本发明专利技术公开了一个装置包括具有内表面和外表面的定子，磁耦合到定子的多个转子，位于定子的内表面与第一转子之间的第一气隙，和位于定子外表面与第二转子之间的第二气隙。多个第一槽沿着内表面分布，且彼此间由多个第一齿分开，多个第二槽沿着外表面分布，且彼此间由多个第二齿分开。多个绕组位于内表面和外表面之间，每个绕组包括位于一个第一槽的多个第一导体和位于第一槽附近的一个第二槽的多个第二导体。第一转子面向定子的内表面，第二转子面向定子的外表面。第一导体，第一气隙和第一转子形成第一子电机，且第二导体，第二气隙和第二转子形成第二子电机。本装置系统性能得到显著改进和优化，且系统成本大大降低。且系统成本大大降低。且系统成本大大降低。
【技术实现步骤摘要】
具有多个气隙的电动机和发电机装置、系统和方法
[0001]本专利技术涉及电动机和发电机以及电驱动和控制
，尤其涉及一种具有多个气隙的电动机和发电机装置、系统和方法。
技术介绍
[0002]电机(包括电动机或发电机)是一种在电源和机械运动之间转换能量的装置。有不同类型的电机，其中包括感应电机，永磁电机，开关磁阻电机，同步磁阻电机，和各种混合电机，可以用于旋转，线性或其它方式的机械运动。本专利技术的各个实施例适用于所有类型的电机，包括用作电动机或发动机的上述各类电机，但是下面将以电动机为例描述本公开的各项创新之处。所披露的技术将以旋转电机为例讨论，但它们也可以适用于以其它形式运动的电机，如线机电机。在大多数应用中，电动机和发电机可以变速运行。在这样的变速应用中(包括但不限于工业驱动，电动车辆，柴油发电机组，和风力发电)，电力电子设备可用来与电动机和发电机一同运行。人们强烈希望提高此类系统的效率，同时降低其成本和尺寸，尤其是对于要求苛刻的应用，例如电动汽车和其他运输设备。
[0003]一台电动机或发电机通常包括一个定子和一个转子。定子是静止部分，而转子是旋转或移动部件，其可相对定子而旋转，线性移动或以其它方式运动，取决于其机械设计。转子可以是位于定子内部，外部，或如轴向磁场那样位于定子旁边。转子与定子之间有一个小的气隙以避免机械干涉并产生机械转矩，这也是机
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电能量转换发生的地方。为了提高性能，希望能够在电动机或发电机中具有多个气隙。不幸的是，到目前为止，这种多气隙电动机和发电机并未得到广泛应用，因为这种系统的设计和控制过于困难和复杂。需要显著改进来进一步优化系统性能并降低系统成本。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是提供一种具有多个气隙的电动机和发电机装置、系统和方法，旨在解决现有技术中，系统的设计和控制过于困难和复杂的问题。
[0005]本申请要求2020年8月28日提交的名称为“具有多个气隙的高效率高密度电动机和发电机”的63/071,474号美国临时申请的权益，且通过引用将该申请合并于此。
[0006]根据一个实施例，一个装置包括具有一个内表面和一个外表面的定子，磁耦合到所述定子的多个转子，位于定子的内表面与所述第一转子之间的第一气隙，和位于定子外表面与所述第二转子之间的第二气隙。多个第一槽沿着所述内表面分布，且彼此间由多个第一齿分开，多个第二槽沿着所述外表面分布，且彼此间由多个第二齿分开。多个绕组位于所述内表面和所述外表面之间，每个绕组包括位于一个第一槽的多个第一导体和位于所述第一槽附近的一个第二槽的多个第二导体。第一转子面向所述定子的内表面，第二转子面向所述定子的外表面。所述第一导体，第一气隙和第一转子形成第一子电机，且所述第二导体，第二气隙和第二转子形成第二子电机。第一子电机和第二子电机被配置为当所述多个线圈有电流流动时在一个运行模式产生同一方向的机械转矩。
[0007]根据另一个实施例，一个系统包括一个具有一个内表面和一个外表面的定子，其中多个第一槽沿所述内表面分布并被多个第一齿彼此分开，多个第二槽沿着所述外表面分布并被多个第二齿彼此分开，且多个绕组位于所述内表面和所述外表面之间，每个绕组包括位于一个第一槽的多个第一导体和位于所述第一槽附近的一个第二槽的多个第二导体。该系统还包括磁耦合到所述定子的多个转子，其中第一转子面向所述定子的内表面，第二转子面向所述定子的外表面。该系统还包括位于所述定子内表面和所述第一转子之间的第一气隙，和位于所述定子外表面和所述第二转子之间的第二气隙。所述第一导体，第一气隙和第一转子形成第一子电机，所述第二导体，第二气隙和第二转子形成第二子电机。该系统还有耦合到所述多个绕组的多个功率变换器，其被配置为控制所述绕组中的电流，使得第一子电机和第二子电机在一个运行模式产生相同方向的机械转矩。
[0008]根据再一实施例，一种方法包括提供一个具有一个内表面和一个外表面的定子，提供磁耦合到所述定子的多个转子，并提供位于所述定子内表面与第一转子之间的第一气隙，及位于所述定子外表面和第二转子之间的第二气隙。所述第一转子面向所述定子内表面，所述第二转子面对所述定子外表面。多个第一槽沿着所述内表面分布并被多个第一齿彼此分开，且多个第二槽沿着所述外表面分布并被多个第二齿彼此分开。该方法还包括布置位于内表面和外表面之间的多个绕组，每个绕组包括位于一个第一槽中的多个第一导体和在该第一槽附近的一个第二槽的多个第二导体。该方法进一步包括配置所述第一导体，第一气隙和第一转子以形成第一子电机，所述第二导体，第二气隙和第二转子以形成第二子电机，以使第一子电机和第二子电机在一个运行模式产生相同方向的机械转矩。
[0009]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
[0010]为了更清楚地说明本专利技术实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0011]图1示出了一个电机的定子；
[0012]图2示出了一个电机的横截面图；
[0013]图3示出了根据本专利技术的各个实施例的一个电机的横截面图；
[0014]图4示出了根据本专利技术的各个实施例的一个电机的简化视图；
[0015]图5示出了根据本专利技术的各个实施例的一个电机的一个导体的简化视图；
[0016]图6示出了根据本专利技术的各个实施例的一个线圈结构的简图；
[0017]图7示出了根据本专利技术的各个实施例的电机的一对槽中的多个线圈的布置图；
[0018]图8示出了根据本专利技术的各个实施例的电机的一对槽中的多个线圈的另一布置图；
[0019]图9示出了根据本专利技术各个实施例的一个电机定子绕组连接的示意图；
[0020]图10示出了根据本专利技术各个实施例的一个电机定子绕组连接的另一示意图；
[0021]图11示出了根据本专利技术的各个实施例的一个电机绕组在各槽的分布图；
[0022]图12示出根据本专利技术各个实施例的多个绕组结构组合到一个图案的示意图：
[0023]图13示出了根据本专利技术的各个实施例的一个电机驱动系统；
[0024]图14示出了根据本专利技术的各个实施例的一个具有两节结构的电机的示意图；
[0025]图15示出了根据本专利技术的各个实施例的一个多匝线圈的示意图；
[0026]图16示出了根据本专利技术的各个实施例的电机定子的一段的简图；
[0027]图17示出了根据本专利技术的各个实施例的一个电机驱动系统的框图本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一个装置，其特征在于，包括：有一个内表面和一个外表面的定子，其中：多个第一槽沿着所述内表面分布，且由多个第一齿彼此分开；多个第二槽沿着所述外表面分布，且由多个第二齿彼此分开；及多个位于所述内表面和所述外表面之间的绕组，每个绕组包括多个布置在一个第一槽的第一导体和多个布置在该第一槽附近的一个第二槽的第二导体；多个磁耦合到所述定子的转子，其中第一转子面对所述定子的内表面，并第二转子面对所述定子的外表面；和所述内表面和所述第一转子之间的第一气隙，及所述外表面和所述第二转子之间的第二气隙，其中所述第一导体，所述第一气隙和所述第一转子形成一个第一子电机，并所述第二导体，所述第二气隙和所述第二转子形式一个第二子电机，并且其中，所述第一子电机和所述第二子电机被配置为当电流在所述多个绕组中流动时，所述第一转子和所述第二转子在一个运行状态产生相同方向的机械转矩。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一子电机和所述第二子电机被配置为具有类似的机电特性但在一个运行模式产生不同值的转矩。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：所述第一气隙的长度和所述第二气隙的长度被配置为在所述第一子电机和所述第二子电动机之间合适地分配转矩。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于：一个所述绕组在一个方向以分数槽开始。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：子电机的极数可通过控制相邻绕组电流的相位关系来动态调整。6.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：一个所述第一齿的位置相对一个所述第二齿的位置有一预定的角度偏移。7.根据权利要求1所述的，其特征在于：包括面向所述定子一端的第三转子。8.根据权利要求1所述的，其特征在于：一个所述绕组包括多个预成形的线圈结构。9.一个系统，其特征在于，包括：有一个内表面和一个外表面的定子，其中：多个第一槽沿着所述内表面分布，且由多个第一齿彼此分开；多个第二槽沿着所述外表面分布，且由多个第二齿彼此分开；及多个位于所述内表面和所述外表面之间的绕组，每个绕组包括多个布置在一个第一槽的第一导体和多个布置在该第一槽附近的一个第二槽的第二导体；多个磁耦合到所述定子的转子，其中第一转子面对所述定子的内表面...
【专利技术属性】
技术研发人员：毛恒春，
申请(专利权)人：鲲腾泰克有限公司，
类型：发明
国别省市：
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