具有整流转子绕组的电机内的电力分配制造技术

一种电机，包括定子，该定子以相关定子绕组限定了多个定子磁极，所述相关定子绕组配置成接收定子电流。该电机还包括转子，该转子以相关联的转子绕组限定了多个固定的转子磁极，其中该转子限定了当接收定子电流时由定子绕组产生的磁场可激励的场，以在转子和定子之间产生相对运动，并且其中该转子在电机运行期间保持与定子产生的磁场同步。该电机还包括整流系统，该整流系统被配置为当定子绕组接收定子电流、当由定子绕组产生的磁场激励磁场时，控制转子磁极中感应的交流电流。制转子磁极中感应的交流电流。制转子磁极中感应的交流电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】具有整流转子绕组的电机内的电力分配
[0001]本申请根据35 USC
§
119(e)要求2020年7月31日提交的美国专利申请序列号63/059,930的优先权，其全部内容通过引用并入本文。


[0002]本专利技术涉及电马达和发电机。

技术介绍

[0003]电马达一般包括通常称为定子的静止部件和通常称为转子的旋转部件。电流被转换成电磁场，该电磁场在定子和转子之间施加机械力或扭矩，该机械力或扭矩可用于做功。发电机以类似的原理工作，其中机械力被转换为电流。虽然主要关于旋转力或扭矩进行描述，但是本文描述的原理也适用于线性马达。对于线性马达，在一些实施方式中，转子充当静止部件，而定子充当平移部件。

技术实现思路

[0004]本公开描述了与在电机内无线传输电力相关的技术。
[0005]本公开中描述的主题的示例实施方式是具有以下特征的电机。定子以相关定子绕组限定了多个定子磁极。转子以相关的转子绕组限定了多个固定的转子磁极，转子绕组包括整流器并且被配置为仅由定子激励。转子限定了可由定子绕组产生的磁场激励的转子场，以在转子和定子之间产生相对运动。控制器被配置成以相对于转子磁极中最近的一个测得的电流角发送电流通过定子绕组。控制器被配置成响应于运行条件来调节电流角。控制器被配置成响应于运行条件来调节所发送电流的电流幅度。转子在运行期间保持与由定子绕组产生的磁场同步。
[0006]在一些实施方式中，定子绕组包括集中式绕组。
[0007]在一些实施方式中，定子绕组包括分布式绕组。
[0008]在一些实施方式中，定子绕组包括凸形绕组。
[0009]在一些实施方式中，转子绕组包括集中式绕组。
[0010]在一些实施方式中，转子绕组包括凸形绕组。
[0011]在一些实施方式中，转子绕组包括非重叠的绕组。
[0012]在一些实施方式中，整流器包括二极管。
[0013]在一些实施方式中，整流方向在转子磁极之间交替。
[0014]在一些实施方式中，转子包括永磁体。
[0015]在一些实施方式中，永磁体基本上与转子磁极对齐。
[0016]本公开中描述的主题的示例实施方式是一种控制电机的方法。该方法包括以下特征。定子的定子绕组被激励以在定子内产生定子磁场。转子磁极内的铁磁材料内的相应转子磁场通过建立磁通量被定子磁场修改。与转子相切的力由定子磁场的偏移产生。转子由产生的切向力移动。通过整流器减少了气隙中通量激励的延迟。气隙限定在定子的内表面
和转子的外表面之间。响应于磁场偏移，转子内磁通量的衰减被转子绕组内的电流抵抗。定子磁场和转子在运行期间保持彼此同步。电流以相对于转子磁极中最近的一个测量的电流角被发送通过定子绕组。响应于运行条件，调节发送电流的电流幅度。响应于运行条件，调节电流角。
[0017]在一些实施方式中，保持通量包括通过在转子绕组内感应第一方向的第一电流直到第一电流减小到零来抵抗通量的第一变化，并且保持通量包括允许通量的第二变化以在转子绕组内感应第二方向的电流。
[0018]在一些实施方式中，反向切向力被整流器减小。
[0019]在一些实施方式中，整流器包括二极管。
[0020]本公开中描述的主题的示例实施方式是具有以下特征的绕线式励磁转子同步电机(wound field rotor synchronous machine)。定子以相关定子绕组限定了多个定子磁极。转子限定了多个转子磁极。转子被配置成与定子同步旋转。转子包括与每个转子磁极相关联的转子绕组。转子绕组被配置为由定子绕组产生的磁场激励，以产生转子磁场。转子绕组包括整流器。永磁体嵌在转子内。控制器被配置成激励定子绕组。控制器被配置成通过向定子绕组发送控制信号而在定子内产生定子磁场，这通过以相对于最接近的转子磁极测量的电流角发送电流通过定子绕组而实现。控制器被配置成响应于运行条件来调节电流角。控制器被配置成响应于运行条件来调节所发送电流的电流幅度。
[0021]在一些实施方式中，永磁体与转子磁极错开。
[0022]在一些实施方式中，整流器包括肖特基二极管。
[0023]在一些实施方式中，整流器被配置成减少运行期间的扭矩脉动。
[0024]在一些实施方式中，位置传感器被配置成检测转子相对于定子的位置。在这种情况下，控制器还被配置成从位置传感器接收位置流。位置流代表转子位置。控制器还被配置成响应于接收到位置流，确定存在扭矩脉动。控制器还被配置为响应于确定存在转矩脉动，调整相对于转子磁极的电流角。控制器还被配置成响应于确定存在扭矩脉动，调节电流的电流幅度。
[0025]本公开中描述的主题的一个或多个实施方式的细节在附图和以下描述中阐述。从说明书，附图和权利要求中，本主题的其它特征，方面和优点将变得显而易见。
附图说明
[0026]图1是电驱动系统的示例的示意图。
[0027]图2是用于电绕组的示例电源开关的示意图。
[0028]图3A
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3B是示例电机的透视图和侧视图。
[0029]图3C
‑
3D是示例电机的透视图和侧视图。
[0030]图4是示例电机的侧视图。
[0031]图5A是示例转子线圈的正视图。
[0032]图5B是图5A的转子线圈的透视图。
[0033]图5C是图5A和5B的转子线圈的侧视图。
[0034]图5D是示出了在锁定转子条件下(例如，启动)的各种充电状态和产生的扭矩以及不同相量角的曲线图。
[0035]图6是根据本公开的配置用于控制的电马达的示意图。
[0036]图7是可以与本公开的方面一起使用的示例控制器的框图。
[0037]图8是可以与本公开的方面一起使用的方法的流程图。
[0038]图9A是根据本公开一个方面的响应扭矩增加请求的方法的流程图。
[0039]图9B是根据本公开一个方面的响应扭矩增加请求的方法的另一流程图。
[0040]图9C是根据本公开一个方面的用于启动马达的方法的流程图。
[0041]图9D是根据本公开一个方面的响应扭矩增加请求的方法的流程图。
[0042]图10是各种机器配置的平均磁场强度的曲线图。
[0043]各个附图中相同的附图标记和标号表示相同的元件。
具体实施方式
[0044]本公开涉及一种具有电磁直接联接的转子和定子的场绕同步马达。转子线圈可以包括整流器，例如二极管。添加整流器有助于减少马达运行过程中的扭矩脉动。转子的转子磁极在拓扑上和电气上都固定在转子表面上。除了定子绕组之外，转子基本上与定子部件能量隔离。也就是说，转子场被配置成由定子绕组产生的磁场激励。定子磁场和转子在运行期间保持彼此同步。在运行期间，控制器被配置成发送电流通过定子，并响应于当前或变化的运行条件主动调节电流幅值和角度。这种马达能够以同步电机的效率运行，而不需要昂贵的稀土磁体，也不需要单独的电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电机，包括：定子，所述定子以相关联的定子绕组限定多个定子磁极，所述相关联的定子绕组被配置成接收定子电流；和转子，所述转子以相关联的转子绕组限定多个固定的转子磁极，其中，所述转子限定了能够由所述定子绕组响应于所述定子绕组接收所述定子电流而产生的磁场激励的场，以在所述转子和所述定子之间产生相对运动，其中，所述转子在所述电机的运行期间保持与所述定子产生的磁场同步；和整流系统，所述整流系统被配置成当所述场由所述定子绕组在接收所述定子电流时产生的磁场激励时，控制所述转子磁极中感应的交流电流。2.根据权利要求1所述的电机，其中，所述整流系统包括整流部件，所述整流部件在所述多个固定的转子磁极中的每一个上短路。3.根据权利要求2所述的电机，其中，所述整流部件被配置成减少所述定子和所述转子之间的气隙中的通量激励的延迟。4.根据权利要求1所述的电机，其中，所述整流系统被配置成对所述定子绕组在接收所述定子电流时产生的电场产生不对称响应，以控制转子扭矩脉动。5.根据权利要求1所述的电机，其中，所述整流系统包括横跨所述多个固定的转子磁极中的每一个而布置的相应整流器。6.根据权利要求1所述的电机，其中，所述整流系统包括被动整流系统或主动整流系统。7.根据权利要求1所述的电机，进一步包括控制器，所述控制器被配置为：以相对于所述转子磁极中最接近的一个测量的电流角发送通过所述定子绕组的所述定子电流；确定所述电机的期望运行输出；确定对应于所述电机的期望运行输出的期望转子运动；计算应用于所述定子的矢量控制调制，所述矢量控制调制引起所述期望转子运动；基于所述矢量控制调制调节所述定子电流的电流角，以使所述转子执行所述期望转子运动并实现所述电机的期望运行输出。8.根据权利要求7所述的电机，其中，所述控制器还被配置成基于所述矢量控制调制来调制所述定子电流的幅度或频率。9.根据权利要求7所述的电机，其中，所述控制器还被配置为：调节所述定子电流的频率或振幅，以使所述转子执行所述期望转子运动；和实现所述电机的所述期望运行输出。10.根据权利要求7所述的电机，其中，所述控制器还被配置为：调节所述定子电流的频率或振幅，以使所述转子执行所述期望转子运动；和当所述转子执行所述期望转子运动并实现所述电机的期望运行输出时，控制转子扭矩脉动。11.根据权利要求7所述的电机，其中，所述控制器被配置成增加沿着所述定子在转子磁极前面的绕组的定子电流的电流角，以传递增加的扭矩。12.根据权利要求10所述的电机，其中，所述控制器配置成增加所述定子电流的幅度，
同时增加所述定子电流的电流角，以控制转子扭矩脉动。13.根据权利要求7所述的电机，其中，所述控制器配置成使所述定子的电流角为...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：Tau电机股份有限公司，
类型：发明
国别省市：