電子開關(guān)、電機及提高電機效率的方法
【專利摘要】本申請公開了一種電子開關(guān)，包括電源、控制電壓單元和信息反饋單元，所述電源用于供電，所述信息反饋單元用于獲取電機本體的數(shù)據(jù)信息并發(fā)送給所述控制電壓單元，所述控制電壓單元用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息確定提供給所述電機本體的輸入電壓，并控制電源輸出所述輸入電壓。本申請還公開了一種電機及提高電機效率的方法。在本申請的【具體實施方式】中，由于包括電源、控制電壓單元和信息反饋單元，信息反饋單元用于獲取電機本體的數(shù)據(jù)信息并發(fā)送給控制電壓單元，控制電壓單元用于根據(jù)數(shù)據(jù)信息確定提供給電機本體的輸入電壓，并控制電源輸出該輸入電壓，調(diào)整電機本體在不同轉(zhuǎn)速時的電壓，以獲得較高的效率。
【專利說明】電子開關(guān)、電機及提高電機效率的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及一種電子開關(guān)、電機及提高電機效率的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]圖1、圖2為典型的電機轉(zhuǎn)速-效率曲線。由圖1、圖2可知，同一電機在額定功率下最高的效率只會在某一轉(zhuǎn)速出現(xiàn)。一般情況下，生產(chǎn)商會根據(jù)所需要的轉(zhuǎn)速生產(chǎn)電機，使其在所需要的轉(zhuǎn)速下能有較大的效能。這會造成在其他轉(zhuǎn)速時的效率較低，例如電動汽車或電鉆等電動工具在起動時的效果不理想，使電機需要經(jīng)常在起動-停止之間轉(zhuǎn)換。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本申請要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種可使電機提高效率的電子開關(guān)、電機及提高電機效率的方法。
[0004]根據(jù)本申請的第一方面，本申請?zhí)峁┮环N電子開關(guān)，包括電源、控制電壓單元和信息反饋單元，所述電源用于供電，所述信息反饋單元用于獲取電機本體的數(shù)據(jù)信息并發(fā)送給所述控制電壓單元，所述控制電壓單元用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息確定所述電機本體的輸入電壓，并控制所述電源輸出所述輸入電壓。
[0005]所述電源包括電池組和控制單元，所述控制單元用于控制所述電池組輸出多種電壓。
[0006]所述電池組至少包括多個電池組，所述控制單元包括多個開關(guān)，所述多個開關(guān)用于通過改變所述多個電池組之間的連接關(guān)系輸出多種電壓。
[0007]所述多個電池組至少包括第一電池組和第二電池組，所述多個開關(guān)至少包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)，所述第一開關(guān)串聯(lián)在所述第一電池組和所述第二電池組之間，所述第二開關(guān)一端連接在所述第一開關(guān)與所述第一電池組的正極之間，所述第二開關(guān)的另一端連接在所述第二電池組的正極與所述電機本體之間，所述第三開關(guān)一端連接在所述第一開關(guān)與所述第二電池組的負(fù)極之間，所述第三開關(guān)的另一端連接在所述第一電池組的負(fù)極與所述電機本體之間。
[0008]所述開關(guān)包括開關(guān)掣、繼電器和場效應(yīng)管中的一種或多種。
[0009]所述數(shù)據(jù)信息包括電機轉(zhuǎn)速、扭力和電流中的一種或多種。
[0010]還包括用于限制電機本體的輸出功率的電機控制器。
[0011]根據(jù)本申請的第二方面，本早請?zhí)峁┮环N電機，包括電機本體，還包括上述電子開關(guān)，所述電子開關(guān)用于為電機本體提供多種輸入電壓。。
[0012]根據(jù)本申請的第三方面，本申請?zhí)峁┮环N提高電機效率的方法，包括以下步驟:
[0013]步驟A:獲取電機本體在相同功率下、不同轉(zhuǎn)速時，取得高效率時所對應(yīng)的電壓值；
[0014]步驟B:獲取正在運行的電機本體的轉(zhuǎn)速，根據(jù)所述轉(zhuǎn)速確定其取得高效率時的輸入電壓值；[0015]步驟C:調(diào)整電機的電源輸出電壓，使電源輸出所述電壓值。
[0016]所述步驟C具體通過電池組調(diào)整電池組之間的連接關(guān)系實現(xiàn)。
[0017]由于采用了以上技術(shù)方案，使本申請具備的有益效果在于:
[0018]⑴在本申請的【具體實施方式】中，由于包括電源、控制電壓單元和信息反饋單元，信息反饋單元用于獲取電機本體的數(shù)據(jù)信息并發(fā)送給控制電壓單元，控制電壓單元用于根據(jù)數(shù)據(jù)信息確定提供給電機本體的輸入電壓，并控制電源輸出該輸入電壓，調(diào)整電機本體在不同轉(zhuǎn)速時的電壓，以獲得較高的效率。
[0019]⑵在本申請的【具體實施方式】中，由于電源包括電池組和控制單元，電池組有多個，控制單元包括多個開關(guān)，通過使用開關(guān)改變多個電池組之間的連接關(guān)系，以提供不同的電壓，本申請可提高電機本體的效率，且方法簡單，易于實施。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為電機在電壓為60V時的轉(zhuǎn)速-效率曲線圖；
[0021]圖2為電機在電壓為30V時的轉(zhuǎn)速-效率曲線圖；
[0022]圖3為本申請電子開關(guān)在一種實施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖4為本申請電子開關(guān)在另一種實施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖5為本申請電機在一種實施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6為本申請電機在另一種實施方式中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖7為本申請電機的轉(zhuǎn)速-效率曲線圖；
[0027]圖8為本申請方法在一種實施方式中的流程圖。
【具體實施方式】
[0028]下面通過【具體實施方式】結(jié)合附圖對本申請作進一步詳細(xì)說明。
[0029]比較圖1、圖2可知，同一電機在相同的額定功率下，用不同電壓，其轉(zhuǎn)速-效率曲線變會有所不同，即同一電機在較低輸入電壓時的最高效率點會在較低轉(zhuǎn)速時出現(xiàn)。例如圖2，電機運行于低電壓(30V)時，轉(zhuǎn)速170PRM可以有84%以上的效率，但在圖1中，同一電機于高電壓運行時，轉(zhuǎn)速170PRM卻只得不超過68%的效率。另一方面，由圖2可得出，雖然同一電機在使用低電壓在低轉(zhuǎn)速時會有較高的效率，但其最高轉(zhuǎn)速只有195PRM，比起圖1，雖同一電機于高電壓運行時的400PRM為低，而且高電壓運行時同一電機的最高效率點出現(xiàn)在較高的轉(zhuǎn)速(288PRM，92%)。以上比較均為同一電機同一功率(即電機的最高輸出功率)的情況下作比較。綜上所述，可知若要有較高轉(zhuǎn)速，則需要舍棄低轉(zhuǎn)速時的效率；若要低轉(zhuǎn)速有較好的效率，則要舍棄高轉(zhuǎn)速，即高轉(zhuǎn)速與高效率不可同時兼得。
[0030]實施例一:
[0031]如圖3所示，本申請的電子開關(guān)，其一種實施方式，包括電源、控制電壓單元和信息反饋單元。電源用于供電，信息反饋單元用于獲取電機本體的數(shù)據(jù)信息并發(fā)送給控制電壓單元，控制電壓單元用于根據(jù)該數(shù)據(jù)信息確定提供給電機本體的輸入電壓，并控制電源輸出該輸入電壓。數(shù)據(jù)信息可以包括電機轉(zhuǎn)速、扭力和電流等參數(shù)中的一種或多種。
[0032]如圖4所示本申請的電子開關(guān)還包括可以電機控制器，電機控制器串聯(lián)在所述電源與電機本體之間，用于限制電機本體的輸出功率，使得電機的最大輸出功率不會超出額定功率而損壞電機。圖3、圖4中的端口 I和端口 2用于和電機本體的電源端連接，端口 3用于連接電機本體的數(shù)據(jù)輸出端。
[0033]電源包括電池組和控制單元，控制單元用于控制電池組輸出多種電壓。電池組由多個一顆電池組成，電池組可以有多個，控制單元包括多個開關(guān)，多個開關(guān)通過改變多個電池組之間的連接關(guān)系從而輸出多種電壓。具體可通過多個開關(guān)的閉合或斷開改變多個電池組之間的連接關(guān)系，使多個電池組之間形成并聯(lián)或串聯(lián)關(guān)系，從而輸出多種電壓。串聯(lián)和并聯(lián)的電池組的組合也可使用多重組合，例如4組、6組、8組甚至更多，組合形式可以分為把全部電池組串聯(lián)、全部電池組并聯(lián)、部分串聯(lián)與部分并聯(lián)等以上的組合來選取多種電壓以達(dá)到更高效率。開關(guān)可以包括開關(guān)掣、繼電器和場效應(yīng)管中的一種或多種。
[0034]多個電池組至少包括第一電池組11和第二電池組12，多個開關(guān)至少包括第一開關(guān)13、第二開關(guān)14和第三開關(guān)15。第一開關(guān)13串聯(lián)在第一電池組11和第二電池組12之間，第二開關(guān)14 一端連接在第一開關(guān)13與第一電池組11的正極之間，第二開關(guān)14的另一端連接在第二電池組12的正極與電機本體之間，第三開關(guān)15 —端連接在第一開關(guān)11與第二電池組12的負(fù)極之間，第三開關(guān)15的另一端連接在第一電池組11的負(fù)極與電機本體之間。在一種實施方式中，第二開關(guān)14和第三開關(guān)15可以是選用并聯(lián)開關(guān)。多個電池組經(jīng)過第一開關(guān)13、第二開關(guān)14和第三開關(guān)15，通過串聯(lián)、并聯(lián)或兩者組合以產(chǎn)生不同的電壓輸入至電機控制器，再由電機控制器輸出至電機本體。
[0035]信息反饋單元會反饋電機轉(zhuǎn)速/扭力/電流等數(shù)據(jù)至電壓控制單元，電壓控制單元收到此數(shù)據(jù)后，得出最適當(dāng)?shù)碾姍C輸入電壓，并自動控制第一開關(guān)13、第二開關(guān)14和第三開關(guān)15產(chǎn)生所需電壓至電機控制器，再由電機控制器輸出至電機本體。當(dāng)需要低電壓時，電壓控制單元會把閉合第二開關(guān)14和第三開關(guān)15，斷開第一開關(guān)13，籍此得到低電壓。當(dāng)電壓控制單元認(rèn)為需要高電壓時，會把串聯(lián)閉合第一開關(guān)13，斷開第二開關(guān)14和第三開關(guān)15，第一電池組11和第二電池組12串聯(lián)，籍此得到高電壓。具體需要提供給電機本體的輸入電壓，由電壓控制單元根據(jù)信息反饋單元獲取的數(shù)據(jù)確定，并由電壓控制單元控制開關(guān)組的閉合和斷開獲得。
[0036]本申請的電子開關(guān)不僅適用于直流電機，也可適用于交流電機。用于交流電機時，通過改變交流電機的輸入電壓來使交流電機達(dá)至更高效率。
[0037]實施例二:
[0038]本申請的電機，其一種實施方式，包括電機本體和電子開關(guān)，電子開關(guān)用于為電機本體提供多種輸入電壓。電子開關(guān)包括電源、控制電壓單元和信息反饋單元。電源用于供電，信息反饋單元用于獲取電機本體的數(shù)據(jù)信息并發(fā)送給控制電壓單元，控制電壓單元用于根據(jù)該數(shù)據(jù)信息確定提供給電機本體的輸入電壓，并控制電源輸出該輸入電壓。數(shù)據(jù)信息可以包括電機轉(zhuǎn)速、扭力和電流等參數(shù)中的一種或多種。
[0039]本申請的電子開關(guān)還包括可以電機控制器，電機控制器用于限制電機本體的輸出功率，使得電機的最大輸出功率不會超出額定功率而損壞電機。
[0040]電源包括電池組和控制單元，控制單元用于控制電池組輸出多種電壓。電池組由多個一顆電池組成，電池組可以有多個，控制單元包括多個開關(guān)，多個開關(guān)通過改變多個電池組之間的連接關(guān)系從而輸出多種電壓。具體可通過多個開關(guān)的閉合或斷開改變多個電池組之間的連接關(guān)系，使多個電池組之間形成并聯(lián)或串聯(lián)關(guān)系，從而輸出多種電壓。串聯(lián)和并聯(lián)的電池組的組合也可使用多重組合，例如4組、6組、8組甚至更多，組合形式可以分為把全部電池組串聯(lián)、全部電池組并聯(lián)、部分串聯(lián)與部分并聯(lián)等以上的組合來選取多種電壓以達(dá)到更高效率。開關(guān)可以包括開關(guān)掣、繼電器和場效應(yīng)管中的一種或多種。
[0041]多個電池組至少包括第一電池組11和第二電池組12，多個開關(guān)至少包括第一開關(guān)13、第二開關(guān)14和第三開關(guān)15。第一開關(guān)13串聯(lián)在第一電池組11和第二電池組12之間，第二開關(guān)14 一端連接在第一開關(guān)13與第一電池組11的正極之間，第二開關(guān)14的另一端連接在第二電池組12的正極與電機本體之間，第三開關(guān)15 —端連接在第一開關(guān)11與第二電池組12的負(fù)極之間，第三開關(guān)15的另一端連接在第一電池組11的負(fù)極與電機本體之間。在一種實施方式中，第二開關(guān)14和第三開關(guān)15可以是選用并聯(lián)開關(guān)。多個電池組經(jīng)過第一開關(guān)13、第二開關(guān)14和第三開關(guān)15，通過串聯(lián)、并聯(lián)或兩者組合以產(chǎn)生不同的電壓輸入至電機控制器，再由電機控制器輸出至電機本體。
[0042]信息反饋單元會反饋電機轉(zhuǎn)速/扭力/電流等數(shù)據(jù)至電壓控制單元，電壓控制單元收到此數(shù)據(jù)后，得出最適當(dāng)?shù)碾姍C輸入電壓，并自動控制第一開關(guān)13、第二開關(guān)14和第三開關(guān)15產(chǎn)生所需電壓至電機控制器，再由電機控制器輸出至電機本體。如圖5所示，當(dāng)需要低電壓時，電壓控制單元會把閉合第二開關(guān)14和第三開關(guān)15，斷開第一開關(guān)13，籍此得到低電壓。如圖6所示，當(dāng)電壓控制單元認(rèn)為需要高電壓時，會把串聯(lián)閉合第一開關(guān)13，斷開第二開關(guān)14和第三開關(guān)15，第一電池組11和第二電池組12串聯(lián)，籍此得到高電壓。具體需要提供給電機本體的輸入電壓，由電壓控制單元根據(jù)信息反饋單元獲取的數(shù)據(jù)確定，并由電壓控制單元控制開關(guān)組的閉合和斷開獲得。圖7為使用本申請的電機后得到的轉(zhuǎn)速-效率曲線。
[0043]實施例三:
[0044]如圖8所示，本申請?zhí)岣唠姍C效率的方法，其一種實施方式，包括以下步驟:
[0045]步驟802:獲取電機本體在相同功率下、不同轉(zhuǎn)速時，取得高效率時所對應(yīng)的電壓值；
[0046]步驟804:獲取正在運行的電機本體的轉(zhuǎn)速，根據(jù)所述轉(zhuǎn)速確定其取得高效率時的輸入電壓值；
[0047]步驟806:調(diào)整電機的電源輸出電壓，使電源輸出所述電壓值。
[0048]在一種實施方式中，步驟806中具體通過多個開關(guān)調(diào)整多個電池組之間的連接關(guān)系實現(xiàn)。多個開關(guān)改變多個電池組之間的連接關(guān)系從而輸出多種電壓。具體可通過多個開關(guān)的閉合或斷開改變多個電池組之間的連接關(guān)系，使多個電池組之間形成并聯(lián)或串聯(lián)關(guān)系，從而輸出多種電壓。
[0049]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的實施方式對本申請所作的進一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本申請的具體實施只局限于這些說明。對于本申請所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單推演或替換。
【權(quán)利要求】
1.一種電子開關(guān)，其特征在于，包括電源、控制電壓單元和信息反饋單元，所述電源用于供電，所述信息反饋單元用于獲取電機本體的數(shù)據(jù)信息并發(fā)送給所述控制電壓單元，所述控制電壓單元用于根據(jù)所述數(shù)據(jù)信息確定提供給所述電機本體的輸入電壓，并控制所述電源輸出所述輸入電壓。
2.如權(quán)利要求1所述的電子開關(guān)，其特征在于，所述電源包括電池組和控制單元，所述控制單元用于控制所述電池組輸出多種電壓。
3.如權(quán)利要求2所述的電子開關(guān)，其特征在于，所述電池組至少包括多個電池組，所述控制單元包括多個開關(guān)，所述多個開關(guān)通過改變所述多個電池組之間的連接關(guān)系從而輸出多種電壓。
4.如權(quán)利要求3所述的電子開關(guān)，其特征在于，所述多個電池組至少包括第一電池組和第二電池組，所述多個開關(guān)至少包括第一開關(guān)、第二開關(guān)和第三開關(guān)，所述第一開關(guān)串聯(lián)在所述第一電池組和所述第二電池組之間，所述第二開關(guān)一端連接在所述第一開關(guān)與所述第一電池組的正極之間，所述第二開關(guān)的另一端連接在所述第二電池組的正極與所述電機本體之間，所述第三開關(guān)一端連接在所述第一開關(guān)與所述第二電池組的負(fù)極之間，所述第三開關(guān)的另一端連接在所述第一電池組的負(fù)極與所述電機本體之間。
5.如權(quán)利要求3所述的電子開關(guān)，其特征在于，所述開關(guān)包括開關(guān)掣、繼電器和場效應(yīng)管中的一種或多種。
6.如權(quán)利要求1所述的電子開關(guān)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)信息包括電機轉(zhuǎn)速、扭力和電流中的一種或多種。
7.如權(quán)利要求1所述的電子開關(guān)，其特征在于，還包括串聯(lián)在所述電源與所述電機本體之間的電機控制器，所述電機控制器用于限制電機本體的輸出功率。
8.—種電機,包括電機本體,其特征在于,還包括如權(quán)利要求1至7中任一項所述的電子開關(guān)，所述電子開關(guān)用于為所述電機本體提供多種輸入電壓。
9.一種用于權(quán)利要求1至7中任一項所述電機的提高電機效率的方法,其特征在于,包括以下步驟: 步驟A:獲取電機本體在相同功率下、不同轉(zhuǎn)速時，取得高效率時所對應(yīng)的電壓值； 步驟B:獲取正在運行的電機本體的轉(zhuǎn)速，根據(jù)所述轉(zhuǎn)速確定其取得高效率時的輸入電壓值； 步驟C:調(diào)整電機的電源輸出電壓，使電源輸出所述電壓值。
10.如權(quán)利要求9所述的提高電機效率的方法，其特征在于， 所述步驟C具體通過電池組調(diào)整電池組之間的連接關(guān)系實現(xiàn)。
【文檔編號】H02P27/02GK103856142SQ201210519852
【公開日】2014年6月11日 申請日期:2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月6日
【發(fā)明者】胡永健 申請人:胡永健