带有存储器的数控马达装置制造方法及图纸

带有存储器的数控马达装置(1)包括定子和具有旋转轴线的飞轮(10)，飞轮可旋转地安装在旋转电机的轴(60)上，且具有安装于其上的至少第一组磁性线圈(13)；具有旋转轴线的感应转子(20)，其与飞轮的第一组磁性线圈磁性连通地安装在所述轴上，以便第一组磁性线圈处的磁通量的变化在感应转子中感应出电流。至少一组第二磁性线圈(12)与感应转子(20)磁性连通地布置在定子上。控制器(30)控制电功率从飞轮(10)向第二组磁性线圈(12)的供应，从而迫使感应转子(20)加速或减速，借此感应转子(20)适合于经第一组磁性线圈(13)接收来自飞轮(10)和来自第二组磁性线圈(12)的电功率。

Numerically controlled motor device with memory

Numerical control motor device with memory (1) comprises a stator and a flywheel with an axis of rotation (10), the flywheel is rotatably mounted on the rotating shaft of the motor (60), and has at least a first set of magnetic coils mounted thereon; (13) induction rotor with an axis of rotation (20), and the the first group of magnetic coil magnetic flywheel connected are mounted on the shaft, so that the magnetic flux change at the first set of magnetic coils in the rotor induction induced current. At least one set of second magnetic coils (12) is arranged in magnetic contact with the induction rotor (20) in a magnetic manner. The controller (30) controls electric power from the flywheel (10) to second sets of magnetic coils (12) supply, thus forcing the induction rotor (20) acceleration or deceleration, this induction rotor (20) for the first set of magnetic coil (13) is received from the flywheel (10) and from second groups of magnetic coils (12 the electric power).

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有存储器的数控马达装置
本专利技术涉及带有存储器的数控马达装置，它用于利用和储存来自减速旋转机械的能量，并且当旋转机械加速时再次以高容量供应能量。本专利技术主要是为汽车比赛发动机(例如用在F1中的)而开发的，因此主要用这些术语来描述。但是，可以预见本专利技术还有其他应用，例如在混合动力汽车、运输设备(例如卡车，公共汽车，火车和飞机)中以及在风力涡轮机中的电力生产中。本专利申请涉及申请人分别于2014年6月30日和2014年8月28日提交的相应的澳大利亚临时专利申请No.2014902498和No.2014903414，以及于2015年6月29日提交的名称为“AnInternalCombustionEngineHeatEnergyRecoverySystem(内燃机热能回收系统)”的相应的国际专利申请(PCT)，其全部内容通过引用被结合于此。
技术介绍
能源、尤其是油基燃料(例如驱动大部分陆上、海上或空中交通工具的汽油和柴油)的价格正在稳定地增加。大部分经济受运输费上升的影响，并且政府不断地提出更严格的环境标准以控制排放。因此，相当多的努力和投资进入混合动力交通工具的研发。这些交通工具使用内燃机作为主动力源，伴以电动机增强动力。近期的其他进展包括纯电动汽车，其性能目前堪比汽油车和柴油车。但是，用于驱动交通工具的电功率被储存在电池组中，而电池组笨重、昂贵且具有有限的存储容量。因此电动交通工具的工作范围受到限制，并且这限制了这些交通工具的主流应用。大部分混合动力/电动交通工具在交通量大的城市环境中工作，导致交通工具有规律的停止和启动。使交通工具减速的常规方法是使用盘式或者鼓式制动器，该等制动器使用摩擦垫使交通工具减速。大量能源在减速过程中作为热量被消耗，实际上是被浪费。当交通工具减速并且使用再生制动以回收一定比例的在刹车时被浪费的能源时，混合动力交通工具能够将其电动机作为发电机来操纵，储存它，然后在交通工具加速时，用它来驱使交通工具。但是，储存的量受到电池组瞬时容量的限制，并且发电机中变化的磁通量以低速减小到无效的水平，这意味着只有较小比例的总热能可以被利用并且以较高的速度被储存。一加速，电动机从静止起动时具有大的瞬时扭矩，这被称为“锁定转子”扭矩。这一起动扭矩大于从静止起动时由内燃机提供的扭矩。混合动力模式下交通工具最有效的操作配置是主要使用电动机以使交通工具从静止加速，然后切换到主要以高速使用发动机。然后电动机被调试到较低的速度，而发动机被调试到高速。结合使用时，内燃机和电动机可以产生燃料高效且具有甚高性能的交通工具。F1的2014新规则允许使用“MGU-K”和“MGU-H”系统以分别从减速的交通工具的传动中直接回收动能和从发动机排气中回收热能，并且使用该能源以直接驱动交通工具，直接或者电驱动涡轮增压器，并且与常规的涡轮增压器相比，提前将更多的空气引入到发动机内，以减少“涡轮延迟”。这些新开发的赛车表现良好。但是，仍然需要以更高的容量回收损失的能量，同时提高交通工具的效率和性能。
技术实现思路
专利技术目的本专利技术的目标在于基本上满足上述需要。专利技术概要此处公开了一种带有存储器的数控马达装置，包括：定子；具有旋转轴线的飞轮，所述飞轮可旋转地安装在旋转电机的轴上并且具有安装在其上的至少第一组磁性线圈；具有旋转轴线的感应转子，该感应转子与飞轮的第一组磁性线圈磁性连通地安装在该轴上，以便第一组磁性线圈处的磁通量的变化在感应转子中感应出电流；与感应转子磁性连通地安装在定子上的至少一组第二磁性线圈；以及第一控制器，其用于控制电功率从飞轮向第二组磁性线圈的供应，从而迫使感应转子加速或者减速；借此感应转子适合于经第一组磁性线圈接收来自飞轮和来自第二组磁性线圈的电功率。优选，该轴是驱动轴。因此该装置有利地利用旋转电机(即，高速旋转的飞轮)来储存能量(机械地和磁性地)，并用该能量提供明显更大的功率和扭矩给马达的感应转子和轴。当用在减速的交通工具中时，功率从马达的感应转子被直接馈送到飞轮以使之加速。当感应转子减速到非常低的水平时，飞轮仍然以高速旋转并且能提供大量的变化磁通量，根据再生制动或者交通工具加速，这可以转化为大量负的或者正的扭矩。在再生制动下，由于飞轮总在旋转并且不断地提供大量的变化磁通量，因此当交通工具减速到停下时，可以利用更多的制动能来停止。结果是常规的机械交通工具制动可以被小型化，甚至被主要用作该装置的备用装置，以保安全。在交通工具加速时，该装置能够以比常规马达高得多的爆发力提供扭矩和功率，所述常规马达以高锁定转子电流开始运转。相比之下，带有存储器的数控马达装置的功率输出增加，而没有过高的锁定转子电流以及与之相关的能量损耗和热量散发。所述的第二组磁性线圈经受的磁通量和相关的电功率的角速度ωRF等于感应转子的速度ωR相对于飞轮的角速度ωF，并且取决于方程：ωRF＝ωR-ωF控制发送给第二组磁性线圈的功率的励磁频率，以控制在飞轮和感应转子之间传输的功率，从而如果可控功率的频率领先于第二组磁性线圈经受的功率，则加载(加速)飞轮，否则如果所述可控功率的频率滞后于第二组磁性线圈经受的功率，则释放(减速)飞轮。控制器在第二组磁性线圈馈送电压和频率电信号，例如10kW的功率，从而控制飞轮的加载或者释放的速度。包含在飞轮的旋转惯性和磁性场中的大容量存储器提供例如20kW的爆发容量，以使得在加速时，第一组飞轮线圈可以馈送20kW到转子内，而第二组磁性线圈可以馈送10kW到转子内，最终结果是30kW或者常规电动机可以提供的典型功率10kW的三倍，尤其是在以非常高的扭矩静止时。当主要作为发电机工作时，机械功率以变速传输到转子。控制飞轮的速度确定了第二组磁性线圈所产生的功率的频率和角速度，从而以基本上固定的频率和电压提供电功率，以备消耗或者不用功率调节器连接到电网。这可以为发电潜在地提供好处，特别是在大的再生能源生成系统中。例如，与通常与切换的功率调节器有关的方法相比，可以以很小的谐频生产低成本、高质量的电，而不需要功率因数补偿。可以连接大型多兆瓦发电机的网络，并进行数字控制，以解决与电网有关的问题，例如电压下降、电压过低、停电和功率因数。在一个实施方式中，驱动轴是交通工具的驱动轴。在另一个实施方式中，驱动轴适合于驱动压缩机。优选，在飞轮上设置第三组磁性线圈，并且与第一控制器电连通，以向飞轮传输电功率和从飞轮传输电功率。优选，该装置还包括外部电功率存储装置，所述第一控制器适合于将电功率从外部电功率存储装置供应到飞轮或者将储存在飞轮中的电功率传输到外部电功率存储装置，第一控制器适合于通过控制供应到第三组磁性线圈的功率的量来控制飞轮的转速。优选，该装置还包括适合于经第二组磁性线圈向感应转子供应电功率的第二控制器。优选，第一控制器和第二控制器中每一个都是数控切换无刷马达控制器。优选，第一控制器和第二控制器都包括感应转子位置传感器和感应转子速度传感器。更优选，第一控制器和第二控制器都包括至少一个旋转编码器和/或磁性霍尔传感器。优选，第一控制器和第二控制器相互电连通。优选，该装置包括连接到定子的第四组磁性线圈，所述第四组磁性线圈与外部电功率存储装置电连通，以经第三组磁性线圈向飞轮传输电功率或者从飞轮传输电功率。优选，外部电功率存储装置是电池组或者超级本文档来自技高网...

【技术保护点】
带有存储器的数控马达装置，包括：定子；具有旋转轴线的飞轮，所述飞轮可旋转地安装在旋转电机的轴上，并且具有安装在其上的至少第一组磁性线圈；具有旋转轴线的感应转子，所述感应转子与飞轮的第一组磁性线圈磁性连通地安装在所述轴上，以便第一组磁性线圈处的磁通量的变化在感应转子中感应出电流；与感应转子磁性连通地安装在定子上的至少一组第二磁性线圈；和第一控制器，用于控制电功率从飞轮向第二组磁性线圈的供应，从而迫使感应转子加速或减速；借此感应转子适合于经第一组磁性线圈接收来自飞轮的电功率，并适合于接收来自第二组磁性线圈的电功率。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.06.30 AU 20149024951.带有存储器的数控马达装置，包括：定子；具有旋转轴线的飞轮，所述飞轮可旋转地安装在旋转电机的轴上，并且具有安装在其上的至少第一组磁性线圈；具有旋转轴线的感应转子，所述感应转子与飞轮的第一组磁性线圈磁性连通地安装在所述轴上，以便第一组磁性线圈处的磁通量的变化在感应转子中感应出电流；与感应转子磁性连通地安装在定子上的至少一组第二磁性线圈；和第一控制器，用于控制电功率从飞轮向第二组磁性线圈的供应，从而迫使感应转子加速或减速；借此感应转子适合于经第一组磁性线圈接收来自飞轮的电功率，并适合于接收来自第二组磁性线圈的电功率。2.如权利要求1所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述轴是驱动轴。3.如权利要求1或2所述的带有存储器的数控马达装置，其中，由所述第二组磁性线圈经受的磁通量和相关的电功率的角速度ωRF等于感应转子的速度ωR相对于飞轮的角速度ωF，并取决于方程：ωRF＝ωR-ωF。4.如权利要求1-3中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述驱动轴是交通工具的驱动轴。5.如权利要求1-3中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述驱动轴适合于驱动压缩机。6.如权利要求1-5中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，其中，第三组磁性线圈设置在所述飞轮上并且与第一控制器电连通，以向所述飞轮传输电功率和从所述飞轮传输电功率。7.如权利要求1-6中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，还包括外部电功率存储装置，所述第一控制器适合于将电功率从外部电功率存储装置供应到飞轮或者将储存在飞轮中的电功率传输到外部电功率存储装置，所述第一控制器适合于通过控制供应到第三组磁性线圈的功率的量来控制飞轮的转速。8.如权利要求1-7中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，还包括适合于经第二组磁性线圈向感应转子供应电功率的第二控制器。9.如权利要求8所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述第一控制器和所述第二控制器中每一个都是数控转换无刷马达控制器。10.如权利要求8或9中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述第一控制器和所述第二控制器都包括感应转子位置传感器和感应转子速度传感器。11.如权利要求8-10中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述第一控制器和所述第二控制器包括至少一个旋转编码器和/或磁性霍尔传感器。12.如权利要求8-11中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，其中所述第一控制器和所述第二控制器相互电连通。13.如权利要求6所述的带有存储器的数控马达装置，还包括连接到定子的第四组磁性线圈，所述第四组磁性线圈与所述外部电功率存储装置电连通，以经所述第三组磁性线圈向飞轮传输电功率或者从飞轮传输电功率。14.如权利要求7所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述外部电功率存储装置是电池组或者超级电容器。15.如权利要求1-14中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，还包括至少一个连接到定子的轴承，用于支撑绕其旋转轴线受控制地旋转的飞轮。16.如权利要求1-15中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，其中，磁性线圈是永磁体。17.如权利要求1-15中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，其中，磁性线圈是感应线圈。18.如权利要求2所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述驱动轴具有旋转轴线，并且该装置包括至少一个连接到定子的轴承，用于支撑绕其旋转轴线受控制地旋转的驱动轴。19.如权利要求13所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述第一组磁性线圈、所述第二组磁性线圈、所述第三组磁性线圈和所述第四组磁性线圈以及所述感应转子布置成径向磁通结构。20.如权利要求13所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述第三组线圈和所述第四组线圈能够布置成横向磁通结构。21.如权利要求1-20中任一项所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述定子包括围绕装置部件的外壳。22.如权利要求21所述的带有存储器的数控马达装置，其中，所述外壳...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·J·厄奇，
申请(专利权)人：先端混合动力私人有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU