組鐵芯持續運動，但是，通電繞組中不斷進行電流的換向，會產生電樞反應，形成復雜的電磁轉換過程的暫態效應，消耗部分能量，降低了電動機的效率。究其原因，就是直流電動機繞組電流換向，是強迫改變繞組電流所建立電磁矢量狀態，它包括從電源吸取抵消換向前狀態所建立磁勢能量，及建立新狀態磁勢能量，又使直流電動機的換向中產生多次諧波，增加交軸和直軸磁勢的相互影響，換向反電勢產生難以消除的換向火花，使電刷和換向器除磨損外加電腐蝕，降低直流電動機的可靠性和使用壽命。
發明內容
本發明是針對直流電動機中存在的上述問題，若直流電動機繞組中，只有電流通斷而無電流換向，以緩和電樞反應.并在直流電動機繞組回路中設置一個儲能電路，保存電動機驅動繞組斷流前所建立磁勢能量，并能在建立新磁勢狀態中加以利用，從而提高直流電動機的使用效率。
為了達到這個目的，本發明采用的技術方案是一種用于直流電動機的儲能電路，它包括驅動繞組、控制繞組、場效應晶體管、電容器和開關，所述的驅動繞組的兩端與直流電源的正負極分別相連接，所述的開關設置在所述的驅動繞組和直流電源之間；所述的驅動繞組的一端與電容器的一個極板相連接，驅動繞組的另一端與所述的場效應晶體管的源極相連接，所述的電容器的另一個極板與場效應晶體管的漏極相連接；所述的控制繞組的一端與所述的場效應晶體管的柵極相連接，另一端與直流電源的負極相連接，所述的控制繞組的繞設方向與所述的驅動繞組的繞設方向相反。
所述的場效應晶體管為MOSFAT晶體管。
所述的直流電源為可充電池。
所述的驅動繞組即為直流電動機定子線圈繞組。
采用了這種設計的直流電動機具有如下優點當開關斷開后，驅動繞組電感會和電容器形成典型的LC振蕩電路，將驅動繞組中的磁勢能量儲存在電容器中，等到下次開關接通時再釋放出來，從而緩解了電樞反應，極大降低電蝕，提高了可靠性和使用壽命，有效提高了直流電動機的效率。
為使本發明的上述目的、特征和優點能更加明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，并配合附圖，作詳細說明如下附圖1顯示了本發明實施例所述的儲能電路示意圖；附圖2為開關導通時的儲能電路示意圖；附圖3為開關斷開瞬間的儲能電路示意圖；其中1、驅動繞組；2、控制繞組；3、MOSFAT晶體管；4、電容器；5、開關。
具體實施例方式
如附圖1所示意，根據本發明實施例所述的儲能電路包括驅動繞組1(即直流電動機的定子線圈繞組)、控制繞組2、MOSFAT晶體管3、電容器4和開關5，所述的驅動繞組1通過開關5與直流電源的正負極相互連接，所述的驅動繞組1的一端與電容器4的一個極板相連接，驅動繞組1的另一端與所述的MOSFAT晶體管3的源極相連接，所述的電容器4的另一個極板與MOSFAT晶體管3的漏極相連接；所述的控制繞組2的一端與所述的MOSFAT晶體管3的柵極相連接，另一端與直流電源的負極相連接，所述的控制繞組2的繞設方向與所述的驅動繞組1的繞設方向相反。
附圖2給出了在開關5接通的時候該儲能電路的示意圖，控制繞組2與驅動繞組1反向，即開關5接通使驅動繞組1與電源連通，必然使控制繞組2產生反向電位，即A點電勢高于B點電勢，MOSFAT晶體管3處于截止狀態，電流只能在直流電源和驅動繞組1之間構成回路。
附圖3給出當開關5斷開的瞬間儲能電路的示意圖，同樣由于控制繞組2與驅動繞組1反向，當開關5斷開使驅動繞組與電源斷開，瞬態反向電勢使控制繞組迅速獲得提供MOSFAT晶體管3導通的柵極電位(B點電勢高于A點電勢)，從而MOSFAT晶體管3飽和導通，驅動繞組1的自感電勢EL=Ldidt]]>對電容器4充電，所建立充電電勢為EC=1C∫idt,]]>繼而開關5接通，通過驅動繞組1的電流按指數規律上升，而MOSFAT晶體管3尚未即刻關閉，此時回路形成電容器4與直流電源并聯向驅動繞組1供電，當驅動繞組1的電流繼續上升，即控制繞組2的電位繼續下降過MOSFAT晶體管3柵極閥值以下，電容器4停止向驅動繞組1供電，直流電源繼續沿指數規律對驅動繞組1供電，直到開關5再次斷開，以此交替循環。
電容器4與驅動繞組1構成的LC電路的時間常數為T=12πLC]]>其中L為驅動繞組1的電感值，C為電容器4的電容值，時間常數T應與電動機轉速相匹配。每次交替循環，都將電感量為L的驅動繞組1在前次循環中建立的磁勢能量，轉換為電能存儲在電容器4上，并且電容器4在下一次循環中，和直流電源一起對驅動繞組1建立新狀態，防止開關5接通瞬間形成浪涌電流，免除了驅動繞組1換向時從直流電源吸取抵消換向前建立的反向磁勢能量，實踐證明具有本儲能電路的直流電動機調速系統中，系統效率提高15％，提高了直流電動機可靠性和壽命。
權利要求
1.一種用于直流電動機的儲能電路，其特征在于它包括驅動繞組、控制繞組、場效應晶體管、電容器和開關，所述的驅動繞組兩端與直流電源的正負極相連接，所述的開關設置在所述的驅動繞組和直流電源之間；所述的驅動繞組的一端與電容器的一個極板相連接，驅動繞組的另一端與所述的場效應晶體管的源極相連接，所述的電容器的另一個極板與場效應晶體管的漏極相連接；所述的控制繞組的一端與所述的場效應晶體管的柵極相連接，另一端與直流電源的負極相連接，所述的控制繞組的繞設方向與所述的驅動繞組的繞設方向相反。
2.如權利要求1所述的用于直流電動機的儲能電路，其特征在于所述的場效應晶體管為MOSFAT晶體管。
3.如權利要求1所述的用于直流電動機的儲能電路，其特征在于所述的直流電源為可充電池。
全文摘要
一種用于直流電動機的儲能電路，它包括驅動繞組、控制繞組、場效應晶體管、電容器和開關，驅動繞組的兩端與直流電源的正負極分別相連接，開關設置在驅動繞組和直流電源之間；驅動繞組的一端與電容器的一個極板相連接，驅動繞組的另一端與所述的場效應晶體管的源極相連接，電容器的另一個極板與場效應晶體管的漏極相連接；控制繞組的一端與場效應晶體管的柵極相連接，另一端與直流電源的負極相連接，控制繞組的繞設方向與驅動繞組的繞設方向相反，當開關斷開后，驅動繞組電感會和電容器形成典型的LC振蕩電路，將驅動繞組中的磁勢能量儲存在電容器中，等到下次開關接通時再釋放出來，從而有效提高了直流電動機的效率。
文檔編號H02P7/285GK101018035SQ20071002042
公開日2007年8月15日 申請日期2007年2月15日 優先權日2007年2月15日
發明者樂秀峰 申請人:蘇州太通電氣有限公司