可变转矩线性电机/发电机/变速器制造技术

一种线性电机/发电机/变速器系统包括带有轨道的导向体以及沿着导向体的长度并且在导向体的中心均匀设置的多个定子芯和线圈。所述系统还包括被配置为沿着导向体行进的滑架，具有带有交变磁极磁体的至少两个磁体杆，每个磁体杆的每个接续的磁体沿滑架的行进方向安装在另一个的前面。在实施例中，磁体杆平行于滑架的纵向中心线的任一侧并在滑架的纵向中心线的任一侧上安装，使得当与中心线相邻且彼此相邻时，所述至少两个磁体杆位于定子线圈上方，并且配置成远离滑架的中心线可滑动地平移至所述至少两个磁体杆不在定子线圈上方的位置。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可变转矩线性电机/发电机/变速器相关申请的交叉引用2014年8月1日提交的美国临时申请No.62/032,468、2015年4月13日提交的美国临时申请No.62/146,694、2015年4月13日提交的美国临时申请No.62/146,725、2016年4月13日提交的美国临时申请No.62/322,052、2016年6月22日提交的美国临时申请No.62/353,413、2016年9月26日提交的美国临时申请No.62/399,907、2015年7月31日提交的美国非临时专利申请No.14/815,733(美国专利No.9,479,037)、2016年10月24日提交的美国非临时专利申请No.15/332,824、以及2017年4月13日提交的美国临时专利申请No.15/486,727的全部内容通过引用合并于此。
技术介绍
电动机和发电机可在其额定每分钟转数(RPM)和转矩规格附近的90％至98％的效率范围内运行。同样，线性电动机在以其额定线性速度和磅牵引力运行时也可以以相同的效率运行。虽然径向电动机和发电机以及线性电机中的高额定效率的狭窄范围很高，但是当这些相同的电机和发电机在指定的RPM、转矩，线性速度和拉力额定值之外运行时，效率有时会急剧下降低至30％到60％在运输行业中，货物和人员从一个点到另一个点的移动需要明显的启动、停止和速度变化。线性电机最常用于将货物和/或人员从一个点移动到另一个点。永磁体对线性电机很有吸引力，因为仅需将外部电力提供给线性电机的固定侧或定子侧即可，从而简化了结构并大大提高了速度和拉力的效率范围。但是永磁体线性电机就其效率范围而言仍然受到限制。由于永磁体连续地被定子的铁芯通过，它们在惯性运动模式(coastmode)下还存在反电动势(backEMF)和极高阻力的问题。附图说明参考附图描述说明书具体实施方式。在说明书和附图中的不同情况下使用相同的附图标记可以指示相似或相同的项目。图1是示出根据本公开的示例性实施例的可以连接至一个或多个附加MGT单元的电机/发电机/变速器(MGT)单元的立体图；图2是根据本公开的示例性实施例的MGT单元(诸如图1所示的MGT单元)的分解立体图；图3是根据本公开的示例性实施例的MGT单元(诸如图1所示的MGT单元)的部分分解立体图；图4是根据本公开的示例性实施例的MGT单元(诸如图1所示的MGT单元)的部分分解立体图；图5是根据本公开的示例性实施例的MGT单元(诸如图1所示的MGT单元)的侧视截面图，其中转子包括一组磁体，示出为处于中性位置；图6是图5所示的MGT单元的侧视截面图，其中磁体组从中性位置移动以使第一定子与转子接合；图7是根据本公开的示例性实施例的分离的中心三相定子绕组组件的示意图；图8是根据本公开的示例性实施例的两线分离的定子绕组组件的示意图；图9是根据本公开的示例性实施例的四线分离的定子绕组组件的示意图；图10是根据本公开的示例性实施例的六线分离的定子绕组组件的示意图；图11是根据本公开的示例性实施例的处于并联齿轮配置的定子绕组设置的示意图；图11B是根据本公开的示例性实施例的处于并联齿轮配置的定子绕组设置的示意图，其中多根平行非绞合线的一部分并联连接，并且一根或多根配线与多根平行非绞合线的连接部分断开；图11C是根据本公开的示例性实施例的处于并联齿轮配置的定子绕组设置的示意图，其中多根平行非绞合线的一部分并联连接，并且一根或多根配线与多根平行非绞合线的连接部分断开；图12是根据本公开的示例性实施例的处于部分并联/部分串联齿轮配置的定子绕组设置的示意图；图13是根据本公开的示例性实施例的处于部分并联/部分串联齿轮配置的定子绕组设置的另一示意图；图14是根据本公开的示例性实施例的处于串联齿轮配置的定子绕组设置的示意图；图15是示出根据本公开的示例性实施例的用于MGT单元/系统的控制部件的框图；图16是示出根据本公开的示例性实施例的MGT单元的立体图；图17是根据本公开的示例性实施例的图16所示的MGT单元的另一立体图；图18是根据本公开的示例性实施例的图16所示的MGT单元的立体图，其壳体的一部分被移除；图19是根据本公开的示例性实施例的图16所示的MGT单元的另一立体图，其壳体的一部分被移除；图20是根据本公开的示例性实施例的图16所示的MGT单元的另一立体图，其壳体的一部分被移除；图21是根据本公开的示例性实施例的图16所示的MGT单元的另一立体图，其壳体的一部分被移除；图22是根据本公开的示例性实施例的图16所示的MGT单元在其壳体的一部分被移除时的侧视图，其中两个转子被示出为彼此分开，并且处于与MGT单元的定子相距一距离的位置(位置1)；图23是根据本公开的示例性实施例的图16所示的MGT单元在其壳体的一部分被移除时的侧视图，其中两个转子被示出为彼此分开，并且每个转子的内边缘与定子的外边缘共面(位置2)；图24是根据本公开的示例性实施例的图16所示的MGT单元在其壳体的一部分被移除时的侧视图，其中两个转子被聚集在一起，并且两个转子的内边缘与定子的中心平面共面(位置3)；图25是示出根据本公开的示例性实施例的MGT单元的立体图；图26是根据本公开的示例性实施例的图25所示的MGT单元的另一立体图，其壳体的一部分被移除；图27是根据本公开的示例性实施例的图25所示的MGT单元的另一立体图，其壳体的一部分被移除；图28是根据本公开的示例性实施例的至少部分被图25所示的MGT单元的定子环围绕的转子组件的立体图；图29是根据本公开的示例性实施例的图25所示的MGT单元的转子组件的立体图；图30是根据本公开的示例性实施例的至少部分被图25所示的MGT单元的定子环围绕的转子组件的截面侧视图；图31是根据本公开的示例性实施例的至少部分被图25所示的MGT单元的定子环围绕的转子组件的另一立体图；图32是根据本公开的示例性实施例的图25所示的MGT单元的转子致动器的立体图；图33是根据本公开的示例性实施例的图25所示的MGT单元的转子致动器的另一立体图；图34是根据本公开的示例性实施例的用于图25所示的MGT单元的转子致动器的第一组齿轮的侧视图；图35是根据本公开的示例性实施例的行星齿轮的立体图；图36是根据本公开的示例性实施例的用于图25所示的MGT单元的转子致动器的第二组齿轮的侧视图，包括图35的行星齿轮；图37A是根据本公开的示例性实施例的三相定子的定子绕组配置的示意图；图37B是根据本公开的示例性实施例的在公共定子组件中实现多个单独控制的分裂极三相定子的双绕定子配置的示意图；图38是示出了根据本公开的示例性实施例的采用MGT单元(诸如由图1至图37B所示的MGT单元中的任何一个)的混合动力交通工具的框图；图39是LMGT系统的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种线性电机/发电机/变速器(LMGT)系统，包括：/n包含导轨的导向体；/n被配置为沿着导向体行进的滑架；/n沿着导向体的长度设置的多个定子芯和线圈，多个定子线圈的每个相包含至少线圈的组；/n相应一组并行的非绞合线，其带有电子开关，用于将三个或更多个定子线圈的每个相的并行的非绞合线全部串联、全部并联或以串联和并联的组合连接；/n带有交变磁极磁体的至少两个磁体杆，每个磁体杆的每个接续的磁体沿滑架的行进方向安装在另一个的前面，所述至少两个磁体杆可滑动地安装至滑架，平行于滑架的纵向中心线的任一侧并在滑架的纵向中心线的任一侧上，使得当与中心线相邻且彼此相邻时，至少两个磁体杆位于定子线圈上方，并且配置成远离滑架的中心线可滑动地平移至所述至少两个磁体杆不在定子线圈上方的位置。/n

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171222 US 62/609,8731.一种线性电机/发电机/变速器(LMGT)系统，包括：
包含导轨的导向体；
被配置为沿着导向体行进的滑架；
沿着导向体的长度设置的多个定子芯和线圈，多个定子线圈的每个相包含至少线圈的组；
相应一组并行的非绞合线，其带有电子开关，用于将三个或更多个定子线圈的每个相的并行的非绞合线全部串联、全部并联或以串联和并联的组合连接；
带有交变磁极磁体的至少两个磁体杆，每个磁体杆的每个接续的磁体沿滑架的行进方向安装在另一个的前面，所述至少两个磁体杆可滑动地安装至滑架，平行于滑架的纵向中心线的任一侧并在滑架的纵向中心线的任一侧上，使得当与中心线相邻且彼此相邻时，至少两个磁体杆位于定子线圈上方，并且配置成远离滑架的中心线可滑动地平移至所述至少两个磁体杆不在定子线圈上方的位置。


2.根据权利要求1所述的LMGT系统，其特征在于，所述滑架包括滑架框体，所述滑架框体由安装在所述滑架框体的任一侧上的轨道轮支撑，并且其中，所述轨道轮在所述导向体的导轨上运行。


3.根据权利要求2所述的LMGT系统，其特征在于，所述滑架框体支撑两个或更多个磁体杆，在所述磁体杆上遍及每个磁体杆的长度首尾相连地固定有两个或更多个磁体，其中所述磁体的各自北极和南极交替地背离于在其上安装所述磁体的杆表面。


4.根据权利要求3所述的LMGT系统，其特征在于，所述磁体杆彼此平行地安装在所述滑架的表面上，使得磁体杆的长度在滑架行进的方向上，其中所述磁体的北极和南极表面背离所述滑架。


5.根据权利要求1所述的LMGT系统，其特征在于，所述定子线圈被安装在定子槽中，所述定子槽在层压软铁中切出，在所述系统的整个长度上垂直于导向体的中心线，在滑架沿着导向体移动时位于滑架磁体杆磁体的表面的正上方。


6.根据权利要求5所述的LMGT系统，其特征在于，所述芯的在定子槽之间的表面与所述磁体的表面隔开小的间隙。


7.根据权利要求6所述的LMGT系统，其特征在于，所述定子线圈的横向中心线在所述滑架框体的中心线的正上方。


8.根据权利要求7所述的LMGT系统，其特征在于，所述定子槽和相应的定子芯等于或略长于所述磁体杆的总数的组合宽度，使得当所述磁体杆一起在所述滑架的中心时，磁体杆位于定子芯的正下方。


9.根据权利要求8所述的LMGT系统，其特征在于，所述磁体杆稍微分开并且仍然保留在所述定子芯下方，以允许所述磁体杆之间的空间用于磁场调节。


10.根据权利要求5所述的LMGT系统，其特征在于，所述定子线圈被安装在所述定子芯中的槽中，使得线圈环略微延伸超过所述定子芯的每一侧上的芯材料的端部，从而相比于磁体完全附在定子芯本身上时，当磁体部分或全部定位附在线圈端部上时提供不同的磁场强度。


11.根据权利要求5所述的LMGT系统，其特征在于，相中的各个线圈可以在连接至电源或者以串联和并联的组合连接至电源的两个或多个线圈的组内彼此串联连接，从而可以通过计算机控制的开关有效地改变每组线圈内的电阻。


12.根据权利要求1所述的LMGT系统，还包括安全轮，所述安全轮安装在所述滑架的表面上，以防止定子芯和滑架磁体之间的接触。


13.根据权利要求1所述的LMGT系统，其特征在于，以固定长度的单元预制导向体部段，所述固定长度单元包含定子芯、线圈绕组、电力电缆、轨道、所述定子线圈和功率切换电路的至少一部分、以及一体式接线盒，所述导向体部段被配置为用于快速连接至结构支撑系统和彼此快速连接。


14.一种线性电机/发电机/变速器(LMGT)系统，包括：
带有平行轨道的导向体；
多个定子芯和定子线圈，所述多个定子芯和定子线圈沿着所述导向体的长度并且在导向体的中心均匀设置；
被配置为沿着导向体行进的滑架；以及
带有交变磁极磁体的至少两个磁体杆，每个磁体杆的每个接续的磁体沿滑架的行进方向安装在另一个的前面，所述至少两个磁体杆可滑动地安装至滑架，平行于滑架的纵向中心线的任一侧并在滑架的纵向中心线的任一侧上，使得当与中心线相邻且彼此相邻时，至少两个磁体杆位于定子线圈上方，并且配置成远离滑架的中心线可滑动地平移至所述至少两个磁体杆不在定子线圈上方的位置。


15.根据权利要求14所述的LMGT系统，其特征在于，所述滑架包括滑架框体，所述滑架框体由安装在所述滑架框体的任一侧上的轨道轮支撑，并且其中，所述轨道轮在所述导向体的平行轨道上运行。


16.根据权利要求15所述的LMGT系统，其特征在于，所述滑架框体支撑两个或更多个磁体杆，在所述磁体杆上遍及每个杆的长度首尾相连地固定有两个或更多个磁体，其中所述磁体的各自北极和南极交替地背离于在其上安装所述磁体的杆表面。


17.根据权利要求16所述的LMGT系统，其特征在于，所述磁体杆彼此平行地安装在所述滑架的表面上，使得磁体杆的长度在滑架行进的方向上，其中所述磁体的北极和南极表面背离所述滑架。


18.根据权利要求14所述的LMGT系统，其特征在于，所述定子线圈被安装在定子槽中，所述定子槽在层压软铁中切出，在所述系统的整个长度上垂直于导向体...

【专利技术属性】
技术研发人员：H·C·麦克唐纳，J·L·贝利，M·C·麦克唐纳，
申请(专利权)人：福尔肯电力有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US