具有多个连接导条的电机系统技术方案

一种电机系统，包括：一个具有与多个相互隔离的连接导条耦合的多个导体的装置，其中，所述多个导体被对称地分为多组导体，并且一组导体中的所有导体与一个连接导条相连；接在第一个电源和第一组导体之间的第一组功率变换器；接在第二个电源和第二组导体之间的第二组功率变换器，其中，第一组导体和第二组导体被配置为在第一个电源和第二个电源之间实现电荷平衡，以及与一个定子磁耦合的一个转子。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有多个连接导条的电机系统
本专利技术涉及一种电动机和/或发电机系统，在特定的实施例中，涉及改进先进电动机/发电机和驱动系统的设计、结构和控制的创新技术。
技术介绍
电机(电动机或发电机)是一种将电能和机械运动的能量互相转换的装置。电机分为多种不同的类型，包括：感应电机、永磁电机、开关磁阻电机、同步磁阻电机和混合式电机。本专利技术的各个实施例适用于上述不同类型的电机，无论是配置为电动机还是发电机。下面以感应电动机为例说明本专利技术的创新之处。感应电动机由定子和转子组成。定子为固定部分，转子为旋转部分。转子可以位于定子内部、定子外部或定子旁边，例如轴向磁场电机。以下以转子位于定子内部的感应电动机为例说明本专利技术的创新之处。电动机的转子和定子之间存在一个很小的气隙，用于产生机械间隙和机械转矩。鼠笼式感应电动机是最常用的电机。鼠笼式感应电动机的定子由多个绕组组成。所述多个绕组通常形成多个相带，以极对的形式安排。鼠笼式感应电动机的转子有转轴和鼠笼，鼠笼由固定在磁结构(例如：层压硅钢片)上的多个金属条组成。金属条环绕在转轴周围。金属条的一端用一个连接环连接。金属条的另一端用另一个连接环连接。在运行过程中，通常向定子供电，从而在定子和气隙中形成第一个磁场。在定子绕组上施加交流(ac)电后，第一个磁场将立即以同步转速开始旋转。第一个磁场在转子的金属条中感应出电流。感应电流在转子中产生第二个磁场。第二个磁场(转子)与第一个磁场(定子)相互作用。根据楞次定律，转子沿与旋转的第一个磁场相同的方向旋转，产生机械转矩，带动转子旋转。在电动机模式下，转子滞后于第一个磁场。第一个磁场和转子之间的转速差不断地在转子内部感应出电流。如果在转子上施加负载，转子将进一步滞后于第一个磁场，而转子和第一个磁场之间的时滞将产生更多转矩。也就是说，电动机的转矩大致与转子和第一个磁场之间的转速差成正比。通常，感应电动机转子的理论转速取决于电源的频率和定子线圈磁极的安排。如果电动机不带任何负载，转子的转速等于或约等于旋转磁场的同步转速。感应电动机的同步转速(RPM)取决于电源的频率和感应电动机的极数，即等于电源的频率乘以60再除以极对数。随着能效问题越来越重要，越来越多的电机(电动机或发电机)与功率电子设备集成在一起用于各种变速应用中，例如：工业传动、电动汽车、柴油发电机组、伺服系统和风力发电等。这些应用普遍要求电机具有较广泛的工作转速和功率范围，而传统技术无法满足该类应用的性能和成本要求。尤其是随着可再生能源成为一个重要问题，越来越多的电机被用于驱动电动汽车，需要电机能在较广的转速和功率范围内高效运行。然而，传统电动机无法满足该类应用的性能和成本要求。这已经成为一个重要的问题，为电机系统的系统设计带来了诸多挑战。需要有一种高性能电机系统，具有优异的特性，如在各种转速和功率范围内以低成本高效运行。
技术实现思路
本专利技术的优选实施例提供一种能动态调整极数和/或相数的可重配置电机系统，可以解决或规避上述和其它问题，并实现技术优势。根据一个实施例，一种装置包括：与一个定子磁耦合的一个转子、多个连接导条，其中，所述多个连接导条相互隔离，以及对称地划分为多个组并与多个功率变换器耦合的多个导体，其中，所述导体的一端与一个连接导条相连，另一端或连接器配置为与所述多个功率变换器中的某功率变换器耦合，所述多组导体以对称的形式安排。根据另一个实施例，一种系统包括：一种具有与多个隔离的连接导条耦合的多个导体的装置，其中，所述多个导体对称地划分为多组导体，一组导体中的所有导体均与一个连接导条相连；第一组功率变换器，接在第一个电源和第一组导体之间；第二组功率变换器，接在第二个电源和第二组导体之间，其中，第一组导体和第二组导体配置为在第一个电源和第二个电源之间实现电荷平衡，以及与一个定子磁耦合的一个转子。根据又一个实施例，一种方法包括：提供一种由多个导体组成的装置，其中，所述多个导体对称地划分为多个组，一组导体中的所有导体均与一个连接导条耦合；将具有多个电源的多组功率变换器与所述多个导体耦合，其中，一组中的功率变换器均与一个电源相连，所述多个电源串联，以及控制所述多组功率变换器，从而在所述多个电源之间实现电荷平衡。本专利技术实施例的一个优点是能动态调整极数和/或相数的可重配置电机系统。因此，可重配置电机系统能在各种工况下实现高性能。前文已相当广泛地概括了本专利技术的特征和技术优点，以便于可以更好地理解下述本专利技术的详细内容。下文将描述本专利技术的附加特征和优点，其构成本专利技术权利要求的主题。本领域技术人员应当理解，所公开的概念和具体实施例可以容易地用作修改或设计用于实现本专利技术相同目的的其他结构或过程的基础。本领域技术人员还应该认识到，此类等同构造并不脱离所附权利要求书所阐述的本专利技术的精神和范围。附图说明为了更完整地理解本专利技术及其优点，现在结合附图参考以下描述，其中：图1显示了根据本专利技术各个实施例的一种电机系统的示意图；图2显示了根据本专利技术各个实施例的图1所示的电机系统的简化示意图；图3显示了根据本专利技术各个实施例的图2所示的电机系统的连接环和多个定子绕组的示意图；图4显示了根据本专利技术各个实施例的另一种电机系统的简化示意图；图5显示了根据本专利技术各个实施例的沿图1所示直线A-A’剖切定子槽所形成的截面图；图6显示了根据本专利技术各个实施例的一个定子绕组的详细图；图7显示了根据本专利技术各个实施例的连接环的侧视图；图8显示了根据本专利技术各个实施例的沿图7所示直线A-A’剖切连接环所形成的截面图；图9显示了根据本专利技术各个实施例的导体与连接环连接后的侧视图；图10显示了根据本专利技术各个实施例的一种可重配置电机系统的框图；图11显示了根据本专利技术各个实施例的适用于图10所示系统的一种功率变换器的原理图；图12显示了根据本专利技术各个实施例的另一种可重配置电机系统的框图；图13显示了根据本专利技术各个实施例的另一种可重配置电机系统的框图；图14显示了根据本专利技术各个实施例的另一种可重配置电机系统的框图；图15显示了根据本专利技术各个实施例的另一种可重配置电机系统的框图；图16显示了根据本专利技术各个实施例的一种含有多组绕组的可重配置电机系统的框图；图17显示了根据本专利技术各个实施例的另一种含有多组绕组的可重配置电机系统的框图；图18显示了根据本专利技术各个实施例的又一种含有多组绕组的可重配置电机系统的框图；图19显示了根据本专利技术各个实施例的一种含有两组绕组的可重配置电机系统的框图；图20显示了根据本专利技术各个实施例的另一种含有两组绕组的可重配置电机系统的框图；图21显示了根据本专利技术各个实施例的图20所示连接环的第一种实现方式的简化视图；图22显示了根据本专利技术各个实施例的图20所示可重配置电机系统的连接导条和多个定子绕组的示意图；图23显示了根据本专利技术各个实施例的多个定子绕组在连接导条之间的一种分配方式；<本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种装置，包括：/n与一个定子磁耦合的一个转子；/n多个连接导条，其中，所述多个连接导条相互隔离，以及/n被对称地分为多个组并与多个功率变换器耦合的多个导体，其中：/n所述导体的一端与所述连接条相连；/n所述导体的另一端被配置为与所述多个功率变换器中的一个功率变换器耦合，以及/n所述多组导体以对称的方式安排。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20170815 US 62/545,5381.一种装置，包括：
与一个定子磁耦合的一个转子；
多个连接导条，其中，所述多个连接导条相互隔离，以及
被对称地分为多个组并与多个功率变换器耦合的多个导体，其中：
所述导体的一端与所述连接条相连；
所述导体的另一端被配置为与所述多个功率变换器中的一个功率变换器耦合，以及
所述多组导体以对称的方式安排。


2.如权利要求1所述的装置，其中：
所述多个导体被均匀、交替地分为多个组。


3.如权利要求1所述的装置，其中：
所述装置的一个槽中嵌有多个导体，其中，所述多个导体与不同的连接导条相连。


4.如权利要求1所述的装置，其中：
所述装置的一个槽中嵌有一个导体，其槽壁上覆有绝缘层。


5.如权利要求1所述的装置，其中：
与第一个连接导条耦合的第一组导体与由多个第一功率变换器组成的第一组功率变换器相连，其中，所述多个第一功率变换器的输入与第一个电源相连；以及
与第二个连接导条耦合的第二组导体与由多个第二功率变换器组成的第二组功率变换器相连，其中，所述多个第二功率变换器的输入与第二个电源相连。


6.如权利要求5所述的装置，其中：
所述第一个电源和所述第二个电源串联。


7.如权利要求6所述的装置，其中：
所述第一组导体和所述第二组导体被配置为在所述第一个电源和所述第二个电源之间实现电荷平衡。


8.如权利要求1所述的装置，其中：
所述多个导体被配置为：通过控制所述多个功率变换器，调整流经所述多个导体的电流，从而动态地调整所述装置的极数。


9.如权利要求1所述的装置，其中：
所述多个导体被均匀、连续地分为多个组。


10.一种系统，包括：
一个装置，包括与多个相互隔离的连接导条耦合的多个导体，其中，所述多个导体被对称地分为多组导体，一组导体中的所有导体与一个连接导条相连；
接在第一个电源和第一组导体之间的第一组功率变...

【专利技术属性】
技术研发人员：毛恒春，贾学忠，
申请(专利权)人：鲲腾科技公司，
类型：发明
国别省市：美国;US