涡电流排斥电动机制造技术

涡电流排斥电动机。用于控制电动机的方法和设备。通过所述电动机中的多个定子线圈的交流电流的流动是基于所述电动机中的转子的位置而控制的，使得当所述交流电流流过所述多个定子线圈中的定子线圈时，转子与该定子线圈之间的排斥力发生。

【技术实现步骤摘要】
涡电流排斥电动机
本公开一般地涉及电动机，并且具体地，涉及使用交流电流的电动机。
技术介绍
电动机是将电力转换成机械动力的装置。电动机可以被用于各种应用。例如但不限于，电动机可以用于驱动风扇、泵、工具、磁盘驱动器、钻头以及其它类型的装置。电动机可以被用在各种环境中。例如，电动机可以被用于各种固定和移动平台(诸如飞机和其它运载工具)上的应用。电动机可以被用在飞机上以执行各种功能。例如但不限于，飞机上的电动机可以用于移动飞行操纵面，举起和降低起落架，打开和关闭阀门，并且对飞机执行其它功能。当电动机被用在飞机中时，诸如重量和空间的因素是重要的考虑事项。当前使用的电动机采用包含铁磁材料的转子。铁磁材料具有高密度。结果，转子的重量可能将比期望更多的重量添加到电动机。转子重量也可能影响电动机的响应性、速度和功率密度。例如，电动机起动和停止可能花费非期望量的时间。转子中的铁与其它更轻的材料相比导致更大的惯性矩(momentofinertia)。更大的惯性矩导致非期望的响应性。附加地，电动机可能具有由离心应力、换向电压(commutationvoltage)限制或其某种组合引起的最大速度限制。附加地，电动机可能比期望的更昂贵。例如，材料和零件增加电动机的成本。作为另一示例，组装的成本可能比期望的更大。例如，制造电动机可以包括缠绕线圈、将层压铁片与绝缘层堆叠在一起以及采取来组装电动机的步骤。用于组装不同零件的步骤增加电动机的成本。电动机所需的制造精度也增加成本。例如，电动机可能对转子与定子线圈之间的气隙距离非常敏感。因此，零件以及为了将这些零件组装成电动机而执行的不同操作的数量可以增加成本超出预期。无刷直流电流(DC)电动机是一种使用永久磁体的电动机。这些永久磁体通常由钐钴或钕铁硼组成。这些类型的磁体制作起来昂贵并且更难以加工和组装。无刷直流电流电动机包括来自被选择来抵消可能由通过绕组产生的热而产生的磨损的轴承的重量。这种类型的电动机的惯性矩常常非常大，从而降低响应性。绕组中的重量和热也限制无刷直流电流电动机的速度。磁阻电动机是一种在铁磁转子上包括非永久磁极的电动机。转矩使用磁阻来产生。这种类型的电动机与无刷直流电流电动机比不太昂贵，因为磁阻电动机不使用永久磁体。然而，磁阻电动机仍然通常将堆叠层压材料用于转子和定子二者。在转子和磁通返回路径中利用层压材料和铁磁材料，重量可能比预期更高。此外，仅定子与转子之间的引力发生限制这种类型的电动机的响应性。附加地，利用这种类型的电动机的更快换向需要更高的电压以停止或者使方向反向。磁阻电动机对于特定供应电压具有固定速度，并且速度也受转子中的离心应力约束。感应电动机是交流电流(AC)电动机，其中在电动机中用于产生转矩的电流是通过来自由定子中的绕组产生的磁场的电磁感应而获得的。与使用永久磁体的其它电动机相比感应电动机具有更低的成本。附加地，感应电动机比其它类型的电动机更易于控制，从而导致不太复杂的控制电路。然而，感应电动机由于鼠笼转子设计是相对较重的。这种类型的转子设计使用堆叠层压材料、绕组或过度成形的导电材料。利用这种重量的转子，感应电动机的响应可能不和期望的一样大，特别是在使方向反向时。因此，将期望具有考虑上面所讨论的问题中的至少一些以及其它可能的问题的方法和设备。例如，将期望具有克服电动机的重量的技术问题的方法和设备。作为另一示例，将期望具有克服电动机的成本的技术问题的方法和设备。将期望具有克服电动机的响应性和速度的技术问题的方法和设备。
技术实现思路
本公开的一个示例提供一种设备。该设备包括转子、多个定子线圈和电流控制系统。所述转子由导电材料组成，其中，所述转子能够绕轴旋转。所述多个定子线圈被定位为与所述转子相邻，使得当交流电流流过所述多个定子线圈时在所述转子中产生涡电流。所述电流控制系统基于所述转子的位置来控制通过所述多个定子线圈的所述交流电流的流动，其中，所述多个定子线圈中的定子线圈在所述交流电流流过该定子线圈产生交变磁场，从而在所述转子中引起所述涡电流时，使得所述定子线圈与所述转子之间的排斥力使所述转子绕所述轴旋转。本公开的另一个例示性示例提供一种双频电动机。该双频电动机由转子、多个定子线圈和电流控制系统组成。所述转子是能够绕轴旋转的转子，其中，所述转子包括由铁磁材料形成的芯以及包围该芯的层，其中，所述层包括为非铁磁的导电材料。所述多个定子线圈连接至交流电源和直流电源。所述电流控制系统基于所述转子的位置来控制通过所述多个定子线圈的交流电流和直流电流的流动，其中，所述多个定子线圈中的定子线圈在所述交流电流流过所述定子线圈时产生交变磁场从而在所述定子线圈与所述转子之间引起排斥力并且在所述直流电流通过所述定子线圈时产生单向磁场从而在所述定子线圈与所述转子之间引起吸引力使得所述转子绕所述轴旋转。本公开的又一个例示性示例提供一种用于控制电动机的方法。通过所述电动机中的多个定子线圈的交流电流的流动是基于所述电动机中的转子的位置而控制的，使得当所述交流电流流过所述多个定子线圈中的定子线圈时，所述转子与所述定子线圈之间的排斥力发生。本公开的再一个例示性示例提供一种用于控制电动机的方法。当所述电动机的转子相对于所述电动机中的定子线圈处于第一位置时，直流电流被发送通过该定子线圈，其中，所述定子线圈与所述转子之间的吸引力使所述转子绕轴旋转。当所述转子相对于所述电动机中的所述定子线圈处于第二位置时，交流电流被发送通过所述定子线圈，其中，所述定子线圈与所述转子之间的排斥力使所述转子绕所述轴旋转。能够在本公开的各种示例中独立地实现这些特征和功能，或者可以在能够参照以下描述和附图看到另外细节的其它的示例中组合这些特征或功能。附图说明新颖特征认为例示性示例的特性在所附权利要求中被阐述。然而，例示性示例以及优选使用模式、另外的目标及其特征将最好在结合附图阅读时通过参照本公开的例示性示例的以下详细描述来理解，其中：图1是根据例示性示例的电动机环境的框图的例示；图2是根据例示性示例的电流控制系统的框图的例示；图3是根据例示性示例的具有转子的电动机的例示；图4是根据例示性示例的电动机的操作的例示；图5是根据例示性示例的使用排斥力的电动机的操作的例示；图6是根据例示性示例的使用排斥力的电动机的操作的例示；图7是根据例示性示例的使用排斥力的电动机的操作的例示；图8是根据例示性示例的使用排斥力的电动机的操作的例示；图9是根据例示性示例的双频电动机的例示；图10是根据例示性示例的双频电动机的操作的例示；图11是根据例示性示例的双频电动机的操作的例示；图12是根据例示性示例的双频电动机的电源的框图的例示；图13是根据例示性示例的双频电动机的电源的框图的例示；图14是根据例示性示例的双频电动机的电源的框图的例示；图15是根据例示性示例的电动机的转子的例示；图16是根据例示性示例的用于控制电动机的过程的流程图；图17是根据例示性示例的用于控制双频电动机的过程的流程图；图18是根据例示性示例的飞机制造和服务方法的框图的例示；以及图19是可以在其中实现例示性示例的飞机的框图的例示。具体实施方式例示性示例识别并考虑一个或更多个不同的考虑事项。例如，例示性示例识别并考虑铁磁材料在转子中的使用以及电动机的转子和其它部分中的零本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种设备，该设备包括：转子(116)，该转子(116)包括导电材料(120)，其中，该转子(116)能够绕轴(122)旋转；多个定子线圈(118)，所述多个定子线圈(118)被定位为与所述转子(116)相邻，使得当交流电流(130)流过所述多个定子线圈(118)时在所述转子(116)中产生涡电流(128)；以及电流控制系统(112)，该电流控制系统(112)基于所述转子(116)的位置(134)来控制通过所述多个定子线圈(118)的所述交流电流(130)的流动，其中，所述多个定子线圈(118)中的定子线圈(136)在所述交流电流(130)流过所述定子线圈(136)时产生交变磁场(144)，从而在所述转子(116)中引起所述涡电流(128)，使得所述定子线圈(136)与所述转子(116)之间的排斥力(140)使所述转子(116)绕所述轴(122)旋转。

【技术特征摘要】
2015.11.05 US 14/933,3331.一种设备，该设备包括：转子(116)，该转子(116)包括导电材料(120)，其中，该转子(116)能够绕轴(122)旋转；多个定子线圈(118)，所述多个定子线圈(118)被定位为与所述转子(116)相邻，使得当交流电流(130)流过所述多个定子线圈(118)时在所述转子(116)中产生涡电流(128)；以及电流控制系统(112)，该电流控制系统(112)基于所述转子(116)的位置(134)来控制通过所述多个定子线圈(118)的所述交流电流(130)的流动，其中，所述多个定子线圈(118)中的定子线圈(136)在所述交流电流(130)流过所述定子线圈(136)时产生交变磁场(144)，从而在所述转子(116)中引起所述涡电流(128)，使得所述定子线圈(136)与所述转子(116)之间的排斥力(140)使所述转子(116)绕所述轴(122)旋转。2.根据权利要求1所述的设备，其中，当所述转子(116)的所述位置(134)是使得所述转子(116)的端部(142)与所述定子线圈(136)相邻时，所述电流控制系统(112)发送所述交流电流(130)通过所述定子线圈(136)。3.根据权利要求1所述的设备，其中以下各项中的至少一个：所述导电材料(120)是从导电铁磁材料(124)或导电非铁磁材料(126)中的至少一种中选择的；以及所述多个定子线圈(118)中的每一个定子线圈具有与所述多个定子线圈(118)中的其它定子线圈不同的谐振频率并且还包括：电源(114)，该电源(114)被配置为通过到所述多个定子线圈(118)的无线磁耦合来向所述多个定子线圈(118)发送电力，其中，所发送的所述电力导致所述交流电流(130)流过所述多个定子线圈(118)。4.根据权利要求3所述的设备，其中以下各项中的至少一个：所述导电铁磁材料(124)是从铁、氧化铁、镍或钐钴中的至少一种选择的；以及所述导电非铁磁材料(126)是从铝、铜、金、夹层石墨烯、铅、银、锡、钛或锌中的至少一种选择的。5.根据权利要求1所述的设备，其中，所述电流控制系统(112)包括：多个开关(202)，所述多个开关(202)连接至所述多个定子线圈(118)，其中，所述多个开关(202)中的开关(204)在该开关(204)处于闭合位置时发送所述交流电流(130)通过所述定子线圈(136)；以及控制器(200)，该控制器(200)在基于所述转子(116)的所述位置(134)来控制通过所述多个定子线圈(118)的所述交流电流(130)的所述流动时，控制所述多个开关(202)，其中，所述多个定子线圈(118)中的所述定子线圈(136)在所述交流电流(130)流过所述定子线圈(136)时产生交变磁场(144)，从而在所述转子(116)中引起所述涡电流(128)，使得所述定子线圈(136)与所述转子(116)之间的所述排斥力(140)使所述转子(116)绕所述轴(122)旋转。6.根据权利要求5所述的设备，其中以下各项中的至少一个：所述控制器(200)被配置为切换通过所述多个定子线圈(118)中的所述定子线圈(136)的所述交流电流(130)，其中所述转子(116)具有所述转子(116)的端部(142)与所述定子线圈(136)对准的所述位置(134)；并且所述控制器(200)由固态电路、硅控整流器或交流电流三极管电路中的至少一个组成。7.根据权利要求5所述的设备，该设备...

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