超通量飞轮马达系统技术方案

一种超通量飞轮马达系统包括转子组件和联接到所述转子组件的多个永磁体。定子组件被可旋转地联接到转子组件并且具有芯部、从所述芯部径向延伸的多个齿、以及一个或多个绕组，每个绕组包括缠绕在齿上以与永磁体相互作用的线圈。飞轮壳体容纳有飞轮，所述飞轮壳体包括框架、以及一个或多个常平架。所述飞轮设置成邻近于所述定子和所述转子组件，所述飞轮响应于所述转子组件的旋转，以围绕旋转轴旋转并经由一个或多个常平架进动。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】要求优先权本申请要求2013年8月7日提交的美国临时专利申请号no.61/863,210的权益。
本专利技术的实施方式总体涉及运输车辆，并且更具体地涉及车辆功率平衡和稳定系统。
技术介绍
随着对如混合动力车、电动车和燃料电池车的替代车辆的需求增加，现有技术方案已经成为设计车辆效率的限制因素。例如，电动车利用用于推进的电动马达。一些车辆利用用于稳定目的的陀螺装置。然而，利用电动马达和陀螺装置的车辆增大了用于其电源方案所需要的空间。附图说明通过参照以下附图，对本专利技术的非限制性的且非穷尽的实施方式进行了描述，其中，除非另有说明，在各图中相似的附图标记指代相似的部件。应当理解的是，以下附图可以不按比例绘制。如下为某些细节和实现方式的描述，其包括对可描绘下文中所描述的一些或所有的实施方式的附图的描绘，以及本文中所呈现的创新性概念的其它潜在的实施方式或实现方式的讨论。将在下文中提供本专利技术的实施方式的概述，随后参照附图进行更详细地描述，其中：图1示出了可以包含本专利技术的实施方式的成直线的两轮车辆；图2A示出了根据本专利技术的实施方式的超通量飞轮马达系统；图2B示出了本专利技术的实施方式；图3示出了根据本专利技术的实施方式的在超通量飞轮马达系统中使用的飞轮；图4示出了根据本专利技术的实施方式的在超通量飞轮马达系统中使用的飞轮；图5示出了根据本专利技术的实施方式的在超通量飞轮马达系统中使用的飞轮；图6示出具有外部转子组件的双模式马达；图7示出根据本专利技术的实施方式的具有内部转子组件的双模式马达。具体实施方式本专利技术的实施方式描述了利用转子组件、联接至转子组件的多个永磁体、以及定子组件的方法、设备和系统，所述定子组件可旋转地联接至转子组件并且具有芯部、从芯部径向地延伸的多个齿、以及一个或多个绕组，每一绕组包括缠绕在齿上以与多个永磁体相互作用的线圈。包括框架、一个或多个常平架、以及旋转轴的飞轮壳体容纳有飞轮。该飞轮设置成邻近于定子组件和转子组件，响应于所述转子组件的旋转而围绕旋转轴旋转，并且经由一个或多个常平架进动(precess)。图1示出了可以包括本专利技术的实施方式的成直线的两轮车辆。在本实施方式中，车辆100包括车辆框架110、包围车辆内部130的车体120以及通道门140，通道门140围绕铰链机构150旋转打开。卧位操作者的座位160可以设置有驱动控制部，所述驱动控制部包括转向单元170、加速器180和制动器190。在本实施方式中，所述驱动控制部以具有方向盘和踏板的常规汽车的熟悉布局而布置。在本实施方式中，车辆100还分别包括第一驱动轮200和第二驱动轮210。第一驱动轮电动发电机220和第二驱动轮电动发电机250分别通过驱动链240和驱动链230而分别联接到驱动轮200和驱动轮210。如下文中所描述的，所述驱动轮马达可以包括转子和定子。在本实施方式中，陀螺稳定器通过车辆框架110联接到车辆100。陀螺稳定器可以包括在本实施方式中基本上相同的第一陀螺组件壳体飞轮270a和第二陀螺组件壳体飞轮270b。但是应该理解的是，在其它实施方式中，第一陀螺组件/飞轮和第二陀螺组件/飞轮在尺寸和材料组成上可以不同。如下文所描述的，借由所述飞轮-马达的直接扭矩密度控制，定子和转子在飞轮马达组件的外圆周的邻近布置实现了通过最佳的加速度和减速度的冗余。在本实施方式中，车辆100还包括能量储存单元以及驱动轮/飞轮电动发电机220和驱动轮/飞轮电动发电机250(在此可替选地被称为“超通量飞轮马达系统”)，所述能量储存单元具有电池组420、电容器组430、以及与电池组420、电容器组430电连接的电源转换电路。在一个实施方式中，电池组420包括位于沿着车辆框架110分布的多个位置中的蓄电池单元，以便分配重量并适配在车辆的框架内。电池组420可以通过插入到充电站或在停车位或车库处的电力壁式插座(electricalwalloutlet)中来进行充电，或者一个或多个蓄电池单元可进行物理交换以提供新的充电。车辆100还可以包括控制系统，所述控制系统包括所示出的多个产生电信号的传感器。所述多个传感器可以至少指示车辆100和陀螺稳定器的绝对状态和惯性状态。本示例性的控制系统还包括与多个传感器、驱动轮/飞轮电动发电机、能量储存单元410、加速器180、制动器190和转向单元170电子通信(经由本领域中任何已知的通信装置)的系统控制器440。多个传感器至少包括联接到车辆框架110并提供指示车辆旋转和角度的数据的三轴方位传感器450、联接到车辆框架110并提供指示车辆线性加速度的数据的加速计460、第一驱动轮速度传感器470和第二驱动轮速度传感器480、以及车辆倾斜传感器。车辆100还包括在本实施方式中所包括的机械支撑机构500(在本文中被称为“起落架”)，当所述陀螺稳定单元不能在停止点(stop)处维持车辆稳定性(无论是由于陀螺稳定单元故障还是由于正常有序关机以节约电力)时，可伸出该机械支撑机构500以支撑车辆100。图2A示出根据本专利技术的实施方式的在超通量飞轮马达系统中的一个驱动轮/飞轮电动发电机(例如，驱动轮/飞轮电动发电机250)。图2A示出了控制力矩陀螺仪系统，该控制力矩陀螺仪系统利用无刷的、轴向场永磁体电动马达连同飞轮组件以在两轮前进车辆平台中通过进动以及动能的储存和恢复而实现最佳的自平衡能力。所述超通量飞轮马达系统的概念在下文中进行描述。本文所使用的控制力矩陀螺仪(controlmomentgyroscope，CMG)描述了包括在支撑常平架组件的壳体中的陀螺仪装置。所述常平架组件包括具有连接至轴的惯性元件(例如，旋转环或圆柱体)的转子。旋转轴承可设置在轴端部的周围，以允许该轴的旋转运动，所述轴可以通过旋转马达而围绕旋转轴旋转。进而，该常平架组件可以通过安装至CMG壳体的第一端的扭矩模块组件而围绕常平架轴旋转。为了使常平架组件作旋转运动，常平架轴承设置在常平架组件和CMG壳体之间。经由本领域中已知的任何功率控制器装置，通过常平架组件可以接收电信号和功率。该CMG还可以包括适合确定常平架组件的旋转速率和位置的任何数目的传感器(例如，编码器、分解器、转速计等)。该CMG将特定扭矩值赋予安装有该CMG的车辆。本专利技术的实施方式利用了用于自平衡能力的所述CMG。例如，根据本专利技术的实施方式的车辆的飞轮可以接收指令以旋转到“悬浮速度”(即，允许图1的车辆100无需起本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，包括：转子组件；联接到所述转子组件的多个永磁体；定子组件，所述定子组件可旋转地联接到所述转子组件且具有芯部、从所述芯部径向延伸的多个齿、以及一个或多个绕组，每个绕组包括缠绕在所述齿上以与所述多个永磁体相互作用的线圈；飞轮壳体，所述飞轮壳体包括框架、一个或多个常平架、和旋转轴；以及飞轮，所述飞轮设置成邻近于所述定子组件和所述转子组件，所述飞轮响应于所述转子组件的旋转，以围绕所述旋转轴旋转并经由所述一个或多个常平架进动。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.08.07 US 61/863,210;2014.08.06 US 14/453,4321.一种设备，包括：
转子组件；
联接到所述转子组件的多个永磁体；
定子组件，所述定子组件可旋转地联接到所述转子组件且具有芯部、从所
述芯部径向延伸的多个齿、以及一个或多个绕组，每个绕组包括缠绕在所述齿
上以与所述多个永磁体相互作用的线圈；
飞轮壳体，所述飞轮壳体包括框架、一个或多个常平架、和旋转轴；以及
飞轮，所述飞轮设置成邻近于所述定子组件和所述转子组件，所述飞轮响
应于所述转子组件的旋转，以围绕所述旋转轴旋转并经由所述一个或多个常平
架进动。
2.根据权利要求2所述的设备，还包括：
壳体，所述壳体包括所述转子组件和所述多个永磁体，其中，所述多个永
磁体包括环形轴向磁体以作用为所述转子组件的电磁轴承。
3.根据权利要求1所述的设备，其中，所述飞轮还包括：
止推环，所述止推环包括当所述飞轮围绕所述旋转轴旋转时在所述止推环
上分布的介质。
4.根据权利要求3所述的设备，其中，所述止推环包括形成在所述飞轮中
的腔室。
5.根据权利要求3所述的设备，其中，所述止推环的所述介质包括固体材
料。
6.根据权利要求3所述的设备，其中，所述止推环的所述介质包括液体材
料。
7.根据权利要求1所述的设备，其中，所述飞轮包括碳纤维、凯芙拉、钢、
黄铜、青铜、铅和贫化铀中的至少一者。
8.根据权利要求1所述的设备，其中，所述定子组件包括至少两个绕组，

【专利技术属性】
技术研发人员：丹尼尔·基勇·金，
申请(专利权)人：LIT汽车公司，
类型：发明
国别省市：美国;US