一种多层电机及其控制系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种多层电机及其控制系统，所述多层电机包括L个电机单元，每个电机单元包括定子单元和转子单元，所述L个电机单元的定子单元沿轴向层叠排列并固定在一起，L个电机单元的转子单元沿轴向层排列并固定在转轴上，转轴从电机单元的中间穿过，通过转轴带动转子单元进行转动，每个定子单元包括m组线圈，每组线圈内有n组相位，每个电机单元均有m x n组励磁线圈及一组对应的转子单元，其中L、m和n为大于1的自然数，所述电机单元为无齿糟转矩或无磁卡转矩电机单元。本实用新型专利技术解决了现有电机控制系统不能个性化驱动电机运转、难以进行电力回收的问题。难以进行电力回收的问题。难以进行电力回收的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种多层电机及其控制系统


[0001]本技术涉及电机控制
，具体涉及一种多层电机及其控制系统。

技术介绍

[0002]现在电动交通工具发展迅速，对电机及其控制系统提出一些新的要求，要求电机的输出能够更好的控制以满足电动交通工具，尤其使用移动电源供电的交通工具在各种工况之需要，更加节能以提高交通工具的效率及续航能力，在一些状况下还要求快速回收动力。因此需要开发更适合电动交通工具使用的电机以及相应的控制和供电系统。
[0003]传统的电机通常只有一套线圈，生产电机以后就改变不了电机内部的线圈连接，更改变不了电机内部线圈的电阻值。在电动交通工具未普及发展时，电机大多为工业机械提供动力，电机的最高效率输出会设定为特定的扭矩和转速，使机械稳定地高效率运作。电动交通工具运作时，扭矩和转速须按照行驶状况而改变，因此电机的输出会偏离最高效率的扭矩和转速设定。当交通工具启动和加速时，电机需输出强大扭矩，当交通工具在高速度续航时，电机只需维持相对较高的转速，减少输出扭矩，在所述的情况下﹐一般电机的会设定为大扭矩输出使电机不会过热烧毁。但当扭矩减少时，电机改变不了内部线圈的电阻，在高转速时，电机要维持线圈内的电压，会消耗相当的电力，因此传统的电动交通工具在高速行驶时未能节省电力。
[0004]另一方面，由于一般应用在电动交通工具上的电机，工作时一直在消耗相当的电压和电流，当交通工具制动时，正在运行的电机难以迅时转换为发电机，又因为一般电动交通工具上使用的电机，通常采用粗线圈或多重线圈来降低电阻，让大电流通过，以提供更大动力，但这种配置不能有效回收动力并转化为电能。

技术实现思路

[0005]为此，本技术提供一种多层电机及其控制系统，以解决现有电机控制系统不能个性化驱动电机运转、难以进行电力回收的问题。
[0006]为了实现上述目的，本技术提供如下技术方案：
[0007]根据本技术的第一方面，公开了一种多层电机，所述多层电机包括L个电机单元，每个电机单元包括定子单元和转子单元，所述L个电机单元的定子单元沿轴向层叠排列并固定在一起，L个电机单元的转子单元沿轴向层排列并固定在转轴上，转轴从电机单元的中间穿过，通过转轴带动转子单元进行转动，每个定子单元包括m组线圈，每组线圈内有n组相位，每个电机单元均有mxn组励磁线圈及一组对应的转子单元，其中L、m和n为大于1的自然数，所述电机单元为无齿槽转矩或无磁卡转矩电机单元。
[0008]进一步地，所述电机单元为无铁芯永磁电机单元或非永磁感应电机单元，在不同的应用情况下，多层电机可配搭一种或多种无齿槽转矩的电机单元，所述定子单元的励磁线圈数目和相位，与其它定子单元的励磁线圈数目和相位﹐数目相同，位置相同，所述转子单元固定在同一转轴上，每个电机单元的转子单元上的磁极或感应磁极与其他转子单元的
磁极数量和位置相同。
[0009]进一步地，所述定子单元包括：无铁芯永磁电机定子单元和非永磁感应电机单元，所述无铁芯永磁电机定子单元和非永磁感应电机单元沿轴向层叠排列固定，所述转子单元包括：无铁芯永磁电机转子单元和非永磁感应电机单元，所述无铁芯永磁电机转子单元和非永磁感应电机单元沿轴向层叠排列并固定在转轴上。
[0010]根据本技术的第二方面，公开了一种多层电机的控制系统，所述控制系统包括：主控制计算机，所述主控制计算机连接多个电机驱动器，每个电机驱动器连接一个电机单元，通过主控制计算机控制电机驱动器，电机驱动器控制相应连接的电机单元。
[0011]进一步地，所述电机驱动器通过与电机单元同轴连接的霍尔检测元件和电机单元的反电动势，检测计算每个电机单元内定子单元的相位和转子单元内磁极之间的相对位置。
[0012]进一步地，所述电机驱动器通过霍尔检测元件感应与其连接的电机单元转子的磁极和转向偏角，并计算所述转子单元产生最有效扭矩时的对应相位，对同相位内的m个励磁线圈组进行供电，每个电机驱动器会把感测和计算出来的信息分享至主控制计算机及多层电机内其他电机单元的电机驱动器。
[0013]进一步地，所述主控制计算机会根据负载扭矩和转速的需求，调整开启和关闭电机单元的数量，当多层电机带动负载启动或增加转速，即增加输出扭矩时，主系统计算器会指令适当数量或全数电机单元工作，直到多层电机达到要求转速时，主系统计算器会控制部分电机单元进入休眠，剩下足够数量的电机单元工作，维持所需的扭矩和转速。
[0014]进一步地，所述主控制计算机检测到电机单元进行减速时，通过电机驱动器调整休眠状态的电机单元转换为发电机，进行电能回收，当主控制计算机检测到电机单元进行刹停时，通过电机驱动器将所有的电机单元转换为发电机，进行电能回收，并协助进行刹停动作。
[0015]进一步地，所述主控制计算器会根据各个电机单元的状态，和工作温度等数据指令电机单元轮流工作和休眠。
[0016]进一步地，所述主控制计算器将多层电机的输出功率从低到高分为L个级别，所述主控制计算器根据输出功率的级别控制L个电机驱动器以使多层电机以最高效率的方式输出功率。
[0017]进一步地，所述电机驱动器在电机单元设定为休眠时，电机单元产生的反电动势会透过所属驱动器内的绝缘栅双极晶体管或金属氧化物半导体场效晶体管管内的续流二极管接地到回电池，使休眠电机单元内的转子，不受定子反电动势的作用力影响，减慢电机的整体转速。
[0018]进一步地，所述控制系统还包括主电源管理计算机，所述主电源管理计算机连接主电池组，主电池组连接电池列，电池列中包括多个从电池组，每个从电池组连接一个电机单元。
[0019]进一步地，所述从电池组连接有普通快速充电单元，普通快速充电单元与主电池组连接，在从电池组的电量不足时，通过普通快速充电单元进行充电。
[0020]进一步地，所述主电池组还连接有大功率快速充电单元，大功率快速充电单元与普通快速充电单元之间独立运作，不相互干扰。
[0021]进一步地，所述主电源管理计算机按照从电池组的剩余电量多少，按先后顺序，控制从电池组进行电量补充。
[0022]本技术具有如下优点：
[0023]本技术公开了一种多层电机及其控制系统，多层电机由包括电机单元，每个电机单元包括多个定子盘﹐每个定子盘具有n组m相励磁圈；每层电机单元均配置其独立的驱动器和供电系统，使得本技术的多层电机能够更加灵活控制﹐加上具有所述多层电机及其控制和供电系统的交通工具﹐体现多层电机系统在不同的行驶状况下﹐以电机单元启动和休眠方式控制其扭力和转速输出﹐达至最高效率之应用。实现个性化控制。而且交通工具在制动时﹐可透过休眠的电机单元﹐及时回收能量。
附图说明
[0024]为了更清楚地说明本技术的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引申本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多层电机，其特征在于，所述多层电机包括L 个电机单元，每个电机单元包括定子单元和转子单元，所述L 个电机单元的定子单元沿轴向层叠排列并固定在一起，L 个电机单元的转子单元沿轴向层排列并固定在转轴上，转轴从电机单元的中间穿过，通过转轴带动转子单元进行转动，每个定子单元包括m 组线圈，每组线圈内有n 组相位，每个电机单元均有m x n 组励磁线圈及一组对应的转子单元，其中L、m 和n 为大于1的自然数，所述电机单元为无齿槽转矩或无磁卡转矩电机单元。2.如权利要求1所述的一种多层电机，其特征在于，所述电机单元为无铁芯永磁电机单元或非永磁感应电机单元，在不同的应用情况下，多层电机配搭一种或多种无齿槽转矩的电机单元，所述定子单元的励磁线圈数目和相位，与其它定子单元的励磁线圈数目和相位，数目相同，位置相同，所述转子单元固定在同一转轴上，每个电机单元的转子单元上的磁极或感应磁极与其他转子单元的磁极数量和位置相同。3.如权利要求1所述的一种多层电机，其特征在于，所述定子单元包括：无铁芯永磁电机定子单元和非永磁感应电机单元，所述无铁芯永磁电机...

【专利技术属性】
技术研发人员：张宏辉，张宏峰，
申请(专利权)人：张宏辉，
类型：新型
国别省市：