感应电机制造技术

提供了一种感应电机(100)，包括：转子(120)；定子(140)；以及相移振荡器(160)。该定子包括：第一绕组(141)；以及第二绕组(142)，该第二绕组相对于所述第一绕组以第一角度(101)布置。该相移振荡器包括：晶体管(170)，该晶体管(170)为高电子迁移率晶体管HEMT；以及相移网络(180)。该第一绕组连接到该相移网络的第一节点(181)，并且其中，该第二绕组连接到该相移网络的第二节点(182)，其中，该相移振荡器被配置为在该第一节点处提供第一相位电信号以及在该第二节点处提供第二相位电信号，其中，该第一相位与该第二相位之间的差对应于该第一角度。还提供了一种其包括该感应电机的电动飞行器推进系统。飞行器推进系统。飞行器推进系统。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】感应电机


[0001]本专利技术涉及感应电机和用于驱动这种电机的电路系统。

技术介绍

[0002]感应电机也称为异步电机，是一种常用的交流AC电动机器。感应电机既可以用作马达也可以用作发电机。感应电机最常见的用途是作为感应马达。感应电机可以布置为单相电机或多相电机。感应电机通常包括静止的定子部分和自由旋转的转子部分。
[0003]在感应电机中，定子绕组的交变磁场在转子中感应出电流。进而，感应电流会产生抵消磁场并产生扭矩，从而导致转子旋转。感应电机的转子可以是鼠笼式转子或相对于定子的绕线式转子。
[0004]感应电机被用在如火车和公路车辆等电力推进车辆中。感应电机也可以用于电力推进飞行器，特别是固定翼和旋转翼飞行器。
[0005]电动航空的主要问题在于感应电机还不能取代用化学燃料的飞行器发动机。除了需要改进的电池外，电动感应电机的主要问题在于它们通常具有太低的功率重量比，以至于无法实际用于飞行器推进。
[0006]单相感应电机在这方面尤其受到阻碍，因为它们需要大电容器来实现大功率输出和绕组比。将感应电机推向更高的功率输出可能会由此降低其功率重量比。因此，需要在
内进行改进。

技术实现思路

[0007]本专利技术的目的是至少减轻上述问题中的一些。
[0008]根据第一方面，提供了一种感应电机，包括转子、定子和相移振荡器。定子包括第一绕组和第二绕组。第二绕组相对于所述第一绕组以第一角度布置。相移振荡器包括晶体管和相移网络。第一绕组连接到相移网络的第一节点。第二绕组连接到相移网络的第二节点。该相移振荡器被配置为在该第一节点处提供第一相位电信号以及在该第二节点处提供第二相位电信号。第一相位与第二相位之间的差对应于该第一角度。
[0009]第一绕组和第二绕组可以替代性地分别称为主绕组和辅助绕组。相移振荡器可以理解为包括至少一个晶体管的电路系统，其使交流电的相位在相移振荡器电路系统的不同节点之间有所偏移。特别地，在作为相移振荡器一部分的相移网络的不同节点之间实现相移。相移网络可以是基于电阻器
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电容器RC的相移网络。替代性地，相移网络可以理解为相移振荡器的反馈网络。晶体管可以例如是金属氧化物半导体场效应晶体管MOSFET或双极结型晶体管BJT。术语“晶体管”可以理解为是指相移振荡器的晶体管电路系统或放大器部分。这样的晶体管电路系统可以进一步包括例如所需的驱动和/或偏置电路系统。
[0010]相移振荡器可以是逆变器或逆变器网络，例如被配置用于至少6个相位的逆变器或逆变器网络。逆变器或逆变器网络可以包括先前提到的晶体管。逆变器或逆变器网络可以包括先前提到的相移网络。替代性地，第一绕组可以连接到逆变器网络的第一节点，并且
第二绕组可以连接到逆变器的第二节点，其中，该逆变器网络被配置为在该第一节点处提供第一相位电信号以及在该第二节点处提供第二相位电信号，其中，该第一相位与该第二相位之间的差对应于该第一角度。
[0011]在感应电机操作期间，转子相对于定子旋转。转子可以理解为同心放置在定子内部。感应电机可以通过感应方式来操作。当馈送交流电时，以特定相对角度彼此相隔布置的绕组产生交变磁场。这些场可以在转子中感应出电流，该电流进而产生其自身的磁场。转子的磁场与定子的绕组的磁场之间的相互作用是产生转子旋转的原因。然而，为了提供更实用的自启动感应电机，可能需要转换或调制交变磁场以形成旋转磁场RMF。常规地，对于单相AC感应电机，RMF是通过将电容器与定子绕组之一串联连接而形成的。
[0012]专利技术人已经意识到，可以利用相移振荡器来实现馈送到第一绕组和第二绕组的电流之间的所需相移。因此，感应电机可以产生RMF，而不需要或至少不太依赖于与绕组之一(例如第二绕组)串联连接的常规电容器，以使感应电机在作为马达操作时，即，将电能转换为旋转/机械能时，可以自启动。通常，更高功率的感应电机操作和更大的绕组比要求串联电容器具有更高的电容，这进而导致电容器在物理上变得更大，即重量更大并且变得更笨重。因此，通过不需要或至少不太依赖于串联电容器，可以改进感应电机的功率重量比。
[0013]反过来，这使得能够通过有源RC相移振荡器的相移得到具有更高功率重量比的更小、更紧凑的电动马达。对于感应马达，转子的旋转速度可以由AC电压控制，该电压会削弱或加强由绕组产生的磁场，从而使马达运行得更快。功率可以计算为旋转速度乘以扭矩。更多的绕组和相位可以有利于以相同的电力成本产生更大的扭矩。
[0014]有源RC相移振荡器(即包括晶体管)可能比无源RC相移振荡器更有益于感应电机。在无源相移振荡器的情况下，可能难以实现90度的相移，尽管在某些频率下，它可以提供45度或60度的相移。可以用30度相移来实现根据本专利技术的6相感应电机的相移。将无源滤波器连接在一起以产生更大阶数的滤波器的级联可能难以准确实施。这是因为每个RC滤波器阶数的动态阻抗会影响其相邻的RC网络。另外，例如温度可能会影响相移，并且部件公差可能会在实践中产生偏差。使用晶体管进行有源相移可能是有益的，因为电路可以包括较小值的电阻器和电容器，即，不包括会增加马达的重量和形状因子的大而笨重的高电感电感器。
[0015]第一角度可以是60度。这样的相移很容易通过基于RC的相移网络和相移振荡器来实现。
[0016]定子可以进一步包括第三绕组，该第三绕组相对于所述第一绕组以第二角度布置。第三绕组可以连接到相移网络的第三节点。相移振荡器可以被配置为在第三节点处提供第三相位电信号。第一相位与第三相位之间的差可以对应于该第二角度。
[0017]术语“电信号”可以指各种类型的电信号，例如电压或电流。通过利用相移网络的第三节点和对应的第三定子绕组，可以实现几个优点。例如，这样的第三绕组可以促进绕组的更均匀的径向分布，这进而可以有利于减小绕组比或增加感应电机的旋转速度、扭矩和/或输出功率。这可以理解为使得能够将3相定子及其所有固有益处用于单相AC输入电信号。
[0018]第二角度可以是120度。这样的相移也很容易通过基于RC的相移网络和相移振荡器来实现。
[0019]第一绕组可以是双极绕组。第二绕组可以是双极绕组。这可以理解为绕组环回到定子的另一侧，即，与绕组的初始部分成180度。相对于转子以不同方向上流过绕组之一的
初始部分和回环部分的电流可以产生取向相隔180度的两个不同磁场。
[0020]因此，可以发现每个相位电信号的进一步效用。通过使用双极绕组，RMF的形成更均匀地径向分布在定子中。另外，第三绕组也可以是双极绕组。
[0021]晶体管可以是功率晶体管。功率晶体管可以理解为被配置为在高电流和高电压下操作的晶体管。通常，越高的电流可能会导致产生越强大的RMF。进而，这可能会导致增加感应电机的旋转/机械输出功率。功率晶体管可以被配置用于至少1200V的阈值电压。配置用于1200V阈值电压的功率晶体管可以被配置为在1200V的栅极电压(例如栅源电压)下开始导电。
[0022]晶体管可以是本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种感应电机(100)，包括：转子(120)；定子(140)；以及相移振荡器(160)；其中，该定子包括：第一绕组(141)；以及第二绕组(142)，该第二绕组相对于所述第一绕组以第一角度(101)布置；其中，该相移振荡器包括：晶体管(170)，该晶体管(170)为高电子迁移率晶体管HEMT：以及相移网络(180)：其中，该第一绕组连接到该相移网络的第一节点(181)，并且其中，该第二绕组连接到该相移网络的第二节点(182)，其中，该相移振荡器被配置为在该第一节点处提供第一相位电信号以及在该第二节点处提供第二相位电信号，其中，该第一相位与该第二相位之间的差对应于该第一角度。2.根据权利要求1所述的感应电机，其中，该第一角度是60度。3.根据权利要求1或2所述的感应电机，其中，该定子进一步包括第三绕组(143)，该第三绕组相对于所述第一绕组以第二角度(102)布置，其中，该第三绕组连接到该相移网络的第三节点(183)，其中，该相移振荡器被配置为在该第三节点处提供第三相位电信号，其中，该第一相位与该第三相位之间的差对应于该第二角度。4.根据权利要求3所述的感应电机，其中，该第二角度是120度。5.根据权利要求1至4中任一项所述的感应电机，其中，该第一绕组是双极绕组，并且其中，该第二绕组是双极绕组。6.根据权利要求1至5中任一项所述的感应电机，其中，该晶体管是功率晶体管。7.根据权利要求1至6中...

【专利技术属性】
技术研发人员：马丁，
申请(专利权)人：艾普诺瓦泰克公司，
类型：发明
国别省市：