无线供电的电动机制造技术

一种用于控制电动机的方法和装置。通过传输线圈和绕组之间的无线磁性耦合将电力传输到电动机的绕组。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开总体上涉及电动机(electric motor)以及控制电动机。更特别地，本公开涉及无线控制电动机并提供电力到电动机。
技术介绍
电动机是将电力转化为机械动力的装置。电动机可用于各种应用。例如，在没有限制的情况下，电动机可用于驱动风机、泵、工具、磁盘驱动器、钻头以及其他类型的装置。电动机可用在各种环境中。例如，电动机可用于各种固定和移动平台的应用，诸如航空器和其他交通工具。电动机可用在航空器上以对航空器执行各种功能。例如，在没有限制的情况下，航空器上的电动机可用于移动飞行控制面(flight control surface)、抬升和降低起落架以及对航空器执行其他功能。常规电动机包括围绕高导磁芯(high magnetic permeability core)的绕组(winding)和转子。电动机绕组内适当控制的电流促使芯磁化且促使转子运动。通过适当的机械连接至转子而从电动机获取机械动力。在典型的电动机中，通过开关系统将配线的电力从合适的电源提供到电动机绕组。由控制器来控制开关系统中的开关装置，以通过合适方式控制电动机绕组内的电流来运行电动机。例如，在没有限制的情况下，可使用一个或多个微控制器或其他合适的装置实施控制器。以控制方式向电动机绕组提供电力的开关系统，控制器以及相关电子器件和配线增加了电动机的重量和体积。此外，将电力引入电动机绕组的各种电子器件消耗电力且产生热量。这些电子部件对电动机的重量、体积、能量消耗以及温度的影响会限制电动机可在其中使用的应用。因此，需要一种考虑到上述讨论的问题中的至少一些问题以及其他可能问题的方法和装置。
技术实现思路
本专利技术的实施方式提供了一种控制电动机的方法。通过传输线圈(transmission coil)和绕组之间的无线磁性耦合将电力传输到电动机的绕组。本公开的实施方式还提供了一种包括转子和多个绕组的电动机。多个绕组中的每一个具有不同的谐振频率(resonant frequency)。本公开的实施方式还提供了一种包括电力发送器(power transmitter)和控制器的装置。电力发送器被配置为通过耦接至绕组的无线磁性耦合(wireless magnetic coupling)将电力传输到电动机的绕组。控制器被配置为控制电力发送器以控制向绕组传输电力的定时(timing)。这些特征和功能在本公开的各个实施方式中被单独实现或与其他的实施方式相结合，可参考下面的描述和附图获取其他实施方式中的另外的细节。附图说明在所附的权利要求中阐述了示例性实施方式的新颖特征认定的特点。然而，结合附图阅读时，优选地参考本公开的示例性实施方式的详细描述来了解示例性实施方式、优选的使用方式、另外的目的以及特征，其中：图1为根据示例性实施方式的电动机环境的方块图的示图；图2为根据示例性实施方式的无线地控制和提供电力到电动机的示图；图3为根据示例性实施方式的用于电动机的传输线圈和绕组的示意性电路图的示图；图4为根据示例性实施方式的用于确定电动机转子的位置的表格的示图；并且图5为根据示例性实施方式的用于确定电动机转子的运动的波形图的示图。具体实施方式不同的示例性实施方式认同到并且将多个不同因素考虑在内。在本文中所使用的参考术语“多个”是指一个或多个术语。例如，“多个不同的因素”指一个或多个不同的因素。不同的示例性实施方式认同并且考虑到诸如电动机控制器和开关系统的用于向电动机的绕组提供电力的电子部件、增加整个电动机系统的重量、体积、能耗以及热量。冷却系统可用于冷却电动机的电子部件。这种情况下，冷却系统进一步增加了电动机系统的重量、体积以及能耗。电动机的电源可以是电动机系统的物理上最大的部分。在一些情况下，电源的体积可能大于电动机本身的体积。不同的示例性实施方式还认同并且考虑到在电动机的不当操作导致灾难性系统故障的多个应用中使用单台电动机来控制向电动机提供电力是不够的。例如，通过控制器进行的电动机的不正确操作可能破坏电动机至无法修复。因此，对于一些应用，可能需要电动机控制的冗余系统(more redundant system)。例如，在没有限制的情况下，可同时使用几个控制器处理控制电动机操作的控制规则。如果其中一台控制器错误地处理控制规则，通过其他控制器维持电动机的正确操作。尽管这种冗余系统是鲁棒性的，但使用多台控制器增加了电动机系统的体积、重量、能量消耗以及热量。因此，对于需要小体积、小重量、低能耗以及低热量的一些应用，控制器冗余是不可行的。不同的示例性实施方式还认同并且考虑到电动机的电子部件对电动机系统的体积、重量、能耗以及热量的影响可能限制在各种应用中使用电动机的灵活性这一点。例如，没有限制的情况下，电动机系统的体积和热量可能阻止电动机在某些飞行控制应用、医学植入应用或受益于电动机使用的其他应用中的使用。不同的示例性实施方式还认同并且考虑到使用较复杂的电路和昂贵部件可能减小电动机电子部件的体积和重量这一点。然而，使用这种复杂的电路和昂贵部件增加了电动机系统的成本。不同的示例性实施方式还认同并且考虑到电动机产生电磁干扰这一点。例如，电磁干扰可由电动机内的绕组和永久磁铁产生。如果电子器件的位置极为贴近电动机的电磁干扰产生部件，电磁干扰可引起控制电动机运行的电子器件产生误差。屏蔽电路、阻尼电路或两者可用于减少电磁干扰对电动机的电子部件的影响。然而，增加这种屏蔽或阻尼电路进一步增加了电动机系统的体积和重量。不同的示例性实施方式还认同并且考虑到电动机的相对昂贵的电子部件在严酷的环境，诸如辐射、化学和生物活性环境下易损坏这一点。因此，必须忍受这种严酷环境的电动机需要昂贵的保护措施，诸如，屏蔽、密封、以及绝缘材料。然而，使用这种保护措施进一步增加了电动机系统的体积和重量。可替换地，恶劣环境下的屏障的相对侧，电动机的其他电子部件可放置于恶劣环境中。屏障可被配置为包含恶劣环境或以其他方式将电动机的电子部件与恶劣环境相分离。这种情况下，可钻孔或以其他方式在屏障上形成孔，这样配线可从电动机的电子部件绕到恶劣环境下的电动机的其他部件。然而，增加这种屏障进一步增加了系统的体积和重量，而且在屏障上形成的孔增加了恶劣环境下泄露的风险。因此，示例性实施方式提供了一种通过电动机传输线圈和绕组之间的无线磁性耦合将电力传输至电动机绕组来控制电动机的方法和装置。例如，可通过电动机绕组和具有跟绕组相同谐振频率的传输线圈之间的谐振感应耦合将电力传输到电动机的绕组。示例性实施方式允许电动机的电子部件(诸如控制器和开关系统)所处的位置不同于电动机的绕组和转子的位置。示例性实施方式允许电动机系统的体积、重量、能耗以及热量在电动机产生机械动力的位置减少。因此，示例性实施方式允许在可使用电动机的应用中增加灵活性。示例性实施方式还解决了保护电动机的电子部件免于电动机产生的电磁干扰的影响的问题。根据示例性实施方式，电动机的电子部件可位于远离电动机的电磁干扰产生部件足够的距离的位置处，这样就会减少或消除电子部件的电磁干扰的不良影响。示例性实施方式还解决了必须保护或抛弃恶劣环境中运行的电动机的相对昂贵和易损坏的电子部件。根据示例性实施方式，可安置电动机以供在这种恶劣环境中使用。然而，电动机的较易损坏的控制器、开关系统和电源可被安置在本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种控制电动机的方法，包括：通过传输线圈与所述电动机的绕组之间的无线磁性耦合将电力传输至所述绕组。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.03.06 US 14/199,2721.一种控制电动机的方法，包括：通过传输线圈与所述电动机的绕组之间的无线磁性耦合将电力传输至所述绕组。2.根据权利要求1所述的方法，进一步包括：以所述绕组的谐振频率将所述电力传输至所述绕组。3.根据权利要求2所述的方法，进一步包括：以与所述电动机的第一绕组的谐振频率相对应的第一频率将所述电力传输至所述绕组；以与所述电动机的第二绕组的谐振频率相对应的第二频率将所述电力传输至所述绕组，并且其中，所述第一频率和所述第二频率为不同的频率。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述第一频率和所述第二频率不是彼此的谐频。5.根据权利要求1至2中任一项所述的方法，进一步包括：通过确定所述电动机的转子的位置对所述传输线圈的电感的影响来确定所述转子的位置；并且响应于所述转子的位置，通过所述传输线圈控制传输所述电力的定时。6.根据权利要求1、2或5中任一项所述的方法，进一步包括:通过确定所述转子的运动对通过所述传输线圈获取的电力的影响来确定所述电动机的转子的运动；并且响应于所述转子的运动，通过所述传输线圈控制传输所述电力的定时。7.一种电动机，包括：转子；以及多个绕组，其中，所述多个绕组中的每一个具有不同的谐振频率。8.根据权利要求7所述的电动机，所述多个绕组的谐振频率不是彼此的谐频。9.根据权利要求7至8中任一项所述的电动机，其中，所述多个绕组的谐振频率彼此相差大于所述多个绕组中的每一个的谐振峰值的带宽。10.根据权利要求7至9中任一项所述的电动机，其中，所述多个绕组的一个绕组的谐振频率与向所述电动机无线传输电力的频率匹配。11.根据权利要求10所述的电动机，进一步包括连接到所述一个绕组的电容器，其中，选择所述电容器的电容值使得所述一个绕组的谐振频率与向所述电动机无线传输电力的频率匹配。12.根据权利要求11所述的电动机，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：朋·曾，布赖恩·J·蒂洛森，
申请(专利权)人：波音公司，
类型：发明
国别省市：美国;US