電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)制造技術(shù)

一種電動(dòng)機(jī)，包括：定子，具有兩個(gè)線圈組，被配置為產(chǎn)生該電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)，每個(gè)線圈組包括多個(gè)子線圈組；以及兩個(gè)控制裝置，其中第一控制裝置是耦接于第一線圈組的多個(gè)子線圈組，而第二控制裝置是耦接于第二線圈組的多個(gè)子線圈組，每個(gè)控制裝置是被配置為分別控制在各自的多個(gè)子線圈組的電流以產(chǎn)生在每個(gè)子線圈組的磁場(chǎng)，以便在各自線圈組內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)子線圈組具有與其它一個(gè)或多個(gè)子線圈組基本不同的磁性相；其中，第一控制裝置和第二控制裝置均安裝在接近定子的位置。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)，尤其是涉及輪內(nèi)電動(dòng)機(jī)和輪內(nèi)發(fā)電機(jī)。
技術(shù)介紹
發(fā)電機(jī)系統(tǒng)通常包括電動(dòng)機(jī)和控制單元，該控制單元被配置為控制該電動(dòng)機(jī)的電力。已知的電動(dòng)機(jī)類型的例子包括：感應(yīng)電動(dòng)機(jī)、同步無刷永磁電動(dòng)機(jī)、轉(zhuǎn)換磁阻電動(dòng)機(jī)和線性電動(dòng)機(jī)。在商業(yè)舞臺(tái)上，三相電動(dòng)機(jī)是可用的最普通類型的電動(dòng)機(jī)。三相電動(dòng)機(jī)通常包括三個(gè)線圈組，其中每個(gè)線圈組是被配置為產(chǎn)生一個(gè)與交流電壓的三個(gè)相位之一相關(guān)聯(lián)的磁場(chǎng)。為增加在電動(dòng)機(jī)內(nèi)形成的磁極的數(shù)量，每個(gè)線圈組通常有一定數(shù)量的子線圈組，它們被分布在該電動(dòng)機(jī)的周邊，且被驅(qū)動(dòng)為產(chǎn)生一個(gè)旋轉(zhuǎn)的磁場(chǎng)。通過圖1可見，顯示了一個(gè)典型的三相電動(dòng)機(jī)10，它具有三個(gè)線圈組14、16、18。每個(gè)線圈組包括四個(gè)子線圈組，它們是串聯(lián)連接的。相應(yīng)地，對(duì)于給定的線圈組，由各自子線圈組產(chǎn)生的磁場(chǎng)具有共同的相。一個(gè)三相電動(dòng)機(jī)的三個(gè)線圈組通常被構(gòu)造為三角形或Y字形構(gòu)型，三角形構(gòu)型可參見圖2，而Y字形構(gòu)型可參見圖3。對(duì)于具有直流電電源的三相電動(dòng)機(jī)的控制單元通常包括三相橋式逆變器，該逆變器產(chǎn)生三相電壓電源，用于驅(qū)動(dòng)該電動(dòng)機(jī)。每個(gè)電壓相是被分別應(yīng)用于該電動(dòng)機(jī)的各自的線圈組。三相橋式逆變器包括一定數(shù)量的變換裝置，例如，諸如絕緣柵雙極晶體管(IGBT)開關(guān)等的功率電開關(guān)。然而，功率電開關(guān)通常會(huì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)換損失和傳導(dǎo)損失。包括轉(zhuǎn)換損失和傳導(dǎo)損失在內(nèi)，總的損失是與功率的平方成比例的。對(duì)于電動(dòng)機(jī)和換流器，這樣會(huì)導(dǎo)致嚴(yán)重的熱管理問題，因?yàn)槔珉p倍的電力會(huì)導(dǎo)致增加四倍的熱損失。抽取該熱量而不提高裝置的溫度至它的安全操作水平之上，這成為該裝置能處理的電力的限制因素。實(shí)際上，目前的較大的電力設(shè)備具有內(nèi)在的例如500A的電流處理能力，由于熱約束問題而被限制到200A。對(duì)于帶有給定的額定功率的傳統(tǒng)的三相電動(dòng)機(jī)，如果想得到較大的額定功率，這可通過生產(chǎn)帶有較大直徑的電動(dòng)機(jī)來獲得。對(duì)于較大的電動(dòng)機(jī)直徑，轉(zhuǎn)子的圓周速度隨著給出的角速度而增加。對(duì)于給出的電源電壓，這需要電動(dòng)機(jī)線圈具有減少的轉(zhuǎn)數(shù)。這是因?yàn)楦袘?yīng)電壓是轉(zhuǎn)子的圓周速度和在線圈內(nèi)的轉(zhuǎn)數(shù)的函數(shù)。該感應(yīng)電壓必須總是處于電源電壓或者低于電源電壓。然而，在線圈內(nèi)的減少的轉(zhuǎn)數(shù)導(dǎo)致對(duì)于該電動(dòng)機(jī)的減少的感應(yīng)系數(shù)，因?yàn)樵撾妱?dòng)機(jī)的感應(yīng)系數(shù)是與轉(zhuǎn)數(shù)的平方成比例。對(duì)于給出尺寸和構(gòu)造的電動(dòng)機(jī)，由安培/轉(zhuǎn)數(shù)來控制感應(yīng)系數(shù)，這里感應(yīng)系數(shù)是受限于在導(dǎo)體內(nèi)的最大電流和最大轉(zhuǎn)數(shù)，該導(dǎo)體可被足夠冷卻，而轉(zhuǎn)數(shù)可被適當(dāng)安裝在電動(dòng)機(jī)內(nèi)。對(duì)于電動(dòng)機(jī)，幾乎所有電控制單元（例如，三相橋式逆變器）都采用脈寬調(diào)制（PWM）電壓的一些形式，用于控制電動(dòng)機(jī)的扭矩。通過使用電動(dòng)機(jī)感應(yīng)系數(shù)達(dá)到所施加的脈沖電壓的平均數(shù)以驅(qū)動(dòng)所需的電流進(jìn)入電動(dòng)機(jī)線圈，PWM控制起作用。采用PWM控制，施加的電壓穿過電動(dòng)機(jī)的線圈繞組而被轉(zhuǎn)換。在這個(gè)開啟PWM控制的期間，電流在電動(dòng)機(jī)線圈內(nèi)以一定速率升高，該速率由它的感應(yīng)系數(shù)和所施加的電壓來支配。接著，在該電流已大量改變之前，需要關(guān)閉PWM控制，以致獲得對(duì)該電流的精確控制。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種的電動(dòng)機(jī)。本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)，包括：定子，具有兩個(gè)線圈組，被配置為產(chǎn)生所述電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)，每個(gè)線圈組包括多個(gè)子線圈組；以及兩個(gè)控制裝置，其中第一控制裝置是耦接于第一線圈組的多個(gè)子線圈組，而第二控制裝置是耦接于第二線圈組的多個(gè)子線圈組，每個(gè)控制裝置包括用于控制多個(gè)開關(guān)的操作的組件，這些開關(guān)用于控制在各自的多個(gè)子線圈組的電流以產(chǎn)生在每個(gè)子線圈組的磁場(chǎng)，以便在各自線圈組內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)子線圈組具有與其它一個(gè)或多個(gè)子線圈組基本不同的磁性相；其中，第一控制裝置和第二控制裝置均安裝在定子的后表面； 其中，所述第一控制裝置和所述第二控制裝置都位于所述電動(dòng)機(jī)內(nèi)鄰近于它們各自子線圈組的位置；其中，所述線圈組是以不同的角度圓周地安裝在圍繞所述定子的軸的位置，以各自的控制裝置圍繞所述定子的軸，所述控制裝置是以與各自線圈組的相同的角度被安裝在所述定子上。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，每個(gè)線圈組包括三個(gè)子線圈組。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述第一控制裝置和第二控制裝置都配置為驅(qū)動(dòng)帶有不同電壓脈沖的每個(gè)子線圈組。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述第一控制裝置和第二控制裝置都配置為采用脈寬調(diào)制來控制對(duì)于每個(gè)子線圈組的電壓。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述第一控制裝置和第二控制裝置都包括六個(gè)開關(guān)，被配置為三相橋，用于控制提供給各個(gè)子線圈組的電壓。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述第一控制裝置和第二控制裝置都具有：多個(gè)開關(guān)，安裝在第一電路板上；以及控制器，安裝在第二電路板上，被配置為控制在所述第一電路板上的多個(gè)開關(guān)的操作，以提供電壓到所述子線圈組。優(yōu)選地，本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)還包括：傳感器，被配置為檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置，以生成位置信號(hào)；所述第一控制裝置和第二控制裝置都被配置為采用所述的位置信號(hào)來控制電壓到各自的子線圈組。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述轉(zhuǎn)子包括多個(gè)磁體；所述傳感器被配置為通過檢測(cè)所述磁體的位置而確定所述轉(zhuǎn)子的位置。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，每個(gè)控制裝置包括：傳感器，被配置為檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置，以生成位置信號(hào)；每個(gè)控制裝置是被配置為采用各自的位置信號(hào)來控制電壓到各自的子線圈組。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，每個(gè)控制裝置包括：多個(gè)傳感器，被配置為檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置，以生成位置信號(hào)和所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的信號(hào)；每個(gè)控制裝置是被配置為采用各自的位置信號(hào)和方向信號(hào)來控制電壓到各自的子線圈組。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述第一控制裝置和第二控制裝置都被配置為接收扭矩需求的請(qǐng)求，并被配置為基于所述扭矩需求的請(qǐng)求來控制在子線圈組內(nèi)的電流。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，每個(gè)線圈組包括多個(gè)鄰近的線圈。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述第一控制裝置和第二控制裝置都被安裝在定子上。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述定子還包括散熱器，所述第一控制裝置和第二控制裝置都被安裝在所述散熱器上。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述第一控制裝置和第二控制裝置是通過通信接口耦接的，以允許所述第一控制裝置和第二控制裝置進(jìn)行通信。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述控制裝置被這樣配置，以致采用脈寬調(diào)制電壓控制方式來產(chǎn)生在每個(gè)線圈組內(nèi)的磁場(chǎng)。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述控制裝置被這樣配置，以致在所述第一線圈組的各自子線圈組內(nèi)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁性相角度是與在所述第二線圈組的各自子線圈組內(nèi)所產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁性相角度相同的。根據(jù)本專利技術(shù)所述的電動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步特征，所述控制裝置被這樣配置，以致用來產(chǎn)生在第一線圈組內(nèi)的磁場(chǎng)的脈寬調(diào)制電壓信號(hào)是相對(duì)于用來產(chǎn)生在第二線圈組內(nèi)的磁場(chǎng)的脈寬調(diào)制電壓信號(hào)而抵消的。根據(jù)本專利技術(shù)的一個(gè)方面，提供了一種的發(fā)電機(jī)。本專利技術(shù)所述的發(fā)電機(jī)，包括：定子，具有兩個(gè)線圈組，被配置為產(chǎn)生對(duì)于所述發(fā)電機(jī)的感應(yīng)電流，每個(gè)線圈組包括多個(gè)子線圈組；以及兩個(gè)控制裝置，其中第一控制裝置是耦接于第一線圈組的多個(gè)子線圈組，而第二控制裝置是耦接于第二線圈組的多個(gè)子線圈組，每個(gè)控制裝置包括用于控制多個(gè)開關(guān)的操作的組件，這些開關(guān)用于從所述感應(yīng)電流中產(chǎn)生變化的電壓；其中本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種電動(dòng)機(jī)，包括：定子，具有兩個(gè)線圈組，被配置為產(chǎn)生所述電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)，每個(gè)線圈組包括多個(gè)子線圈組；以及兩個(gè)控制裝置，其中第一控制裝置是耦接于第一線圈組的多個(gè)子線圈組，而第二控制裝置是耦接于第二線圈組的多個(gè)子線圈組，每個(gè)控制裝置包括用于控制多個(gè)開關(guān)的操作的組件，這些開關(guān)用于控制在各自的多個(gè)子線圈組的電流以產(chǎn)生在每個(gè)子線圈組的磁場(chǎng)，以便在各自線圈組內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)子線圈組具有與其它一個(gè)或多個(gè)子線圈組基本不同的磁性相；其中，第一控制裝置和第二控制裝置均安裝在定子的后表面；其中，所述第一控制裝置和所述第二控制裝置都位于所述電動(dòng)機(jī)內(nèi)鄰近于它們各自子線圈組的位置；其中，所述線圈組是以不同的角度圓周地安裝在圍繞所述定子的軸的位置，以各自的控制裝置圍繞所述定子的軸，所述控制裝置是以與各自線圈組的相同的角度被安裝在所述定子上。

【技術(shù)特征摘要】
2009.09.03 GB 0915356.01.一種電動(dòng)機(jī)，包括：定子，具有兩個(gè)線圈組，被配置為產(chǎn)生所述電動(dòng)機(jī)的磁場(chǎng)，每個(gè)線圈組包括多個(gè)子線圈組；以及兩個(gè)控制裝置，其中第一控制裝置是耦接于第一線圈組的多個(gè)子線圈組，而第二控制裝置是耦接于第二線圈組的多個(gè)子線圈組，每個(gè)控制裝置包括用于控制多個(gè)開關(guān)的操作的組件，這些開關(guān)用于控制在各自的多個(gè)子線圈組的電流以產(chǎn)生在每個(gè)子線圈組的磁場(chǎng)，以便在各自線圈組內(nèi)的一個(gè)或多個(gè)子線圈組具有與其它一個(gè)或多個(gè)子線圈組基本不同的磁性相；其中，第一控制裝置和第二控制裝置均安裝在定子的后表面；其中，所述第一控制裝置和所述第二控制裝置都位于所述電動(dòng)機(jī)內(nèi)鄰近于它們各自子線圈組的位置；其中，所述線圈組是以不同的角度圓周地安裝在圍繞所述定子的軸的位置，以各自的控制裝置圍繞所述定子的軸，所述控制裝置是以與各自線圈組的相同的角度被安裝在所述定子上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于：每個(gè)線圈組包括三個(gè)子線圈組。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述第一控制裝置和第二控制裝置都配置為驅(qū)動(dòng)帶有不同電壓脈沖的每個(gè)子線圈組。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述第一控制裝置和第二控制裝置都配置為采用脈寬調(diào)制來控制對(duì)于每個(gè)子線圈組的電壓。5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述第一控制裝置和第二控制裝置都包括六個(gè)開關(guān)，被配置為三相橋，用于控制提供給各個(gè)子線圈組的電壓。6.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，所述第一控制裝置和第二控制裝置都具有：多個(gè)開關(guān)，安裝在第一電路板上；以及控制器，安裝在第二電路板上，被配置為控制在所述第一電路板上的多個(gè)開關(guān)的操作，以提供電壓到所述子線圈組。7.根據(jù)前述任一權(quán)利要求所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，還包括：傳感器，被配置為檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置，以生成位置信號(hào)；所述第一控制裝置和第二控制裝置都被配置為采用所述的位置信號(hào)來控制電壓到各自的子線圈組。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于：所述轉(zhuǎn)子包括多個(gè)磁體；所述傳感器被配置為通過檢測(cè)所述磁體的位置而確定所述轉(zhuǎn)子的位置。9.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的電動(dòng)機(jī)，其特征在于，每個(gè)控制裝置包括：傳感器，被配置為檢測(cè)所述電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子的位置，以生成位置信號(hào)；每個(gè)控制裝置是被配置為采用各自的位置信號(hào)來控制電壓到各自的子線圈組。10.根據(jù)權(quán)利要求1至6之一所述的...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：李毅，魯珀特·柯比，喬納森·邁耶，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：普羅蒂恩電子有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：英國(guó);GB