电动机和发电机制造技术

一种电动机，包括：定子，具有两个线圈组，被配置为产生该电动机的磁场，每个线圈组包括多个子线圈组；以及两个控制装置，其中第一控制装置是耦接于第一线圈组的多个子线圈组，而第二控制装置是耦接于第二线圈组的多个子线圈组，每个控制装置是被配置为分别控制在各自的多个子线圈组的电流以产生在每个子线圈组的磁场，以便在各自线圈组内的一个或多个子线圈组具有与其它一个或多个子线圈组基本不同的磁性相；其中，第一控制装置和第二控制装置均安装在接近定子的位置。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电动机和发电机，尤其是涉及轮内电动机和轮内发电机。
技术介绍
发电机系统通常包括电动机和控制单元，该控制单元被配置为控制该电动机的电力。已知的电动机类型的例子包括：感应电动机、同步无刷永磁电动机、转换磁阻电动机和线性电动机。在商业舞台上，三相电动机是可用的最普通类型的电动机。三相电动机通常包括三个线圈组，其中每个线圈组是被配置为产生一个与交流电压的三个相位之一相关联的磁场。为增加在电动机内形成的磁极的数量，每个线圈组通常有一定数量的子线圈组，它们被分布在该电动机的周边，且被驱动为产生一个旋转的磁场。通过图1可见，显示了一个典型的三相电动机10，它具有三个线圈组14、16、18。每个线圈组包括四个子线圈组，它们是串联连接的。相应地，对于给定的线圈组，由各自子线圈组产生的磁场具有共同的相。一个三相电动机的三个线圈组通常被构造为三角形或Y字形构型，三角形构型可参见图2，而Y字形构型可参见图3。对于具有直流电电源的三相电动机的控制单元通常包括三相桥式逆变器，该逆变器产生三相电压电源，用于驱动该电动机。每个电压相是被分别应用于该电动机的各自的线圈组。三相桥式逆变器包括一定数量的变换装置，例如，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关等的功率电开关。然而，功率电开关通常会产生转换损失和传导损失。包括转换损失和传导损失在内，总的损失是与功率的平方成比例的。对于电动机和换流器，这样会导致严重的热管理问题，因为例如双倍的电力会导致增加四倍的热损失。抽取该热量而不提高装置的温度至它的安全操作水平之上，这成为该装置能处理的电力的限制因素。实际上，目前的较大的电力设备具有内在的例如500A的电流处理能力，由于热约束问题而被限制到200A。对于带有给定的额定功率的传统的三相电动机，如果想得到较大的额定功率，这可通过生产带有较大直径的电动机来获得。对于较大的电动机直径，转子的圆周速度随着给出的角速度而增加。对于给出的电源电压，这需要电动机线圈具有减少的转数。这是因为感应电压是转子的圆周速度和在线圈内的转数的函数。该感应电压必须总是处于电源电压或者低于电源电压。然而，在线圈内的减少的转数导致对于该电动机的减少的感应系数，因为该电动机的感应系数是与转数的平方成比例。对于给出尺寸和构造的电动机，由安培/转数来控制感应系数，这里感应系数是受限于在导体内的最大电流和最大转数，该导体可被足够冷却，而转数可被适当安装在电动机内。对于电动机，几乎所有电控制单元（例如，三相桥式逆变器）都采用脉宽调制（PWM）电压的一些形式，用于控制电动机的扭矩。通过使用电动机感应系数达到所施加的脉冲电压的平均数以驱动所需的电流进入电动机线圈，PWM控制起作用。采用PWM控制，施加的电压穿过电动机的线圈绕组而被转换。在这个开启PWM控制的期间，电流在电动机线圈内以一定速率升高，该速率由它的感应系数和所施加的电压来支配。接着，在该电流已大量改变之前，需要关闭PWM控制，以致获得对该电流的精确控制。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种的电动机。本专利技术所述的电动机，包括：定子，具有两个线圈组，被配置为产生所述电动机的磁场，每个线圈组包括多个子线圈组；以及两个控制装置，其中第一控制装置是耦接于第一线圈组的多个子线圈组，而第二控制装置是耦接于第二线圈组的多个子线圈组，每个控制装置包括用于控制多个开关的操作的组件，这些开关用于控制在各自的多个子线圈组的电流以产生在每个子线圈组的磁场，以便在各自线圈组内的一个或多个子线圈组具有与其它一个或多个子线圈组基本不同的磁性相；其中，第一控制装置和第二控制装置均安装在定子的后表面； 其中，所述第一控制装置和所述第二控制装置都位于所述电动机内邻近于它们各自子线圈组的位置；其中，所述线圈组是以不同的角度圆周地安装在围绕所述定子的轴的位置，以各自的控制装置围绕所述定子的轴，所述控制装置是以与各自线圈组的相同的角度被安装在所述定子上。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，每个线圈组包括三个子线圈组。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述第一控制装置和第二控制装置都配置为驱动带有不同电压脉冲的每个子线圈组。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述第一控制装置和第二控制装置都配置为采用脉宽调制来控制对于每个子线圈组的电压。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述第一控制装置和第二控制装置都包括六个开关，被配置为三相桥，用于控制提供给各个子线圈组的电压。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述第一控制装置和第二控制装置都具有：多个开关，安装在第一电路板上；以及控制器，安装在第二电路板上，被配置为控制在所述第一电路板上的多个开关的操作，以提供电压到所述子线圈组。优选地，本专利技术所述的电动机还包括：传感器，被配置为检测所述电动机的转子的位置，以生成位置信号；所述第一控制装置和第二控制装置都被配置为采用所述的位置信号来控制电压到各自的子线圈组。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述转子包括多个磁体；所述传感器被配置为通过检测所述磁体的位置而确定所述转子的位置。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，每个控制装置包括：传感器，被配置为检测所述电动机的转子的位置，以生成位置信号；每个控制装置是被配置为采用各自的位置信号来控制电压到各自的子线圈组。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，每个控制装置包括：多个传感器，被配置为检测所述电动机的转子的位置，以生成位置信号和所述转子的旋转方向的信号；每个控制装置是被配置为采用各自的位置信号和方向信号来控制电压到各自的子线圈组。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述第一控制装置和第二控制装置都被配置为接收扭矩需求的请求，并被配置为基于所述扭矩需求的请求来控制在子线圈组内的电流。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，每个线圈组包括多个邻近的线圈。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述第一控制装置和第二控制装置都被安装在定子上。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述定子还包括散热器，所述第一控制装置和第二控制装置都被安装在所述散热器上。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述第一控制装置和第二控制装置是通过通信接口耦接的，以允许所述第一控制装置和第二控制装置进行通信。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述控制装置被这样配置，以致采用脉宽调制电压控制方式来产生在每个线圈组内的磁场。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述控制装置被这样配置，以致在所述第一线圈组的各自子线圈组内所产生的磁场的磁性相角度是与在所述第二线圈组的各自子线圈组内所产生的磁场的磁性相角度相同的。根据本专利技术所述的电动机的进一步特征，所述控制装置被这样配置，以致用来产生在第一线圈组内的磁场的脉宽调制电压信号是相对于用来产生在第二线圈组内的磁场的脉宽调制电压信号而抵消的。根据本专利技术的一个方面，提供了一种的发电机。本专利技术所述的发电机，包括：定子，具有两个线圈组，被配置为产生对于所述发电机的感应电流，每个线圈组包括多个子线圈组；以及两个控制装置，其中第一控制装置是耦接于第一线圈组的多个子线圈组，而第二控制装置是耦接于第二线圈组的多个子线圈组，每个控制装置包括用于控制多个开关的操作的组件，这些开关用于从所述感应电流中产生变化的电压；其中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电动机，包括：定子，具有两个线圈组，被配置为产生所述电动机的磁场，每个线圈组包括多个子线圈组；以及两个控制装置，其中第一控制装置是耦接于第一线圈组的多个子线圈组，而第二控制装置是耦接于第二线圈组的多个子线圈组，每个控制装置包括用于控制多个开关的操作的组件，这些开关用于控制在各自的多个子线圈组的电流以产生在每个子线圈组的磁场，以便在各自线圈组内的一个或多个子线圈组具有与其它一个或多个子线圈组基本不同的磁性相；其中，第一控制装置和第二控制装置均安装在定子的后表面；其中，所述第一控制装置和所述第二控制装置都位于所述电动机内邻近于它们各自子线圈组的位置；其中，所述线圈组是以不同的角度圆周地安装在围绕所述定子的轴的位置，以各自的控制装置围绕所述定子的轴，所述控制装置是以与各自线圈组的相同的角度被安装在所述定子上。

【技术特征摘要】
2009.09.03 GB 0915356.01.一种电动机，包括：定子，具有两个线圈组，被配置为产生所述电动机的磁场，每个线圈组包括多个子线圈组；以及两个控制装置，其中第一控制装置是耦接于第一线圈组的多个子线圈组，而第二控制装置是耦接于第二线圈组的多个子线圈组，每个控制装置包括用于控制多个开关的操作的组件，这些开关用于控制在各自的多个子线圈组的电流以产生在每个子线圈组的磁场，以便在各自线圈组内的一个或多个子线圈组具有与其它一个或多个子线圈组基本不同的磁性相；其中，第一控制装置和第二控制装置均安装在定子的后表面；其中，所述第一控制装置和所述第二控制装置都位于所述电动机内邻近于它们各自子线圈组的位置；其中，所述线圈组是以不同的角度圆周地安装在围绕所述定子的轴的位置，以各自的控制装置围绕所述定子的轴，所述控制装置是以与各自线圈组的相同的角度被安装在所述定子上。2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：每个线圈组包括三个子线圈组。3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于：所述第一控制装置和第二控制装置都配置为驱动带有不同电压脉冲的每个子线圈组。4.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于：所述第一控制装置和第二控制装置都配置为采用脉宽调制来控制对于每个子线圈组的电压。5.根据权利要求3或4所述的电动机，其特征在于：所述第一控制装置和第二控制装置都包括六个开关，被配置为三相桥，用于控制提供给各个子线圈组的电压。6.根据前述任一权利要求所述的电动机，其特征在于，所述第一控制装置和第二控制装置都具有：多个开关，安装在第一电路板上；以及控制器，安装在第二电路板上，被配置为控制在所述第一电路板上的多个开关的操作，以提供电压到所述子线圈组。7.根据前述任一权利要求所述的电动机，其特征在于，还包括：传感器，被配置为检测所述电动机的转子的位置，以生成位置信号；所述第一控制装置和第二控制装置都被配置为采用所述的位置信号来控制电压到各自的子线圈组。8.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于：所述转子包括多个磁体；所述传感器被配置为通过检测所述磁体的位置而确定所述转子的位置。9.根据权利要求1至6之一所述的电动机，其特征在于，每个控制装置包括：传感器，被配置为检测所述电动机的转子的位置，以生成位置信号；每个控制装置是被配置为采用各自的位置信号来控制电压到各自的子线圈组。10.根据权利要求1至6之一所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：李毅，鲁珀特·柯比，乔纳森·迈耶，
申请(专利权)人：普罗蒂恩电子有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB