聯(lián)形成一 個(gè)繞組，且多應(yīng)可W在該繞組輕松實(shí)現(xiàn)。我們可W安排使基本配置中的每一個(gè)繞組具有多 應(yīng)，其分布在兩個(gè)具有180°電角度相隔的槽中（如果有多個(gè)槽與一個(gè)槽成180°電角度相隔， 那運(yùn)兩個(gè)槽應(yīng)當(dāng)是最接近的一對(duì)）。每一個(gè)繞組由一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器供電。最小槽數(shù)目應(yīng)該是 所有的允許磁極數(shù)的最小公倍數(shù)，或允許的最大磁極數(shù)的3倍W上(為了獲得良好的性能， 每對(duì)磁極在正常工作時(shí)需要至少有=相KU運(yùn)種方式，多應(yīng)繞組可用于優(yōu)化電動(dòng)機(jī)的設(shè) 計(jì)，并且需要的功率變換器的最大數(shù)量減少到槽數(shù)的一半。通過控制繞組中的電流/電壓， 電動(dòng)機(jī)的磁極數(shù)和相數(shù)仍可實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。舉個(gè)例子，一個(gè)電動(dòng)機(jī)可W被配置為具有2極，6 極和10極。在運(yùn)種情況下，可W使用具有30槽的定子。15個(gè)繞組可放置在槽中，每?jī)蓚€(gè)槽一 個(gè)繞組。每個(gè)繞組被物理禪合到一個(gè)功率變換器，功率變換器可有不同的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，如半 橋，全橋，多電平，等等。圖12展示了該電動(dòng)機(jī)一個(gè)2極構(gòu)造的繞組配置。圖13展示了該電動(dòng) 機(jī)一個(gè)6極構(gòu)造的繞組配置，而圖14展示了該電動(dòng)機(jī)一個(gè)10極構(gòu)造的繞組配置。在運(yùn)些圖 中，數(shù)字是槽的編號(hào)，表示了定子槽位，其數(shù)值表示該槽在定子電樞中的相對(duì)位置。字母表 示的是給繞組指定的相。例如，A+表示的是A相繞組的起點(diǎn)，而B-表示的是B相繞組的終點(diǎn)。 雖圖中每一對(duì)槽只畫有一應(yīng)繞組，但多應(yīng)繞組也可W輕松地放置其中。圖12中，槽2和槽17 中的繞組被指定到I相，該相開始于槽17并結(jié)束于槽2。在圖13中所示的構(gòu)造中，該繞組被指 定到D相，但在圖14的構(gòu)造中，它被指定到C相。所W，在不同的繞組構(gòu)造中，一個(gè)繞組可能會(huì) 被指定到不同的相和不同的磁極，但它總是由相同的功率變換器供電，因此每一對(duì)磁極內(nèi) 的不同繞組之間的相位關(guān)系可W通過繞組電流進(jìn)行控制。不同的磁極對(duì)之間，相同的相繞 組間的相位關(guān)系應(yīng)該由控制算法來決定。磁場(chǎng)定向控制可W被用于控制每對(duì)磁極的磁通位 置。
[0059] 其它的磁極設(shè)置也可W類似地進(jìn)行設(shè)計(jì)。例如，能夠在2極，6極，14極模式運(yùn)行的 電動(dòng)機(jī)定子，可W類似地設(shè)計(jì)擁有42個(gè)槽和21個(gè)繞組;能夠在2極，6極，14極，18極模式運(yùn)行 的電動(dòng)機(jī)定子，可W很容易地被設(shè)計(jì)成具有126個(gè)槽和63個(gè)繞組。
[0060] 對(duì)于動(dòng)態(tài)可重構(gòu)的電動(dòng)機(jī)，最好是將轉(zhuǎn)子槽的數(shù)目和定子槽的數(shù)目設(shè)計(jì)為相等或 接近，運(yùn)樣一來，轉(zhuǎn)子繞組的感應(yīng)電流和電壓可W隨著定子繞組的相位和磁極的調(diào)整相對(duì) 容易地跟進(jìn)。由于向定子繞組供電通常需要大量的功率變換器，一些功率變換器可置于停 機(jī)或待機(jī)模式，使其禪合的繞組不會(huì)有電流流動(dòng)。運(yùn)將在小負(fù)載時(shí)提高系統(tǒng)效率，并且在一 些繞組或功率變換器故障時(shí)，保持系統(tǒng)繼續(xù)運(yùn)行。當(dāng)任何變換器停機(jī)或待機(jī)時(shí)，根據(jù)相數(shù)的 改變及必要時(shí)磁極數(shù)的改變控制也應(yīng)作相應(yīng)的調(diào)整，運(yùn)樣系統(tǒng)的性能就不會(huì)顯著降低。請(qǐng) 注意，穩(wěn)態(tài)工作時(shí)所有磁極對(duì)的繞組電流所產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)的機(jī)械速度都應(yīng)該相同。在任 何工作模式下，如果一對(duì)磁極中的槽數(shù)與另一對(duì)磁極的槽數(shù)不相等，其中一對(duì)磁極的電流 和電壓的頻率可能需要進(jìn)行調(diào)整，W補(bǔ)償運(yùn)對(duì)磁極的電樞長(zhǎng)度的差別。
[0061] 盡管前面已經(jīng)詳細(xì)描述了本發(fā)明的實(shí)施例及其優(yōu)點(diǎn)，但應(yīng)當(dāng)理解，還可W在不脫 離本發(fā)明所附權(quán)利要求所限定的精神和范圍由有其它各種變化，替換和變更。
[0062] 此外，本申請(qǐng)的范圍并非被限定于所述過程，機(jī)器，制造，物質(zhì)組成，手段，方法和 步驟的個(gè)例之內(nèi)。本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員明白，依據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容，可W用稍加變化的 過程，機(jī)器，制造，物質(zhì)組成，手段，方法或步驟，不論當(dāng)前存在的或W后會(huì)開發(fā)出來的，來執(zhí) 行與本文中所描述的實(shí)施例基本上相同的功能或?qū)崿F(xiàn)基本相同的結(jié)果。因此，本申請(qǐng)所附 權(quán)利要求旨在在其范圍內(nèi)包括運(yùn)樣的過程，機(jī)器，制造，物質(zhì)組成，手段，方法或步驟。
[0063] W上僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，上述優(yōu)選實(shí)施方式不應(yīng)視為對(duì) 本發(fā)明的限制，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)W權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。對(duì)于本技術(shù)領(lǐng)域的 普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，還可W做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，運(yùn)些改 進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的電機(jī)，其特征在于該電機(jī)包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，一個(gè)磁耦合到轉(zhuǎn)子并有 多個(gè)槽和多個(gè)繞組的定子，其中每個(gè)繞組被安置于兩個(gè)對(duì)應(yīng)的槽中，當(dāng)電流流過繞組時(shí)形 成多個(gè)磁極，每對(duì)磁極有多個(gè)相，且所述繞組的配置使得磁極數(shù)和相數(shù)可動(dòng)態(tài)調(diào)整。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于相數(shù)是由流經(jīng)繞組的電流來確定的。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于磁極數(shù)是由流經(jīng)繞組的電流來確定的。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)，其特征在于繞組為一多匝線圈。5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的電機(jī)，其特征在于相數(shù)根據(jù)磁極數(shù)變化進(jìn)行調(diào)整。6. -種可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的電機(jī)系統(tǒng)，其特征在于該系統(tǒng)包括一個(gè)具有一個(gè)定子的電機(jī)和一 個(gè)電力電子系統(tǒng)，所述定子具有多個(gè)槽，并且每個(gè)槽放有多個(gè)導(dǎo)體以構(gòu)成繞組的一部分，且 繞組的配置使得所述電機(jī)的相數(shù)和磁極數(shù)可以被動(dòng)態(tài)調(diào)整;所述電力電子系統(tǒng)包括一個(gè)控 制系統(tǒng)和多個(gè)功率變換器，每一功率變換器被耦合到一個(gè)對(duì)應(yīng)的繞組，而控制系統(tǒng)被如此 配置使得所述電機(jī)的相數(shù)和磁極數(shù)可以被動(dòng)態(tài)調(diào)整。7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)根據(jù)電機(jī)的速度來確定磁極數(shù)。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于控制系統(tǒng)根據(jù)磁極數(shù)來確定每對(duì)磁極的相 數(shù)。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的系統(tǒng)，其特征在于繞組電流的頻率根據(jù)電機(jī)的速度進(jìn)行調(diào)整。10. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于每個(gè)功率變換器被耦合到相對(duì)應(yīng)的安置于 兩個(gè)槽中的繞組。11. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于功率轉(zhuǎn)換器被放置到一個(gè)與定子有機(jī)械聯(lián) 接的襯底，并且所述襯底具有一開孔，一個(gè)功率變換器通過此孔與一個(gè)定子的繞組耦合。12. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的系統(tǒng)，其特征在于在某一工作模式下，若干功率變換器停止 工作。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)有功率變換器停止工作時(shí)，控制系統(tǒng)對(duì) 系統(tǒng)運(yùn)行進(jìn)行調(diào)整。14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的系統(tǒng)，其特征在于當(dāng)一個(gè)功率變換器或一個(gè)與之耦合的繞 組出現(xiàn)故障，引致該功率變換器停止工作的時(shí)候，系統(tǒng)在故障下繼續(xù)運(yùn)行。15. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的系統(tǒng)，其特征在于一個(gè)功率轉(zhuǎn)換器工作于待機(jī)模式，作為正 常工作的功率變換器的備份。16. -種電機(jī)動(dòng)態(tài)重構(gòu)的方法，其特征在于該方法包括提供一個(gè)有多個(gè)功率變換器和 一個(gè)控制系統(tǒng)的電力電子系統(tǒng)和一臺(tái)有多個(gè)繞組的電機(jī)，其中每個(gè)繞組放置于兩個(gè)槽中， 并控制電機(jī)的繞組電流使得電機(jī)在較高的速度時(shí)有較低的磁極數(shù)，在較低的速度時(shí)有較高 的磁極數(shù)，并且一對(duì)磁極中的相數(shù)根據(jù)磁極數(shù)的變化而動(dòng)態(tài)調(diào)整。17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于控制系統(tǒng)中的一個(gè)表格將一個(gè)槽映射到 某一對(duì)磁極和某一相。18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于輕載時(shí)控制一個(gè)變換器進(jìn)入停機(jī)或待機(jī) 狀態(tài)。19. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，特征在于當(dāng)一個(gè)變換器或其耦合的繞組出現(xiàn)故障時(shí)， 控制該變換器進(jìn)入停機(jī)狀態(tài)并保持系統(tǒng)運(yùn)行。20. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，電機(jī)的速度通過磁極數(shù)，相數(shù)和繞組電 流的頻率來協(xié)調(diào)控制。
【專利摘要】本發(fā)明與電氣傳動(dòng)和控制有關(guān)，特別是和電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的新型結(jié)構(gòu)，及用電力電子設(shè)備來驅(qū)動(dòng)和控制電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)的方法有關(guān)。本發(fā)明采用可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的電機(jī)，該電機(jī)包括一個(gè)轉(zhuǎn)子，一個(gè)磁耦合到轉(zhuǎn)子并有多個(gè)槽和多個(gè)繞組的定子，其中每個(gè)繞組被安置于兩個(gè)對(duì)應(yīng)的槽中，當(dāng)電流流過繞組時(shí)形成多個(gè)磁極，每對(duì)磁極有多個(gè)相，且所述繞組的配置使得磁極數(shù)和相數(shù)可動(dòng)態(tài)調(diào)整。本發(fā)明所述可動(dòng)態(tài)重構(gòu)的電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)系統(tǒng)可以通過對(duì)磁極數(shù)和相數(shù)動(dòng)態(tài)調(diào)整，從而優(yōu)化系統(tǒng)并降低成本。
【IPC分類】H02K17/14, H02P25/20
【公開號(hào)】CN105576921
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510522866
【發(fā)明人】毛恒春
【申請(qǐng)人】毛恒春
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年8月24日
【公告號(hào)】US9240748, US20140265994, US20160056747