一种多相永磁无刷电机具有定子，所述定子为每一相配备至少一个绕组，所述绕组在多个接合点处彼此固定地连接。电源通过受控的电机激励电路连接到多个端子上，所述端子连接到相应的接合点上，其中端子的数目小于电机的相数。电机激励电路被中央处理器适当地控制。实现可控状态数目的减少并同时保持了高精度的可控性。因此，避免了为每一相复制相同的激励电路。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】多相电机绕组的拓扑结构及控制相关申请本申请包含的主题内容与下列申请相关：2001年4月5日申请的Maslov等人的美国共同未决申请第09/826,423号、2001年4月5日申请的Maslov等人的美国共同未决申请第09/826,422号、2001年10月1日申请的Maslov等人的美国申请第09/966,102号、2001年11月27日申请的Pyntikov等人的美国申请第09/993,596号，以及2002年6月19日申请的Maslov等人的申请第10/173,610号，所有这些都共同归于本申请。这些申请所公开的内容作为参考包含于此。
本专利技术涉及旋转电机，尤其涉及用于多相电机的绕组电路结构以及使用最小的控制状态数目对多相电机所进行的控制。
技术介绍
上述共同未决的专利申请描述了为车辆开发高效电机驱动以作为可行的替代方案取代内燃机的前景。电机绕组的电子控制脉冲激励为更灵活地操控电机特性提供了前景。通过控制脉冲宽度、占空比以及将电池电源可切换地施加到适当的定子绕组上，可以获得多种优越的功能。在许多电机申请中，车辆驱动环境仅仅是一个例子，非常期望能在宽泛的速度范围上实现平稳运行，并同时保持高转矩输出能力且节省能源。上述共同未决申请中描述的电机结构配置都致力于这些目标。电磁铁芯部分可以配置为隔离的环孔状可透磁结构，以增强磁通密度。隔离的电磁铁芯部分可允许磁芯中的单个磁通密度具有最小的磁通损耗或具有对其他电磁体组件的最小有害变压器干扰效应。-->图1是示出了例如在共同未决申请第09/826,422号中所公开的电机的转子和定子部件，其所公开的内容作为参考包含于此。转子组件10是环孔状结构，具有沿着圆柱形支承板14大体均匀分布的永磁体12。该永磁体是转子磁极，该磁极沿着该环孔的内圆周按磁极性交替变化。支承板可以由可透磁材料构成，用作相邻永磁磁极12之间的磁通回路。转子包围定子组件20，转子和定子组件被环形径向气隙分隔。定子20包括多个沿该气隙均匀分布的具有相同结构的电磁铁芯部分。每个铁芯部分包括一个通常为U形的磁结构24，该磁结构形成两个具有面对该气隙的表面26的磁极。绕组28卷绕在磁极对的绕组支架上。可选地，构造铁芯部分，以容纳在连接磁极对的部分上所形成的单个绕组。每个定子电磁铁芯结构与相邻定子铁芯部件相分离，并且与相邻定子铁芯部件磁性隔离。该定子部件24被固定到不透磁的支撑结构(未示出)上，由此形成环孔状结构。该结构消除了来自相邻定子极组的离散变压器磁通效应。上述申请号为10/173,610的申请描述了为实现对这些电机的各种应用的精确控制而设计的电机控制策略。虽然通常的控制系统假设整个电机具有均匀的参数值，但是在那个申请中可以认识到独立结构部件的引入会在不同的定子部件间引起电路参数例如相电阻、相自感等等的变化。由此电机控制涉及汇合与电流反馈部件相连接的非线性前馈补偿。将每个定子铁芯部分作为单个相进行单独控制，根据与用于激励相绕组的定子相元件相关的控制参数组，响应控制器所产生的控制信号，对每一组相绕组进行激励。在所示的示例性的七相电机中，需要分别对所有七个状态进行有源控制。图2和3中示出了根据申请号为10/173,610的申请的控制方法。通过由直流电源40所提供的驱动电流经由电子开关组42来可切换地激励定子相绕组。该开关组通过栅极驱动器46连接到控制器44。控制器44具有一个或多个用户输入和多个用于在运行期间所检测到的电机-->状态的输入。每个相绕组中的电流由多个电流传感器48中相应的一个电流传感器来检测，该电流传感器48的输出提供给控制器44。为此，该控制器可以具有多个输入，或者可选地，可以将来自电流传感器的信号进行多路复用并且连接到单个控制器输入上。转子位置传感器46连接到控制器44的另一个输入上以向其提供位置信号。该位置传感器的输出也被施加到速度近似器50上，该速度近似器将位置信号转换为速度信号，以便将该速度信号施加到控制器44的另一个输入上。顺序控制器可以包括微处理器或等效微控制器，例如TexasInstrument的数字信号处理器TMS320LF2407APG。开关组可以包括多个MOSFET H型桥，例如International Rectifier的IRFIZ48N-ND。栅极驱动器可以包括Intersil的MOSFET栅极驱动器HIP4082IB。位置传感器可以包括任何已知的传感装置，例如霍耳效应器件(AllegroMicrosystems的92B5308)、巨磁电阻(GMR)传感器、电容性旋转传感器、簧片开关、包含非晶传感器的脉冲有线传感器、分解器、光传感器等等。霍耳效应电流传感器例如F.W.Bell SM-15可以用作电流传感器48。速度检测器50提供所检测到的位置信号的时间导数的近似值。图3是用于单个定子铁芯部件绕组的开关组和驱动器的部分电路图。定子相绕组28连接到具有四个FET的桥式电路中。可以使用任何各种已知的电子开关元件，例如双极性晶体管，来控制驱动电流按适当的方向流向定子绕组28。FET53和FET55串联跨接在电源两端，同样，FET54和FET56也如此连接。定子绕组28连接在两个串联的FET电路的连接节点之间。栅极驱动器46响应从顺序控制器44所接收到的控制信号以将触发信号施加到FET的栅极端子上。FET53和56同时被触发，从而使电机电流向一个方向流动。为了使电流向反方向流动，则同时触发FET54和55。可选地，可以将栅极驱动器46集成到顺序控制器44中。-->如上示出和所述的特定电路仅仅是各种可选的电机激励电路中的代表。然而，每个相都具有允许对每个相的状态进行有源控制的相关的切换和驱动电路。对于多相电机来说，对这些用于每一相的电路的复制以及所增加的电路实际状态和功能的复杂性不仅昂贵且难以承受。因此需要一种对多相电机进行有效控制并同时能够降低可控状态的数目。
技术实现思路
本专利技术实现了上述需要，并同时保持了例如在共同未决申请中所公开的分离且铁磁隔离的单个定子铁芯部件结构的优点。实现了可控状态数目的减少并同时保持了高精度的可控性。使用多相无刷永磁电机可以获得上述优点，所述多相无刷永磁电机具有定子，所述定子为每一相装配有至少一个绕组，所述绕组在多个接合点处彼此固定地连接。电源通过受控的电机激励电路连接到多个端子上，所述端子连接到相应的接合点上，端子的数目小于电机的相数，并因此，小于接合点的数目。电机激励电路由中央处理器适当地控制。因此，避免了为每一相复制相同的激励电路。可以通过如下方法获得上述结构，即以三角形(Δ形)连接结构配置第一组绕组，同时所述结构的相邻绕组在所述多个接合点中相应的一个接合点处相互连接，以及以星形(Y形)结构连接的第二组绕组，所述星形结构的各端点连接到所述多个接合点中相应的接合点上。所述星形结构的一个端点可以连接到不与端子直接相连的那个接合点上。由于本专利技术适用于各种相数的电机，因此第一组和第二组相绕组的数目也是可变的。在所示的优选实施例中，电机包括七相，三角形结构包括带有五个接合点的五相绕组，星形结构包括两相绕组，星形的一个绕组支架直接连接在一个接合点和连接其他星形绕组的中心节点之间。在该实施例中，仅有四个接合点直接连接到相应的电源本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种多相无刷电机包括： 转子，其包括多个永磁体； 定子，其包括多个绕组，每个绕组对应于一个相应的电机相，所述多个绕组在多个接合点处彼此固定地连接；以及 多个端子，其连接到受控电源； 其中所述的多个端子的数目小于电机的相数，并且每个端子直接连接到所述多个接合点中相应的一个接合点上。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-9-10 10/658,1911.一种多相无刷电机包括：转子，其包括多个永磁体；定子，其包括多个绕组，每个绕组对应于一个相应的电机相，所述多个绕组在多个接合点处彼此固定地连接；以及多个端子，其连接到受控电源；其中所述的多个端子的数目小于电机的相数，并且每个端子直接连接到所述多个接合点中相应的一个接合点上。2.如权利要求1所述的多相无刷电机，其中所述端子数目小于所述接合点数目。3.如权利要求1所述的多相无刷电机，其中所述多个绕组包括：以三角形结构连接的第一组绕组，所述结构的相邻绕组在所述多个接合点中相应的一个接合点处连接；以及以星形结构连接的第二组绕组，所述星形结构的端点连接到所述多个接合点中相应的一个接合点上。4.如权利要求3所述的多相无刷电机，其中所述多个接合点中的连接到星形结构端点的那个接合点不直接连接到端子。5.如权利要求3所述的多相无刷电机，其中所述电机包括七相，所述三角形结构包括带有五个接合点的五个相绕组，所述星形结构包括两个相绕组，并且只有四个接合点直接连接到相应的端子上。6.如权利要求5所述的多相无刷电机，进一步包括跨接在三角形结构其中一个相绕组两端的第一电阻元件，和连接在所述星形结构的中心节点和其中一个接合点之间的第二电阻元件。7.如权利要求1的多相无刷电机，其中定子进一步包括多个彼此铁磁隔离的铁磁铁芯部分，每一铁芯部分具有形成于其上的相应的相绕组。8.如权利要求7的多相无刷电机，其中每个铁芯部分包括多个磁极，每个磁极穿过气隙面对所述转子。9.如权利要求7的多相无刷电机，其中所述相数等于定子铁芯的数目并且每个相绕组卷绕在相应的其中一个定子铁芯上。10.一种多相无刷电机系统包括：电机，包括永磁转子和定子，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：拉柯许达万，
申请(专利权)人：波峰实验室责任有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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