电机内的电力分配制造技术

一种电机，包括定子和转子，当接收定子电流以在转子和定子之间产生相对运动时，转子可由定子产生的磁场激励。控制器被配置成以从转子的最接近的一个磁极测量的电流角发送通过定子的定子电流，确定电机的期望运行输出，以及确定对应于电机的期望运行输出的期望转子运动。控制器还被配置成计算施加到定子的引起期望的转子运动的矢量控制调制，并基于该矢量控制调制调节定子电流的电流角，以使转子执行期望的转子运动并实现电机的期望运行输出。期望的转子运动并实现电机的期望运行输出。期望的转子运动并实现电机的期望运行输出。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电机内的电力分配
[0001]本申请根据35USC
§
119(e)要求2020年7月31日提交的美国专利申请序列号63/059,929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。转子以相关转子绕组限定了多个固定的转子磁极。转子限定了可由定子绕组产生的磁场激励的场，以在转子和定子之间产生相对运动。转子在运行期间保持与定子产生的磁场同步。控制器被配置成以从转子磁极中最接近的一个测量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所发送电流的电流幅度。控制器被配置成响应于运行条件来调节电流。
[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，转子包括永磁体。在一些实施方式中，永磁体基本上与转子磁极对齐。
[0013]在一些实施方式中，控制器还被配置为激励定子绕组。在一些实施方式中，控制器还被配置成通过被激励的定子绕组在定子内产生定子磁场。在一些实施方式中，控制器还被配置成通过定子磁场在转子内的铁磁材料内产生相应的转子磁场。在一些实施方式中，控制器还被配置成通过定子中的磁场偏移产生与转子相切的力。在一些实施方式中，控制器还被配置成通过产生的切向力来移动转子。在一些实施方式中，控制器还被配置成响应于磁场偏移通过转子线圈内的电流来维持转子内的磁通量。定子磁场和转子在运行期间保持彼此同步。
[0014]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。定子的定子绕组被激励以在定子内产生定子磁场。转子内铁磁材料内的相应转子磁场被定子磁场改变。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。定子磁场和转子在运行期间保持彼此同步。响应于磁场偏移，转子内磁通量的衰减被转子线圈内的电流抵抗。电流以从最近的一个转子磁极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。
[0015]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。转子绕组被配置成由定子绕组产生的磁场激励。受激励的转子绕组产生转子磁场。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，这通过以相对于转子磁极中最接近的一个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所发送电流的电流幅度。控制器被配置成响应于运行条件来调节电流角。
[0016]在一些实施方式中，永磁体与转子磁极错开。
[0017]在一些实施方式中，定子绕组包括集中式绕组。
[0018]在一些实施方式中，定子绕组包括分布式绕组。
[0019]在一些实施方式中，定子绕组包括凸形绕组。
[0020]在一些实施方式中，转子绕组包括集中式绕组。
[0021]在一些实施方式中，转子绕组包括凸形绕组。
[0022]在一些实施方式中，转子绕组包括非重叠的绕组。
[0023]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
[0024]图1是电驱动系统的示例的示意图。
[0025]图2是用于电绕组的示例电源开关的示意图。
[0026]图3A
‑
3B是示例电机的透视图和侧视图。
[0027]图3C
‑
3D是示例电机的透视图和侧视图。
[0028]图4是示例电机的侧视图。
[0029]图5A是示例转子线圈的正视图。
[0030]图5B是图5A的转子线圈的透视图。
[0031]图5C是图5A和5B的转子线圈的侧视图。
[0032]图6是根据本公开的被配置用于控制的电马达的示意图。
[0033]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。
[0034]图8是可以与本公开的方面一起使用的方法的流程图。
[0035]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。
[0036]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。
[0037]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。
[0038]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。
[0039]图10是各种机器配置的平均磁场强度的曲线图。
[0040]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
[0041]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度和角度。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，也不需要单独的电刷或激励电路来激励转子内的绕组。
[0042]本文描述的电机的特征在于限定转子磁极的短路的集中式绕组。虽然已经提出在转子内使用短路阻尼条来进行瞬时阻尼，但是它们往往具有有限的频率响应。相比之下，短路的集中式的绕组可以在较宽的频率范围内提供有效的瞬时阻尼。此外，本公开中描述的各种电机可以利用在转子护铁的饱和期间出现的固有非线性和不对称性。也就是说，线圈内的电感变得不对称，结果产生净扭矩。
[0043]因此，本公开提供了用于控制马达电机或马达以实现各种不同目标的主题。例本文档来自技高网...

【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；和控制器，被配置为：以从转子磁极中最接近的一个测量的电流角发送定子电流通过定子绕组；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；和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。2.根据权利要求1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中的至少一个。3.根据权利要求1所述的电机，其中，所述控制器被配置成仅在所述电机的一个轴线上调节所述电流角。4.根据权利要求3所述的电机，其中，所述一个轴线是所述电机的D轴线或Q轴线之一。5.根据权利要求4所述的电机，其中，所述控制器被配置为：当所述转子正在执行所述期望转子运动时，调制所述D轴线上的电流以控制转子扭矩脉动；和实现所述电机的所述期望运行输出。6.根据权利要求1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幅度中的至少一个，以使所述转子执行所述期望转子运动；和当所述转子正在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，实现所述电机的期望运行输出或控制转子扭矩脉动。7.根据权利要求1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，从而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。9.根据权利要求1所述的电机，其中，所述控制器被配置成减小所述定子的电流角，以随着所述转子速度的增加传递减小的扭矩，从而实现所述电机的期望运行输出。10.根据权利要求1所述的电机，其中，所述控制器被配置成使所述定子的电流角为负，以传递所述转子的制动功能，从而实现所述电机的期望运行输出。11.根据权利要求1所述的电机，其中，所述定子绕组包括分布式绕组，并且所述转子包括：
集中式绕组；凸形绕组；非重叠绕组；或者永磁体。12.根据权利要求11所述的电机，其中，所述转子包括永磁体，并且所述永磁体基本上与所述转子磁极对齐。13.根据权利要求1所述的电机，其中，所述控制器还被配置为：使用所述定子电流激励所述定子绕组；通过被激励的定子绕组在所述定子内产生定子磁场；由所述定子磁场在转子内的铁磁材料内产生相应的转子磁场；通过所述定子中...

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