CN102132473A - 电动机和发电机 - Google Patents

Abstract

一种电动机，包括：定子，具有两个线圈组，被配置为产生该电动机的磁场，每个线圈组包括多个子线圈组；以及两个控制装置，其中第一控制装置是耦接于第一线圈组的多个子线圈组，而第二控制装置是耦接于第二线圈组的多个子线圈组，每个控制装置是被配置为分别控制在各自的多个子线圈组的电流以产生在每个子线圈组的磁场，以便在各自线圈组内的一个或多个子线圈组具有与其它一个或多个子线圈组基本不同的磁性相；其中，第一控制装置和第二控制装置均安装在接近定子的位置。

Description

电动机和发电机

技术领域

本发明涉及一种电动机和发电机，尤其是涉及轮内电动机和轮内发电机。

背景技术

发电机系统通常包括电动机和控制单元，该控制单元被配置为控制该电动机的电力。已知的电动机类型的例子包括：感应电动机、同步无刷永磁电动机、转换磁阻电动机和线性电动机。在商业舞台上，三相电动机是可用的最普通类型的电动机。

三相电动机通常包括三个线圈组，其中每个线圈组是被配置为产生一个与交流电压的三个相位之一相关联的磁场。

为增加在电动机内形成的磁极的数量，每个线圈组通常有一定数量的子线圈组，它们被分布在该电动机的周边，且被驱动为产生一个旋转的磁场。

通过图1可见，显示了一个典型的三相电动机10，它具有三个线圈组14、16、18。每个线圈组包括四个子线圈组，它们是串联连接的。相应地，对于给定的线圈组，由各自子线圈组产生的磁场具有共同的相。

一个三相电动机的三个线圈组通常被构造为三角形或Y字形构型，三角形构型可参见图2，而Y字形构型可参见图3。

对于具有直流电电源的三相电动机的控制单元通常包括三相桥式逆变器，该逆变器产生三相电压电源，用于驱动该电动机。每个电压相是被分别应用于该电动机的各自的线圈组。

三相桥式逆变器包括一定数量的变换装置，例如，诸如绝缘栅双极晶体管(IGBT)开关等的功率电开关。

然而，功率电开关通常会产生转换损失和传导损失。

包括转换损失和传导损失在内，总的损失是与功率的平方成比例的。对于电动机和换流器，这样会导致严重的热管理问题，因为例如双倍的电力会导致增加四倍的热损失。抽取该热量而不提高装置的温度至它的安全操作水平之上，这成为该装置能处理的电力的限制因素。实际上，目前的较大的电力设备具有内在的例如500A的电流处理能力，由于热约束问题而被限制到200A。

对于带有给定的额定功率的传统的三相电动机，如果想得到较大的额定功率，这可通过生产带有较大直径的电动机来获得。对于较大的电动机直径，转子的圆周速度随着给出的角速度而增加。对于给出的电源电压，这需要电动机线圈具有减少的转数。这是因为感应电压是转子的圆周速度和在线圈内的转数的函数。该感应电压必须总是处于电源电压或者低于电源电压。

然而，在线圈内的减少的转数导致对于该电动机的减少的感应系数，因为该电动机的感应系数是与转数的平方成比例。

对于给出尺寸和构造的电动机，由安培/转数来控制感应系数，这里感应系数是受限于在导体内的最大电流和最大转数，该导体可被足够冷却，而转数可被适当安装在电动机内。

对于电动机，几乎所有电控制单元（例如，三相桥式逆变器）都采用脉宽调制（PWM）电压的一些形式，用于控制电动机的扭矩。通过使用电动机感应系数达到所施加的脉冲电压的平均数以驱动所需的电流进入电动机线圈，PWM控制起作用。采用PWM控制，施加的电压穿过电动机的线圈绕组而被转换。在这个开启PWM控制的期间，电流在电动机线圈内以一定速率升高，该速率由它的感应系数和所施加的电压来支配。接着，在该电流已大量改变之前，需要关闭PWM控制，以致获得对该电流的精确控制。

发明内容

根据本发明的一个方面，提供了一种根据所附的权利要求所述的电动机和发电机。

一种电动机，包括：多个线圈组，被配置为产生所述电动机的磁场，每个线圈组包括多个子线圈组；以及多个控制装置，其中每个控制装置是耦接于对应的线圈组的多个子线圈组，每个控制装置是被配置为分别控制在各自的多个子线圈组的电流以产生在每个子线圈组的磁场，以便在各自线圈组内的一个或多个子线圈组具有与其它一个或多个子线圈组基本不同的磁性相。

本发明允许电动机具有一定数量的子电动机，它们可通过它们各自的控制装置彼此独立地操作。因此，在一个线圈组的子线圈组内的电流是独立于在另一个线圈组的子线圈组内的电流的（也就是，这些子线圈组各自不是串联连接的）。因而，每个子线圈组的线圈具有更大的转数，相比于所有子线圈组都是串联连接的同等的电动机而言。在每个线圈中增加的转数会增加该电动机的总感应系数。这意味着：较低的电流可被用于每个子线圈组的线圈内，这样导致较少发生散热散失问题，而且这样允许使用更小的开关装置。使用更小的转换装置则会导致更快的转换速度和更低的转换损失。

进一步，当子线圈组的线圈被配置为形成一个多相电动机（也就是，形成一个逻辑的子电动机）时，子线圈组的线圈可被构造为三角形或Y字形构型，该构型最适合于特定电动机的需求。

除了已知的驱动单元之外，各自的控制装置包括具有多个开关的逆变器，用于应用脉宽调制（PWM）电压到多个各自的子线圈组，该逆变器是用于控制在该子线圈组的线圈内的电流。在该电动机线圈内的电流的PWM控制可被增强，由于所增加的转数可被包括在该线圈内。当更小的转换装置可被使用时，可以制造出在成本、重量和热散失方面显著节省或减少的电动机。

当更小的组件（例如，转换装置）可在控制装置汇总被采用时，它们可被装入电动机的外壳内。例如，控制装置可被定位于邻近在电动机内各个线圈组的子线圈组的位置，因而简化线圈绕组的终端。该电动机的外壳可包括一个或多个孔，其直径使得所述控制装置能每次通过一个孔，取决于控制装置和转子/外壳的方向。

共同的控制装置可被提供来并列操作多个控制装置，因而允许电动机的独立的子电动机可被中心地控制。因此，共同的控制装置可被操作为选择性地停止一个或多个控制装置以允许分数功率操作或者调节一个子电动机的功率以便补偿在另一个子电动机的故障。

具有并联的子电动机的电动机可减少每个线圈组的电流，相比于具有串联的线圈组的电动机。

进一步，对于每个子电动机，通过将控制装置定位在电动机组件之内，相关联的电容也定位在该电动机组件之内，可减少对于该电动机的电容需求。

附图说明

本发明将通过实施例的方式结合所附的附图来进行描述，在这些附图中：

图1图解地显示了一个三相电动机装置的例子；

图2显示了一个三相电动机的三角形线圈绕线装置；

图3显示了一个三相电动机的Y形线圈绕线装置；

图4显示了本发明所述的电动机具体结构的爆炸分解示意图；

图5是图3所示的电动机从另一角度的爆炸分解示意图；

图6图解地显示了根据本发明的一个实施例所述的电动机的线圈组的一个示例性装置；

图7图解地显示了根据本发明的一个实施例所述的电动机的子线圈组，它们被构造为Y形构型；

图8图解地显示了根据本发明的一个实施例所述的电动机的子线圈组，它们被构造为三角形构型；

图9图解地显示了根据本发明的一个实施例所述的在一个子线圈组内的线圈的示例性装置；

图10图解地显示了相对于磁体的线圈的具体实施方式；

图11图解地显示了根据本发明的一个实施例所述的一种控制装置的例子；

图12是转换装置的电路图。

具体实施方式

本发明所述的具体实施方式是用于车辆的轮内的电动机。该电动机是具有一组线圈的类型，这组线圈是定子的一部分，用于附着于车辆，它径向地由转子环绕，该转子带有一组磁体，用于附着与车轮。为避免产生疑惑，本发明的多个方面也可等同地应用具有相同装置的电动机。此外，本发明的一些方面是可应用具有在径向环绕线圈内中心安装的转子的装置。

具体实施的组件的物理装置可参考图4和图5来得到清楚的理解。该组件可被描述为一种内置电子元件和轴承的电动机，或者可被描述为一种轮毂电机或者轮毂驱动，当它被构建为容纳分离的轮时。

首先参考图4，该组件包括定子252，该定子包括：后部230，形成该组件的机壳的第一部分；以及散热器和驱动装置231，包括多个线圈和电子元件，以驱动这些线圈和散热器。该线圈驱动装置231是固定到后部230，以形成定子252，然后可将定子252固定到车辆，在使用过程中不会旋转。这些线圈自身是在齿片上形成的，它们与驱动装置231和后部230形成定子252。

虽然未示出，多个电容器电路板也安装到定子，用于在电动机和电压电源之间提供电容以降低电压线降。

转子240包括：前部220；以及圆柱形部分221，形成一个盖，该转子围绕定子252。该转子包括多个磁体242，被配置为围绕圆柱形部分221的内部。因此，这些磁体是紧密接近组件231上的线圈，以致由在组件231内的线圈产生的磁场在磁体242上产生一个力，这些磁体242被配置为围绕转子240的圆柱形部分221的内部，因而导致该转子240旋转。

转子240通过轴承块223附着到定子252。该轴承块223可以是可被用于车辆的标准轴承块，这个电动机组件是被适合于该轴承块。该轴承块包括两部分，第一部分固定到定子，第二部分固定到转子。该轴承块是固定到定子252的壁230的中心部分233，也固定到转子240的壳壁220的中心部分225。因此，转子240是旋转地固定到车辆，通过在转子240的中心部分225的轴承块223而被用于车辆。这具有一个显著的优势：轮辋和轮胎可被固定到转子240的中心部分225，采用通常的轮螺栓来固定轮辋到转子的中心部分，继而紧固到轴承块223的可旋转侧之上。这些轮螺栓可以通过转子的中心部分225而被安装穿入轴承块自身。这个装置的第一方面的优点是：整个组件可被简单地对现有的车辆进行改造，通过移除车轮、轴承块和诸如制动装置等任意其他部件。然后，现有的轴承块可安装入该组件内，整个装置被安装到车辆的定子侧面，正常的轮辋和车轮被安装到转子，以致轮辋和车轮围绕整个电动机组件。因此，对现有车辆的改造变得非常简单。

第二方面的优点是：不需力在转子240的外侧上用于支撑车辆，尤其是不需力在圆周壁221上承载在内侧圆周上的磁体。这是因为用于承载车辆的力被直接从悬架被传送，该悬架固定到轴承块的一侧（通过定子壁的中心部分）到车轮的中心部分，围绕转子固定到该轴承块的另一侧（通过转子壁的中心部分）。这意味着转子的圆周壁221不会受制于任何可使壁变形而使磁体未对准的力。不需要复杂的轴承装置来保持圆周转子壁的对准。

转子也包括聚焦环和磁体227，用于后面讨论的定位传感。

图5显示了如图4所示的相同组件的爆炸分解示意图，该图从相对侧显示了：定子252包括后部定子壁230和线圈和电子组件231。转子240包括外部转子壁220和圆周壁221，磁体242被圆周地配置在圆周壁221内。如前所述，定子252是通过轴承块223在转子壁和定子壁的中心部分连接到转子240的。

此外，除了已知的电动机驱动电路之外，图4还显示了控制装置80，带有下面所述的控制电子元件。此外，在图4和图5中，在转子的圆周壁221与定子外壳230的外部边缘还提供了V形密封350。进一步，在图5中，提供了磁环227，用于相对于定子指示转子的位置的目的，一系列传感器安装在定子252的控制装置80上，该磁环227包括换向聚焦环和多个磁体。

图6图解地显示了根据本发明的一个实施例所述的电动机40的一个例子。在本例中，电动机是圆形的。然而，需要明确的是，本发明的实施例均可应用其他拓扑结构。例如，可设想线圈的线性结构，用于产生线性运动。

在本例中，电动机40包括8个线圈组60，每个线圈组60具有3个子线圈组61、62和63，它们耦接于各自的控制装置64，每个控制装置64与各自的子线圈组形成一个三相逻辑电动机或子电动机，可由其他子电动机独立地控制。控制装置64以三相电压电源驱动它们各自的子电动机，因而允许各自的子线圈组产生旋转的磁场。虽然本具体实施例描述了每个线圈组60具有3个子线圈组61、62和63，但本发明并不受本实施例的限制，需要明确的是，每个线圈组60可具有两个或更多的子线圈组。同样，虽然本具体实施例描述了电动机具有8个线圈组60（也就是，8个子电动机），但是该电动机也可具有两个或更多与控制装置相关联的线圈组（也就是，两个或更多子电动机）。

电动机40可包括：转子（在图6中未示出），定位于由该电动机的多个线圈的定位所限定的圆的中心，因而使得该转子在由这些线圈所产生的旋转的磁场内进行旋转。但是，优选地，该转子是如图4和图5中所示的那样围绕线圈来布置。该转子通常可包括一个或多个永磁体，配置为这样旋转，以致它们的磁极扫过电动机40的线圈的末端。在子线圈组61、62和63的线圈内的电路的适当转换使转子的永磁体的磁极能够同步吸引和排斥，以产生电动机40的旋转动作。需要明确的是，图6是高度示意性的，实际上，子线圈组可被设置在定子的外圆周，而以转子的磁体围绕这些线圈。

每个控制装置包括一个三相桥式逆变器，该逆变器是本领域技术人员所熟知的，包含6个开关。该三相桥式逆变器是耦接到线圈组60的三个子线圈组，以形成一个三相电动机构型。因而，如上所述，该电动机包括八个三相子电动机，其中每个三相子电动机包括一个控制装置64，耦接到线圈组60的三个子线圈组。

每个三相桥式逆变器是配置为提供PMW电压控制穿过各自的子线圈组61、62和63，以对各自的子电动机提供所需的扭矩。

对于给出的线圈组，控制装置64的三相桥式开关是配置为应用单独的电压相穿过每个子线圈组61、62和63。

在本例中，每个子线圈组的线圈长度约为线圈组的长度的8倍，相对于具有一定数量串联连接的子线圈组的同等电动机（例如在图1所示的电动机）而言。

图7阐明了图6中所示的电动机，其中每个控制装置桥式逆变器是耦接到它们各自的子线圈组以形成Y形构型。

图8阐明了图6中所示的电动机，其中每个控制装置桥式逆变器是耦接到它们各自的子线圈组以形成三角形构型。

对于所述电动机的每个子电动机，当子线圈组不是串联连接时，不需要运行围绕电动机周边的连接线以提供在不同线圈组之间的串行相互连接。因此，在制造该电动机的过程中只需要更少的电线。这样降低了制造成本，同时降低了电动机结构的复杂性。由于电线用量减少，也减少了传导损失。

对于每个线圈组的线圈，通过提供各自的功率控制，以及通过每个线圈采用更大的转数，相比于采用每个线圈是串联连接的电动机可获得的而言，该电动机的总感应系数可被显著增加。进一步，这样使得更小的电流来穿过每个子线圈组，因而转换装置具有更小的功率以被用于电流控制。因此，转换装置是更便宜的、更轻的、容量更大，以被用于操作该电动机。

由于采用更低的电流，也减轻了热散失问题。更小的转换装置可在更高频率操作，使能够进行精细和更多响应的电动控制。实际上，扭矩调节可在高度响应的模式下进行，同时能够在单独PWM期间内进行调节。根据本发明的一个实施例，典型的PWM期间约为50秒。

采用更小的转换装置的另一个优势是：它们可被定位在它们所控制的最接近的线圈。通常，当对应的大转换装置已经被应用于控制串联连接的子线圈组的操作时，控制装置是足够大的，以致它不能被其他电动机组件（例如，定子、转子等）所包括，但已经分别提供了替代。相反，当可采用小的转换装置时，根据本发明的一个实施例所述，转换装置和在那些转换装置内的控制装置是整合的，能被定位在例如相同的外壳/外套周作为其他电动机组件。

每个子线圈组包括一个或多个线圈。在本例中，每个子线圈组包括三个线圈，如在图8所示。在图8中，这三个线圈被标记为74A、74B和74C。这三个线圈74A、74B和74C是交替缠绕的，以致每个线圈产生一个磁场，对于电流的给出的方向，该磁场是与它的邻近的线圈是反平行的，但具有共同的相。如上所述，当发动机40的转子的永磁体扫过线圈74A、74B和74C的末端时，在这些线圈内的电流的是适当转换可被用于产生想要的力，以提供推动力给转子。

关于在每个子线圈组内的这些线圈74A、74B和74C是以相反方向缠绕的以给出反平行的磁场的原因可参考图10来得到理解，图10显示了在转子上的磁体242环绕定子的线圈44、46和48的布置。为简化说明，这个布置被显示为磁体和螺旋的线性布置，但应当理解的是，在本发明的这个实施例中所描述的线圈可被安排在环绕定子的外周，同时磁体被安排在转子的圆周的内部，正如已经描述的那样。

磁体242是交替的磁极朝向子线圈组44、46和48来布置的。因此，每个子线圈组的三个线圈74A、74B和74C呈现对于磁体的交替的极面的交替的磁场。因此，当子线圈组的左手螺旋具有排斥其中一个磁体的北极的阻力时，相邻的中心线圈将具有排斥该磁体的南极的阻力，如此类推。

正如图10所阐明的，磁体与线圈的比例是8个磁体对9个线圈。这个装置的优势是：磁体和线圈不需完全对齐。如果发生这样的完全对齐情形，则该电动机会停止在某个位置，在此处没有力会被施加到线圈和磁体之间，以给出一个关于感知电动机将会转动的无阻的方向。通过围绕该电动机布置不同数量的线圈和磁体，无论转子和电动机达到停止的位置如何，都会在特定方向上有一个合力。虽然本具体实施例描述了8个磁体对9个线圈的比例，但是也可采用其他比例，例如9个磁体对6个线圈。

对于每个线圈组（也就是，每个子电动机），当提供个别的功率控制时，相关联的控制装置可被操作来时电动机在降低的功率下运行。例如，通过断电所选择的线圈组（也就是，断电所选择的子电动机），可以实现这样的操作。

如果所选择的线圈组被断电，所述电动机将仍能操作，虽然性能有所降低。这样，该电动机的电力输出可根据具体应用的需要来进行调整。在一个实施例中，当该电动机被用于诸如小汽车等车辆时，对一些线圈组进行断电，可被用于调整该小汽车的性能。类似地，如果其中一个子电动机发生某个故障，导致该子电动机被断电，该电动机会采用剩余的子电动机而继续工作，因而使得该车辆继续工作。

实际上，一个或多个线圈组的断电具有进一步的优势：如果其中一个线圈组发生故障，在电动机40内的其他线圈组可被断电，导致电动机40以某种方式继续工作，该方式保持围绕该电动机的外周的平衡的磁场轮廓，用于适当的多相操作。

图11显示了根据本发明的一个实施例所述的控制装置80的一个实施例。

控制装置80包括第一电路板83和第二电路板82。优选地，第二电路板82被配置为覆盖第一电路板83，如图11所示。

第一电路板83包括多个开关，这些开关被配置为应用交变电压穿过各自子线圈组。这些开关可包括半导体装置，例如MOSFET或者IGBT。在本具体实施例中，这些开关包括IGBT开关。

如上所述，多个开关被配置为形成一个n相桥式电路。因此，正如本领域技术人员所熟知，开关的数量将取决于被施加到各自子电动机的电压相的数量。在本具体实施例中，控制装置和子线圈组被配置为形成一个三相电动机，各自控制装置的第一电路板83包括6个开关。虽然电路设计显示每个子电动机具有一个三相结构，该子电动机可被构建为具有两相或更多相。

子线圈组的电线（例如，铜线）可被直接连接到适当的转换装置。

为避免热散失，第一电路板优选地是从具有相对高的热传导性的材料（例如金属）制成，这样有助于从这些开关移除热量。当材料具有高的热传导性时，通常也具有高的电传导性，对于具有相对高的电传动性的材料，优选地具有绝缘层，施加到第一电路板83的部分，以使发生短路的风险最小化。

第二电路板82包括一定数量的电气部件，用于控制安装在第一电路板83上的开关的操作。安装在第二电路板82上的电气部件的例子包括控制逻辑，用于控制这些开关的操作，用于提供PWM电压控制和接口部件，例如CAN接口芯片，使得控制装置80与在控制装置80外部的装置（例如，其他控制装置80或者主控制器）进行通信。通常，第二控制板82将与接口通信，以接收扭矩需求请求，并传输状态信息。

如上所述，第二电路板82被配置为安装在第一电路板83，第一电路板83和第二电路板82都包括用于安装在电动机40内（例如，邻近它们控制的子线圈组）的装置，直接安装到冷却板。在所示的例子中，第一电路板83和第二电路板82是充分楔形的。这个形状使得多个控制装置80可被定位于在电动机内互相邻近的位置，形成扇形的装置。通过从这些开关中分离控制逻辑，具有从从这些开关中分离控制逻辑的优势，同时也使由这些开关所产生的电噪声的影响最小化。

每个电路板上也安装有传感器，该传感器可被用于确定转子240的位置，例如，霍尔传感器，它被配置为根据聚焦环与安装在转子240上的磁体227的相对位置而产生一个电信号。为确定转子在电路板上转动的方向，优选地具有两个传感器，它们是通过预定的角度来相弥补的，以致来自每个传感器的信号的改变都可被分析，以决定转子240的相对位置以及该转子的旋转方向。为使得每个控制装置（然后是每个子电动机）能互相独立地进行操作，每个电路板具有它们自身的位置传感器组。然而，也可采用单独的位置传感器组。

图12显示了第一电路板的6个开关，它们被配置为一个三相桥式构型，并耦接到线圈组的子线圈组，设置为Y形构型。这6个半导体开关是连接到一个电压电源，例如300伏电源，并且接地。各对子线圈组是连接在所述桥式电路的两条引腿之间。简单地，为了在一个方向操作该电动机和供给电压，这些开关是成对地操作的，一个开关在桥的上半部，而另一个开关在桥的下半部的不同的引脚上。每个开关负载三分之一时间的输出电流。

为改变所述电动机的旋转方向，在线圈内的电流的极性和时序是改变的，以致在相反方向上形成合力。如上所述，脉宽调制技术被用于对应用到半导体开关的门的信号进行脉宽调制，以控制施加到线圈的电压，其中PWM电压是基于所接收的扭矩需求的请求来确定的。然后，该PWM电压决定线圈电流，因而决定所产生的扭矩。

当轮内电动机的每个子电动机独立于其他子电动机（也就是，这些子电动机是非串行连接的）进行操作时，为改善在各自子电动机之间的扭矩，共同的控制装置可被定位于该轮内电动机之内，用于监视和调节各自子电动机的操作，以便平衡各自子电动机的操作。

另外，各自子电动机的平衡和同步可通过一个或多个子电动机控制装置80来进行，其中该轮内电动机的控制装置80通过通信总线在彼此之间进行通信。

在整合多个车轮的车辆中，每个电动机整合了所有需要管理其动作的情报。每个电动机明确其在车辆上的位置，并相应地控制它的动作。优选地，每个电动机还提供了关于其他电动机的以下信息：例如速度、扭矩和状态，这些信息都基于每个电动机在该车辆上的位置的认知以及其他电动机的状态，它可确定扭矩的最佳水平，以致应用于给出需求的扭矩。即使没有这些其他信息，例如扭矩，所述电动机仍能继续响应所需求的扭矩。

其他控制信号，例如上电/断电控制信号，也可从主控制器被发送/接收，该主控制器是设置为控制车辆的总体操作，各个轮内电动机被安装在该车辆内。对于轮内电动机，这些控制信号是与各自控制装置80通信的，直接或间接地通过共同的控制装置。如上所述，这些控制信号通常是通过通信总线（例如，CAN总线）来进行通信的。然而，本领域技术人员所应当知晓，这些信号也可以通过任意合适的装置进行通信。该控制信号也可包括用于调整/定义电压脉冲的信号，该电压脉冲由控制装置80施加到与它相关联的子线圈组的线圈，用于启动电动机，因而调节对于该轮内电动机的扭矩需求。

所述控制装置80也可选地包括用于在电动机内（例如，在与该控制装置80相关联的子线圈组内）监视温度的装置。该控制装置可自动地构造为响应温度测量，例如，降低子线圈组的功率，以避免过热。另外，温度测量可在共同的控制装置或者来自每个控制装置80的主控制器上进行，因而共同控制装置或主控制器可监测在电动机内的总体温度，并相应地调节控制装置80的操作。

如上所述，产生每个电信号来驱动在给出的线圈组内的不同的子线圈组，这些子线圈组具有不同的相角度。由不同电路板所产生的每个电信号具有基本相同的相角度，与由其他电路板所产生的电信号相对应。例如，对于一个三相电动机，当每个子电动机包括具有三个子线圈组的线圈组时，每个子电动机将产生具有第一相角度的电信号，对于每个子电动机是基本相同的。类似地，在一个三相电动机内的每个子电动机也会产生具有第二相角度和第三相角度的电信号，其中第二相角度和第三相角度在子电动机之间是基本相同的。

对于每个不同的电信号，相角度和电压包络是由各自电路板采用PWM电压控制来产生的，其中电信号的电压包络和相角度是由调制的电压脉冲来决定的。

然而，为了使DC连接电容和电磁噪声最小化，对于以基本相同的相角度具有电压包络的电信号，由每个子电动机所产生的PWM电压信号是相对于彼此抵消的。这就是说，对于由不同的子电动机所产生的不同信号，即使电压包络是基本相同的，用于产生这些电压信号的PWM信号也是相对于彼此抵消的。

为获得在不同子电动机之间的PWM抵消，对于每个不同的子电动机，PWM计数器是同步的，而抵消的同步信号是对于在不同电路板上的计数器而产生的，其中对于每个电路板（也就是，每个子电动机），该抵消同步信号是不同的。对于由每个电路板所提供的每个相应的电相信号，PWM电压具有相偏移效应。因此，对于由这些电路板产生的不同的电压信号，即使电压包络具有基本相同的相角度，用于产生这些电压信号的PWM信号没有基本相同的相角度，因而有助于使DC连接电容和电磁噪声最小化。

Claims (21)

1.一种电动机，包括：

定子，具有两个线圈组，被配置为产生所述电动机的磁场，每个线圈组包括多个子线圈组；以及

两个控制装置，其中第一控制装置是耦接于第一线圈组的多个子线圈组，而第二控制装置是耦接于第二线圈组的多个子线圈组，每个控制装置是被配置为分别控制在各自的多个子线圈组的电流以产生在每个子线圈组的磁场，以便在各自线圈组内的一个或多个子线圈组具有与其它一个或多个子线圈组基本不同的磁性相；

其中，第一控制装置和第二控制装置均安装在接近定子的位置。

2.根据权利要求1所述的电动机，其特征在于：每个线圈组包括三个子线圈组。

3.根据权利要求1或2所述的电动机，其特征在于：所述第一控制装置和第二控制装置都配置为驱动带有不同电压脉冲的每个子线圈组。

4.根据权利要求3所述的电动机，其特征在于：所述第一控制装置和第二控制装置都配置为采用脉宽调制来控制对于每个子线圈组的电压。

5.根据权利要求3或4所述的电动机，其特征在于：所述第一控制装置和第二控制装置都包括六个开关，被配置为三相桥，用于控制提供给各个子线圈组的电压。

6.根据前述任一权利要求所述的电动机，其特征在于，所述第一控制装置和第二控制装置都具有：多个开关，安装在第一电路板上；以及控制器，安装在第二电路板上，被配置为控制在所述第一电路板上的多个开关的操作，以提供电压到所述子线圈组。

7.根据前述任一权利要求所述的电动机，其特征在于，还包括：传感器，被配置为检测所述电动机的转子的位置，以生成位置信号；所述第一控制装置和第二控制装置都被配置为采用所述的位置信号来控制电压到各自的子线圈组。

8.根据权利要求7所述的电动机，其特征在于：所述转子包括多个磁体；所述传感器被配置为通过检测所述磁体的位置而确定所述转子的位置。

9.根据权利要求1至6之一所述的电动机，其特征在于，每个控制装置包括：传感器，被配置为检测所述电动机的转子的位置，以生成位置信号；每个控制装置是被配置为采用各自的位置信号来控制电压到各自的子线圈组。

10.根据权利要求1至6之一所述的电动机，其特征在于，每个控制装置包括：多个传感器，被配置为检测所述电动机的转子的位置，以生成位置信号和所述转子的旋转方向的信号；每个控制装置是被配置为采用各自的位置信号和方向信号来控制电压到各自的子线圈组。

11.根据前述任一权利要求所述的电动机，其特征在于：所述第一控制装置和第二控制装置都被配置为接收扭矩需求的请求，并被配置为基于所述扭矩需求的请求来控制在子线圈组内的电流。

12.根据前述任一权利要求所述的电动机，其特征在于：每个线圈组包括多个邻近的线圈。

13.根据前述任一权利要求所述的电动机，其特征在于：所述第一控制装置和第二控制装置都被安装在定子上。

14.根据权利要求13所述的电动机，其特征在于：所述定子还包括散热器，所述第一控制装置和第二控制装置都被安装在所述散热器上。

15.根据权利要求13或14所述的电动机，其特征在于：所述第一控制装置和第二控制装置都位于所述电动机内邻近于它们各自子线圈组的位置。

16.根据前述任一权利要求所述的电动机，其特征在于：所述第一控制装置和第二控制装置是通过通信接口耦接的，以允许所述第一控制装置和第二控制装置进行通信。

17.根据权利要求15所述的电动机，其特征在于：所述线圈组是以不同的角度圆周地安装在围绕所述定子的轴的位置，带有各自的控制装置围绕所述定子的轴，所述控制装置是以与各自线圈组的相同的角度安装在所述定子上。

18.根据前述任一权利要求所述的电动机，其特征在于：所述控制装置被这样配置，以致采用脉宽调制电压控制方式来产生在每个线圈组内的磁场。

19.根据权利要求18所述的电动机，其特征在于：所述控制装置被这样配置，以致在所述第一线圈组的各自子线圈组内所产生的磁场的磁性相角度是与在所述第二线圈组的各自子线圈组内所产生的磁场的磁性相角度相同的。

20.根据权利要求19所述的电动机，其特征在于：所述控制装置被这样配置，以致用来产生在第一线圈组内的磁场的脉宽调制电压信号是相对于用来产生在第二线圈组内的磁场的脉宽调制电压信号而抵消的。

21.一种发电机，包括：

定子，具有两个线圈组，被配置为产生对于所述发电机的感应电流，每个线圈组包括多个子线圈组；以及

两个控制装置，其中第一控制装置是耦接于第一线圈组的多个子线圈组，而第二控制装置是耦接于第二线圈组的多个子线圈组，每个控制装置是被配置为从所述感应电流中产生变化的电压；

其中，从第一子线圈组产生的电压的电压相是被配置为具有与从所述感应电流产生的电压不同的电压相；

其中，第一控制装置和第二控制装置均安装在接近定子的位置。

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