电动马达制造技术

一种低电压大电流永磁直流电磁异极马达，其包括：(a)至少一个永磁转子；(b)轴，该轴与转子机械连接，使得转子的轴向旋转引起该轴的轴向旋转；(c)至少一个定子绕组；(d)多个开关，多个开关都用于为定子提供换向切换，以使得在转子上产生扭矩，并且由此引起轴的所述轴向旋转，其中，所述电机的端子电压等于一个电化学电池单元的电压，并且其中，所述电机的功率为至少1kW。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电动马达
本专利技术涉及低电压大电流永磁DC(直流)电磁异极马达。
技术介绍
随着全球石油储备的下滑，发展电池电动车辆的动力增加。因此，在经济上需要对电动车辆的里程和重量进行改进。为了提高电力转换效率，电池供电的电动车辆(BEV)的系统电压在过去十年中从约150V增加至600V以上。预计会出现电压在800V以上的系统。存在这种高电压时难以避免的电击和火灾安全风险可以通过比如底盘短路检测及自动隔离、手动操作高压隔离器和应急服务人员佩戴的绝缘手套等方法进行管理，但将表明消除这种问题的风险管理原则是比个人防护装备(PPE)或工程解决方案更安全的解决方案。通过降低系统电压可以实现消除由高压(HV)电池引起的问题。然而，如上所述，BEV的设计者通常会增加系统电压，而不是降低系统电压。增加系统电压使导体尺寸和成本降低并提高了效率，这是由于电流较小时，整个IGBT上的压降较低，从而减少了损耗。BEV使用一个或更多个具有串联的电池单元的电池。串联的电池单元需要平衡电路来确保每个电池单元具有相同的电压。通常，每个电池单元上需要一个电池单元平衡器电路。这意味着使用非常小的电池单元就导致昂贵的平衡器组。平衡器电路的作用对本领域技术人员而言是公知的并且不需要在本文详细说明。平衡器对于可靠地实现电池的所需的充电—放电限度和长使用寿命而言至关重要。即使使用电池单元电荷平衡器，电池的放电深度仍然随电池单元的使用年限、温度和其他因素而变化，因此，所有串联连接的电池在其中一个电池单元失效的情况下最终在其他电池单元的作用下被迫成为反极性，从而导致电池组失效。可以提供电池单元旁路来确保电池单元不被过充电或充电不足。然而，只有在非常小的电池单元中才可以经济地建立电池单元旁路电路。对于BEV而言，电池单元旁路是不经济的，并且在大约八年后必须更换整个电池。所有串联连接的电池都需要进行电池单元监测，以检测电池单元欠压并断开电池。因此，任何单个电池单元的欠压都会导致电池失效，并且因此导致BEV车辆故障。车辆的可靠性只能通过使用两个或更多个电池来改善。期望提供减轻现有技术的一个或更多个困难的电动马达，或者至少提供有用的替代方案的电动马达。
技术实现思路
根据本专利技术，提供了一种低电压大电流永磁直流电磁异极电动马达，该低电压大电流永磁直流电磁异极电动马达包括：(a)至少一个永磁转子；(b)轴，该轴与转子机械连通，使得转子的轴向旋转引起该轴的轴向旋转；(c)至少一个定子绕组；(d)多个开关，多个开关均用于为定子提供换向切换，以使得在转子上产生扭矩，并且由此引起轴的所述轴向旋转，其中，所述电机的端子电压等于一个电化学电池单元的电压，并且其中，所述电机的功率为至少1kW。优选地，开关包括多个晶体管半桥开关，这些半桥开关中的每一个半桥开关都连接至定子绕组的分开的点，其中，所述晶体管半桥开关用于提供换向切换并调节所述定子绕组中的电流，以使得在转子上产生扭矩，并且由此引起轴的所述轴向旋转。优选地，晶体管半桥开关位于定子绕组的相应的分开的点附近。晶体管半桥开关优选地定位成与定子绕组的相应的分开的点相距5mm内。所述至少一个定子绕组中的每个定子绕组都优选地仅包括一匝的一半，使得在使用中所述半桥中的两个半桥被启用，其中，一个半桥中的一个高侧晶体管导通并且另一半桥中的一个低侧晶体管半桥导通，以完成用以形成一匝绕组的回路。根据本专利技术，还提供了一种电动车辆，该电动车辆包括：(a)底盘；(b)推进装置，该推进装置联接至底盘；(c)根据权利要求1至22中的任一项所要求保护的电动马达，该电动马达联接至所述底盘并与所述推进装置机械连接；以及(d)电源，该电源包括与电动马达的相应部分并联连接的多个电池。根据本专利技术，还提供了一种用于电动车辆牵引的无刷永磁直流马达，该无刷永磁直流马达包括：(a)至少一个永磁转子；(b)至少一个定子绕组；以及(c)至少一个电池，其中，所述电池的电压等于一个电化学电池单元的电压。根据本专利技术，还提供了一种包括并联联接的电池的电磁功率转换无刷电机。根据本专利技术，还提供了一种用于电动马达的电池系统，该电池系统包括：(a)转子；(b)轴，该轴轴向地延伸穿过转子，该轴与转子机械连接，使得转子的轴向旋转引起轴的轴向旋转；以及(c)定子，电池系统包括：(i)直流(DC)电源，该直流电源包括与所述定子的相应扇区并联电连接的多个电池；以及(ii)多个驱动器开关，所述多个驱动器开关配置成产生交流(AC)信号，以使得在转子上产生扭矩，并且由此引起轴的轴向旋转。根据本专利技术，还提供了一种无刷直流马达，该无刷直流马达包括：(a)转子，该转子包括：(i)转子盘；以及(ii)一圈间隔开的永磁体，该一圈间隔开的永磁体绕所述转子盘的外周部分联接；(b)轴，该轴轴向地延伸穿过转子盘，该轴与转子盘机械连接，使得转子盘的轴向旋转引起轴的轴向旋转；(c)定子，该定子包括定子盘，该定子盘在其中具有周向分布且径向指向的槽，所述槽限定相应的径向指向的长形的导电条；以及(d)驱动器开关，所述驱动器开关电耦接至定子的长形的条的径向外端部并与定子的长形的条的径向外端部位于同一位置，并且所述驱动器开关配置成产生沿着定子的长形的条在交变的径向方向上流动的电流，以使得在转子上产生扭矩，并且由此引起轴的轴向旋转。根据本专利技术，还提供了一种低电压大电流永磁直流电磁异极马达，该低电压大电流永磁直流电磁异极马达包括：(a)至少一个永磁转子；(b)轴，该轴与转子机械连接，使得转子的轴向旋转引起该轴的轴向旋转；(c)至少一个定子绕组；(d)多个开关，多个开关均用于为定子提供换向切换，以使得在转子上产生扭矩，并且由此引起轴的所述轴向旋转，其中，所述电机的端子电压等于一个电化学电池单元的电压。根据本专利技术，还提供了一种低电压大电流永磁直流电磁异极发电机，该低电压大电流永磁直流电磁异极发电机包括：(a)至少一个永磁转子；(b)轴，该轴与转子机械连接，使得转子的轴向旋转引起该轴的轴向旋转；(c)至少一个定子绕组；(d)多个开关，多个开关均用于根据由引起轴的所述轴向旋转的转子的轴向旋转所产生的磁通为定子提供换向切换，其中，所述电机的端子电压等于一个电化学电池单元的电压，并且其中，所述电机的功率为至少1kW。附图说明在下文中参照附图仅通过示例的方式描述本专利技术的一些实施方式，在附图中：图1是电动马达的侧视立体图；图2a是图1a中示出的马达的侧视图；图2b是图2a中示出的马达的沿线A-A截取的截面图；图2c是图2b中示出的马达的部分“B”的放大图；图2d是图2b中示出的马达的部分“C”的放大图；图3是图1中示出的马达的端视图；图4是图1中示出的马达的部分分解图；图5a是图1中示出的马达的转子的侧视立体图；图5b是图9中示出的转子的磁体的侧视立体图；图6是图1中示出的马达的定子盘的侧视立体图；图7a至图7c是示出了用于图1中示出的马达的一个条的驱动器的电路的原理图；图8是另一电动马达的侧视立体图；图9是图1中示出的马达的定子的侧视图；图10是图9中示出的定子的扇区的侧视立体图；图11是图9中示出的定子的印刷电路板的侧视图；图12是电池的侧视立体图；图13是图1中示出的马达的电源的原理图；图14是电连接至电源系统的图1中示出的马达的侧视立体图；以及图15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种低电压大电流永磁直流电磁异极马达，包括：(a)至少一个永磁转子；(b)轴，所述轴与所述转子机械连接，使得所述转子的轴向旋转引起所述轴的轴向旋转；(c)至少一个定子绕组；(d)多个开关，所述多个开关均用于为所述定子提供换向切换，以使得在所述转子上产生扭矩，并且由此引起所述轴的所述轴向旋转，其中，所述电机的端子电压等于一个电化学电池单元的电压，并且其中，所述电机的功率为至少1kW。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2015.02.13 AU 20159004641.一种低电压大电流永磁直流电磁异极马达，包括：(a)至少一个永磁转子；(b)轴，所述轴与所述转子机械连接，使得所述转子的轴向旋转引起所述轴的轴向旋转；(c)至少一个定子绕组；(d)多个开关，所述多个开关均用于为所述定子提供换向切换，以使得在所述转子上产生扭矩，并且由此引起所述轴的所述轴向旋转，其中，所述电机的端子电压等于一个电化学电池单元的电压，并且其中，所述电机的功率为至少1kW。2.根据权利要求1所述的马达，其中，所述开关包括多个晶体管半桥开关，所述半桥开关中的每一个半桥开关都连接至所述定子绕组的分开的点，其中，所述晶体管半桥开关用于提供换向切换并调节所述定子绕组中的电流，以使得在所述转子上产生扭矩，并且由此引起所述轴的所述轴向旋转。3.根据权利要求2所述的马达，其中，所述晶体管半桥开关位于所述定子绕组的相应的分开的点附近。4.根据权利要求2或3所述的马达，其中，所述晶体管半桥开关定位成与所述定子绕组的相应的分开的点相距5mm内。5.根据权利要求2至3中的任一项所述的马达，其中，所述至少一个定子绕组中的每个定子绕组都仅包括一匝的一半，使得在使用中所述半桥中的两个半桥被启用，其中，一个半桥中的一个高侧晶体管导通并且另一半桥中的一个低侧晶体管导通，以完成用以形成一匝绕组的回路。6.根据权利要求1至5中的任一项所述的马达，其中，所述定子绕组是单件导电材料片材，使得所述至少一个定子绕组由从共同的内导电环径向地延伸的平的条形成。7.根据权利要求1至5中的任一项所述的马达，其中，所述至少一个定子绕组包括多个电独立的扇区，所述扇区中的每一个扇区都包括电子控制器和相关联的定子绕组，并且每个定子扇区的控制器控制多个多相定子绕组回路。8.根据权利要求7所述的马达，其中，用于每个扇区的所述控制器通过夹置结构与所述定子绕组成一体，所述夹置结构包括一个或更多个印刷电路板(PCB)和用作直流汇流条的两个导电板，其中，所述PCB基本上至少在每个轴向面上由所述汇流条封围。9.根据权利要求8所述的马达，其中，所述直流汇流条具有从所述电机的壳体向外延伸的至少一个部分，以便于与所述壳体外的直流电力系统电连接。10.根据权利要求8或9所述的马达，其中，所述汇流条用作用于下述部件的散热器：所述部件附接至所述PCB并包括所述定子绕组。11.根据权利要求8至10中的任一项所述的马达，其中，所述汇流条由通过在所述转子的运动的作用下从所述定子与所述转子之间的气隙径向喷出的排气流冷却。12.根据权利要求7至11中的任一项所述的马达，其中，所述扇区与独立的电池电连接，其中，每个扇区与一个电池电连接。13.根据权利要求7至11中的任一项所述的马达，其中，所述扇区中的一些或全部扇区以电串联的方式连接。14.根据权利要求12所述的马达，其中，所述电池具有下述各项中的一者或更多者：(a)相同或不同的容量；(b)相同或不同的化学物质；(c)相同或不同的充电状态；(d)相同或不同的以时间计的寿命；(e)相同或不同的以充电放电循环次数计的寿命；或者(f)相同或不同的电压。15.根据权利要求12至14中的任一项所述的马达，还包括电池容量估计装置，其中，所述估计装置通过依次使所述电池中的每一个电池的电都耗尽、测量放电时间、并且随后基于所述时间用外推法来测定以提供用于所述车辆的改进的里程估计。16.根据权利要求1至15中的任一项所述的马达，其中，交流信号是从低电压大电流直流电源产生的低电压、大电流的信号。17.根据权利要求16所述的马达，其中，所述低电压小于10V。18.根据权利要求16所述的马达，其中，所述低电压小于5V。19.根据权利要求16所述的马达，其中，所述低电压为约3V。20.根据权利要求16所述的马达，其中，所述大电流大于1000A。21.根据权利要求1至20中的任一项所述的马达，其中，所述马达提供大于10kW的功率输出。22.根据权利要求1至21中的任一项所述的马达，其中，所述定子是无铁芯的。23.一种电动车辆，包括：(a)底盘；(b)推进装置，所述推进装置联接至所述底盘；(c)根据权利要求1至22中的任一项所述的电动马达，所述电动马达联接至所述底盘并与所述推进装置机械连接；以及(d)电源，所述电源包括与所述电动马达的相应部分并联连接的多个电池。24.一种用于电动车辆牵引的无刷永磁直流马达，所述无刷永磁直流马达包括：(a)至少一个永磁转子；(b)至少一个定子绕组；以及(c)至少一个电池，其中，所述电池的电压等于一个电化学电池单元的电压。25.一种包括并联联接的电池的电磁功率转换无刷电机。26.一种用于电动马达的电池系统，所述电动马达包括：(a)转子；(b)轴，所述轴轴向地延伸穿过所述转子，所述轴与所述转子机械连接，使得所述转子的轴向旋转引起所述轴的轴向旋转；以及(c)定子，所述电池系统包括：(iii)直流(DC)电源，所述直流电源包括与所述定子的相应扇区并联电连接的多个电池；以及(iv)多个驱动器开关，所述多个驱动器开关配置成产生交流(AC)信号，以使得在所述转子上产生扭矩，并且由此引起所述轴的所述轴向旋转。27.根据权利要求26所述的电池系统，其中，所述电池适于位于所述马达附近，以使汇流条电阻损耗最小。28.根据权利要求26或27所述的电池系统，其中，所述电池包括多个电独立的电池，每个电池为所述定子的一个扇区供电。29.根据权利要求26至28中的任一项所述的电池系统，其中，所述马达是根据权利要求1至22中的任一项所述的马达。30.一种无刷直流马达，包括：(a)转子，所述转子包括：(i)转子盘；以及(ii)一圈间隔开的永磁体，所述一圈间隔开的永磁体绕所述转子盘的外周部分联接；(b)轴，所述轴轴向地延伸穿过所述转子盘，所述轴与所述转子盘机械连接，使得所述转子盘的轴向旋转引起所述轴的轴向旋转；(c)定子，所述定子包括定子盘，所述定子盘在其中具有周向分布且径向指向的槽，所述槽限定对应的径向指向的长形的导电条...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓肯·理查德·奎克，邓肯·约翰·埃迪奇，
申请(专利权)人：电动汽车系统技术有限公司，
类型：发明
国别省市：澳大利亚,AU