CN102842997A - 旋转电机的定子的配置 - Google Patents

旋转电机的定子的配置 Download PDF

Info

Publication number
CN102842997A
CN102842997A CN2012102140002A CN201210214000A CN102842997A CN 102842997 A CN102842997 A CN 102842997A CN 2012102140002 A CN2012102140002 A CN 2012102140002A CN 201210214000 A CN201210214000 A CN 201210214000A CN 102842997 A CN102842997 A CN 102842997A
Authority
CN
China
Prior art keywords
coil
stator
power supply
electric
electric current
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN2012102140002A
Other languages
English (en)
Other versions
CN102842997B (zh
Inventor
A.布鲁耶尔
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Siemens eAutomotive France SAS
Original Assignee
Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Systemes de Controle Moteur SAS filed Critical Valeo Systemes de Controle Moteur SAS
Publication of CN102842997A publication Critical patent/CN102842997A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102842997B publication Critical patent/CN102842997B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/12—Stationary parts of the magnetic circuit
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H02P6/085—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor in a bridge configuration
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L50/00—Electric propulsion with power supplied within the vehicle
    • B60L50/10—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines
    • B60L50/16—Electric propulsion with power supplied within the vehicle using propulsion power supplied by engine-driven generators, e.g. generators driven by combustion engines with provision for separate direct mechanical propulsion
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/02—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from ac mains by converters
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J7/00—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J7/14—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle
    • H02J7/1415—Circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries for charging batteries from dynamo-electric generators driven at varying speed, e.g. on vehicle with a generator driven by a prime mover other than the motor of a vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P31/00—Arrangements for regulating or controlling electric motors not provided for in groups H02P1/00 - H02P5/00, H02P7/00 or H02P21/00 - H02P29/00
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/54—Windings for different functions
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60L—PROPULSION OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; SUPPLYING ELECTRIC POWER FOR AUXILIARY EQUIPMENT OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRODYNAMIC BRAKE SYSTEMS FOR VEHICLES IN GENERAL; MAGNETIC SUSPENSION OR LEVITATION FOR VEHICLES; MONITORING OPERATING VARIABLES OF ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES; ELECTRIC SAFETY DEVICES FOR ELECTRICALLY-PROPELLED VEHICLES
    • B60L2220/00—Electrical machine types; Structures or applications thereof
    • B60L2220/50—Structural details of electrical machines
    • B60L2220/56—Structural details of electrical machines with switched windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02J—CIRCUIT ARRANGEMENTS OR SYSTEMS FOR SUPPLYING OR DISTRIBUTING ELECTRIC POWER; SYSTEMS FOR STORING ELECTRIC ENERGY
    • H02J2207/00—Indexing scheme relating to details of circuit arrangements for charging or depolarising batteries or for supplying loads from batteries
    • H02J2207/20—Charging or discharging characterised by the power electronics converter
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K2213/00—Specific aspects, not otherwise provided for and not covered by codes H02K2201/00 - H02K2211/00
    • H02K2213/09—Machines characterised by the presence of elements which are subject to variation, e.g. adjustable bearings, reconfigurable windings, variable pitch ventilators
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/04—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors
    • H02K3/28—Layout of windings or of connections between windings
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/64—Electric machine technologies in electromobility
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/7072—Electromobility specific charging systems or methods for batteries, ultracapacitors, supercapacitors or double-layer capacitors

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Transportation (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Control Of Eletrric Generators (AREA)
  • Electric Propulsion And Braking For Vehicles (AREA)
  • Charge And Discharge Circuits For Batteries Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及旋转电机的定子的配置。配置旋转电机（1）定子（2）的方法包括以下步骤：-使用具有壳体（5）的定子（2），电导体卷绕在所述壳体上，以便形成N个线圈（6j），N大于或等于四，和-将线圈（6j）电连接到电力供应装置（7）使得，每一个线圈（6j）被电力供应装置（7）传递的特定电流（ij）通过，定子（2）到电力供应装置（7）的连接被执行为使得：随着绕定子的轴线（X）行进离开基准线圈（61），通过所述基准线圈（61）的电流（i1）和通过其他线圈中的每一个的并特别用于该线圈的电流（ij）之间的相移随着行进而以严格单调的方式变化。

Description

旋转电机的定子的配置
技术领域
本发明的主题涉及配置旋转电机定子的方法，为包括具有由此配置的定子的旋转电机的电动车辆的电池充电的方法，以及由这样的定子和其连接到的电力供应装置形成的系统。
本发明应用到任何类型的旋转电机，特别地但不排它地应用到同步或异步电机。
背景技术
旋转电机包括定子，所设定子具有壳体，形成定子的线圈的电导体卷绕于所述壳体上。这些电机可以用于混合动力或电动车辆的推进。这样的车辆于是包括电池，所述电池用于通过逆变器将电力供应到电马达，以便使电马达旋转。
在电池的充电期间，电池可以连接到电力供应装置，诸如能量分配网络。例如从专利申请WO2010/057892已知在车辆的电池充电期间使用逆变器和定子的线圈，从而当电池为马达供电时和当电池再充电时，保持相同的电路。
随着绕该定子的轴线行进，线圈相继地布置在定子的壳体上所依据的次序可以不遵从电流通过每一个线圈的时间次序。电流的该时间次序由通过基准线圈（零相位任意地指定给该线圈）的电流和通过定子的其它线圈中的每一个的电流之间的相移的值给出。电流的时间次序之后将称为“电流的次序”。作为例子，在四个相移规则的电流的情况下，相继的电流定序为它们以以下次序绕定子的圆周彼此跟随：
-零相位电流，
-相对于零相位电流相移90°的电流，
-相对于零相位电流相移180°的电流，和
-相对于零相位电流相移270°的电流。
现在，布置在定子的壳体上的线圈连接到电力供应装置的方式影响旋转电机的行为，且特别地影响旋转电机的控制。
存在需要，将旋转电机定子配置为连接到电力供应装置以便改进电机的操作，特别是简化该电机的定子的线圈中的电流的控制，这可以证明当电机由电池供电时和期望为电池再充电时是有用的。
发明内容
本发明的目的是解决该需要，并且根据本发明的一个方面，在配置旋转电机定子的方法的帮助下，实现该目的，所述方法包括以下步骤：
-使用具有壳体的定子，电导体卷绕在所述壳体上，以便形成N个线圈，N大于或等于四，和
-将线圈电连接到电力供应装置，从而每一个线圈被电力供应装置传递的特定电流通过，
定子到电力供应装置的连接被执行为使得：随着绕定子的轴线行进离开基准线圈，通过所述基准线圈的电流和特别用于每一个其他线圈的电流之间的相移随着行进离开基准线圈而以严格单调的方式变化。
通过这样的定子，随着绕定子的轴线行进的线圈次序与特别用于每一个线圈并通过这些线圈的电流的次序相同，或是与这些电流次序相反的次序。
在本发明的意图内，“特别用于线圈的”电流是仅绕相关线圈流动而不绕定子的其它线圈流动的电流。
在使用具有三个线圈、以三相模式被供电的旋转电机的情况下该问题不可察觉。实际上，在该情况下，绕定子的轴线的线圈次序必然对应于电流的次序或对应于电流的相反次序，这是由于从被零相位电流通过的基准线圈开始，相继地有：
-或是具有滞后2∏/3的电流的线圈和电流滞后4∏/3的线圈，在所述情况下线圈的次序与电流的次序相同；
-或是具有领先2∏/3的电流的线圈和其后电流领先4∏/3的线圈，在所述情况下线圈的次序是电流的相反次序。
因此，本发明允许在四个或更多线圈布置在定子的壳体上的情况下，线圈和电流都能随着绕定子的轴线行进而定序。
相移以严格单调的方式变化，即，通过基准线圈的电流和通过另一线圈并特别用于该线圈的电流之间的相移随着绕定子的轴线行进离开基准线圈而严格地增加或减少。下文中，电角度或机械角度的值必须理解为在2∏内。
线圈可以以均匀的方式绕定子的轴线分布，且相移可以在相继的线圈之间以规则的方式增加或减少。“线圈以均匀的方式分布”表示电机被规则地构造。在这样的情况下，角偏移绕定子的圆周基本上恒定。
在本发明的意图内，定子的两个相继的线圈之间的角偏移可以沿垂直于定子的轴线的平面在相继的线圈的中平面之间测量。当定子是齿形缠绕时，两个相继的线圈之间的角偏移可以在线圈缠绕所绕的齿的中平面和相继的线圈缠绕所绕的齿的中平面之间测量。
两个相继的线圈可以以基本上等于2.k.∏/N的机械角度成角度地偏移，且所述两个相继的线圈由以基本上等于2.k.∏/N的电角度互相相移的电流供电。k是相对整数（relative integer），例如等于一。
线圈和通过线圈的电流的这样的角布置能够使得可以实施电机的性能的有效控制。
电力供应装置传递的电流可以所有都具有相同的振幅。
卷绕步骤可以在实施方法之前已经进行，或作为该方法的一部分。
电源可以传递多相电流。
旋转电机可以是同步电机，特别是具有永磁体的同步电机。
定子的线圈可以在没有电压转换器、特别是没有整流器的情况下连接到电力供应装置，所述电力供应装置例如是电力网络。电力网络可以是能量供应商管理的工业网络或更本地的网络，例如具有风力涡轮机或具有发电机组。
根据本发明的示例性实施方式，电力供应装置传递三相电流，且其连接到定子的线圈，使得：每一个线圈具有来自电力供应装置的与另一线圈共用的电流输入，所述另一线圈形成补偿所述线圈的线圈。补偿线圈的每一个线圈将之后称为用于所述线圈的“对偶线圈”。使用对偶线圈可以允许在“线圈/对偶线圈”对中流动的电流被平衡并允许气隙中的磁动势波是静态的且不建立任何旋转磁场，这可以用于后文中将提到的应用中。
卷绕和连接可以使得所述线圈和所述补偿线圈相对于定子的轴线在直径上相对，并被相移有等于∏的电角度的电流通过。因此可以为每一个线圈获得“线圈/补偿或对偶线圈”对，其中所述对的线圈在直径上相对并被相位相反的电流通过。当这样的定子与转子（该转子的在直径上相对的磁极具有相同极性（例如两个北极或两个南极））相关联时，给定“线圈/对偶线圈”对的每一个线圈严格地经历相同的转子（rotoric）磁场且随后产生彼此相反的磁场。因此，当线圈沉入转子磁场中时和当线圈被电力供应装置传递的电流通过时由所述线圈产生的力被由其对偶线圈产生的力补偿，所述对偶线圈沉入在相同的转子磁场中并被相位相反的电流通过，从而转子仅稍微运动，或实际上静止。
作为变体，定子可以与转子相关联，所述转子的在直径上相对的磁极具有相反极性。对的每一个线圈随后经历相位相反的转子磁场，且这些线圈本身被相位相反的电流通过，它们将产生力，所述力加在一起并允许将转子设定为旋转。线圈可以形成定子的相的绕组的第一部分，而补偿所述线圈或与所述线圈对偶的线圈形成与所述相的绕组的第一部分不同的第二部分。定子的每一个相的绕组可以因此由“线圈/对偶线圈”对构成。
定子的相的绕组的电流输入端，其构成“线圈/对偶线圈”对的共用电流输入端，所述电流输入端例如基本上布置在所述绕组的中点处，从而绕线圈流动的电流具有与绕补偿所述线圈或与所述线圈对偶的线圈流动的电流基本上相同的振幅。
定子可以具有集中式或分布式线圈。
转子可以具有平滑的磁极或突出的磁极。
定子和转子可以包括或可以不包括相同数量的磁极。
电力供应装置可以传递AC电流。该电流可以具有例如50Hz或60Hz的频率。
转子的磁极的数量例如在2和20之间。
根据本发明的另一方面，本发明的主题还是一种通过使用旋转电机从电力供应装置为电池充电的方法，在所述方法中：
-旋转电机的定子通过应用上述方法而配置，和
-电池通过使用定子的线圈而充电，已绕线圈流动的电流在之后为电池供电之前被整流。
这样的方法特别应用在电动车辆的领域，特别是机动车辆，其中电池可以当马达旋转时经由逆变器为马达供电并且当马达关闭时被再充电。该方法的其它应用依然可行，诸如用于液压能或风能的产生。
在本发明的意图内，“电池”必须理解为包括一个或多个电池，其是商业上可得的以该方式指定的电池或其它能量存储单元，可再充电或不可再充电，例如超级电容器。这可以涉及一个或多个锂离子电池或涉及蓄电池，例如铅蓄电池或具有Ni/Cd类型的那些。
根据这样的方法，例如在专利申请WO 2010/057893中描述的，车辆的电池可以使用马达和逆变器的元件而被充电，诸如马达的定子的线圈或逆变器的开关。
旋转电机可以特别地包括由传递三相电流的电力供应装置供电的定子，所述电力供应装置链接到定子的线圈，使得每一个线圈具有来自电力供应装置的与壳体的另一线圈共用的电流输入，所述另一线圈形成补偿所述线圈的线圈，所述线圈和所述对偶线圈相对于定子的轴线在直径上相对并被相移有等于∏的电角度的电流通过。“线圈/对偶线圈”对的线圈可以构成定子的相绕组，并且该绕组的电流输入端可以布置在基本上所述绕组的中点处。
包括开关的逆变器可以布置在定子和电池之间。该逆变器包括例如H桥，且每一个线圈可以具有连接在H桥的臂的两个断路器开关之间的输出端。
旋转电机可以包括以如下方式配置的转子：当定子的线圈供应有电流以便为电池再充电时，转子静止。该静止可以如下获得：通过选择具有相同极性的在直径上相对的磁极的转子，在线圈被相位相反的电流通过的情况下，使得每一个“线圈/对偶线圈”对经历同一转子磁场并产生彼此补偿的力。通过这样的电机，可以在电池充电期间使用定子的绕组，同时尽可能减少转子的运动，以便获得静态的充电器。
根据本发明的方法的该应用能够使得可以避免必须在电池充电期间将转子从电机的轴脱离联接和/或避免必须在充电期间将制动器应用到马达。
作为变体，旋转电机可以包括以如下方式配置的转子：当在充电期间定子的线圈供应有电流时，转子旋转。
根据本发明的另一方面，本发明的主题还是一种系统，所述系统包括：
-旋转电机定子，包括壳体和卷绕在所述壳体上的电导体，以便形成N个线圈，N大于或等于四，和
-电力供应装置，传递特定电流至定子的每一个线圈，
定子到电力供应装置的连接被执行为使得：随着绕定子的轴线行进离开基准线圈，通过所述基准线圈的电流和特别用于每一个其他线圈的电流之间的相移随着行进离开基准线圈而以严格单调的方式变化。
随着绕定子的轴线行进，两个相继的线圈可以以基本上等于2.k.∏/N的机械角度成角度地偏移，且所述相继的线圈可以连接到网络，以便分别由相互相移有基本上等于2.k.∏/N的电角度的电流供电。k是相对整数（relativeinteger），例如等于一。
这样的系统能够使得可以获得上述优势，且能够与涉及到所述方法的所有特性或其中一些特性相关联。
附图说明
在接下来阅读本发明非限制性实施例的实施方式以及查看附图时可更好地理解本发明，在附图中，
图1以示意性方式示出具有定子的旋转电机，所述定子按照根据本发明的方法配置，
图2和3示出电动车辆的子组件，在所述子组件中，可以实施借助根据本发明配置的定子为电池充电的方法，和
图4是示出了将图2和3所示的马达的定子的线圈连接到电力供应装置的各种可行方式的图。
具体实施方式
图1所示的是旋转电机1，其定子2按照根据本发明的方法配置。该旋转电机1例如是同步或异步电机，且可以具有10W和10MW之间的标称功率，特别是在100W和200kW之间。
电机1包括转子3，所述转子3在所考虑到的示例中具有四个磁极。在同步电机转子的情况下，转子3可以包括永磁体。
定子2包括壳体5，在所述壳体5上布置有N个线圈6j，N大于或等于四。在所考虑的示例中，N等于六。壳体5绕轴线X延伸，所述轴线X之后称为“定子的轴线”。在将要描述的示例中，通过电力供应装置7为定子2供应电流。电力供应装置7可以是任何电力网络。在所考虑的示例中，电力供应装置7将三相电流传递至定子2。
在所示示例中，定子2的线圈6j是齿形卷绕的（tooth-coiled），但本发明还应用到线圈为分布式绕制的定子。
此外，所述示例涉及具有径向磁通和内部转子的电机，但本发明可以还应用到具有轴向磁通和/或外部转子的电机。
如可以在图1中看到的，线圈6j可以以均匀的方式绕具有轴线X的圆周分布，即，线圈6j和6j+1之间的角间距θjj+1绕定子的圆周基本上恒定，线圈6j和6j+1表示随着绕轴线X行进的两个相继线圈。在线圈6j的均匀分布的这样的情况下，将采用符号θ。
在图1的示例中，角间距θ等于2∏/6。将线圈61视为基准线圈。通过基准线圈61且特别用于该基准线圈61的电流i1的相位于是任意地固定为零。
电机1的定子2连接到电力供应装置7，从而随着绕轴线X行进，从线圈61开始，相继地存在：
-线圈62，其相对于线圈61偏移2∏/6，相对于电流i1相移+2∏/6、相应地相移-2∏/6的电流i2通过线圈62，
-线圈63，其相对于线圈62偏移2∏/6，相对于电流i1相移+4∏/6、相应地相移-4∏/6的电流i3通过线圈63，
-线圈64，其相对于线圈63偏移2∏/6，即相对于线圈61偏移∏，相对于电流i1相移∏的电流i4通过线圈64，
-线圈65，其相对于线圈64偏移2∏/6，相对于电流i1相移+8∏/6、相应地相移-8∏/6的电流i5通过线圈65，
-线圈66，其相对于线圈65偏移2∏/6，相对于电流i1相移+10∏/6、相应地相移-10∏/6的电流i6通过线圈66。
因此注意到，在图1的示例中，电流i1和电流ij之间的相移以严格单调方式（模数2∏）随线圈的次序j从1至6变化而变化。在所考虑的示例中，相位相反的电流通过相对于轴线X在直径上相对的线圈。仍在所考虑的示例中，电流i1至i6具有相同的振幅。这些在直径上相对的线圈在图1的示例中布置为面向转子3的具有相同极性的磁极。
根据本发明配置的定子的示例性使用现在将参考图2至4描述。
旋转电机1可以集成到电动车辆的子组件20中。在图2和3的示例中，该子组件20包括被构造为链接到电力供应装置7的连接器21、转换器22和并联跨过电池的端子（未示出）安装的电容器23。如适当，DC/DC转换器可以布置在转换器22和电池之间。
转换器22包括开关，所述开关可以每一个包括功率晶体管，跨过所述晶体管的端子并联安装有二极管。开关例如根据H桥布置。在具有三相定子2的三相电流供应的情况下，转换器包括例如三个H桥。另外每一个H桥可以包括两个臂，每一个臂均具有两个例如如上所述的断路器开关，形成定子的相的绕组的每一个端子可以连接在桥的臂的两个断路器开关之间。
转换器22被配置为使得：
-当旋转电机1驱动车辆时，转换器起逆变器的作用，以从电池为电机1供电，和
-当电池充电时，例如从电力供应装置7充电，转换器22起整流器的作用，以用DC电流为电池充电。
在转换器22的上述两个操作模式中，转换器22根据预定策略确定电流ij的形式。
当转换器22包括H桥时，可以根据已经引述的专利申请WO2010/057892的教导控制H桥。
图2和3的子组件20使用转换器22的开关以及在电池的充电期间使用定子2的绕组，但在其它示例中，可以设置特定的充电器。
如可以在图2和3中看到的，六个线圈6j布置在定子的壳体5上。每一个线圈具有通过装置7的用于电力供应的电流输入，所述电流输入对于另一线圈是共用的。在所考虑的示例中，具有共用电流输入的这两个线圈形成与定子2的电相相对应的绕组。在图2的示例中，定子的每个相的绕组在它的中点处被供电，即，具有共用电流输入的两个线圈具有相同数量的匝数，分别为链接到电力供应装置7的相U、V和W的定子相供电的电流iU、iV和iW在它们输入到定子2时分为两部分，该电流的一半iUl、iVl或iWl绕一个线圈流动，而另一半iUr、iVr和iWr绕另一线圈流动。在电流方面具有共用电流输入的这些线圈将在下文中称为“线圈”和“补偿或对偶线圈”，并且这两个线圈形成“线圈/对偶线圈”对。
在所述示例中，形成定子的每一个相的绕组的端子可以分别布置在H桥的臂的两个开关之间，而该绕组的中点连接到电力供应装置7。电动车辆的子组件20的电气布线图例如与专利申请WO2010/057892的图5的布线图相同，该专利申请通过引用并入到本申请中。
如可以在图3中看到的，一对线圈可以被具有相同强度但相位相反的电流通过。
现在将参考图4解释定子2的线圈可以连接到电力供应装置7的方式。
如可以在该图4中看到的，当发现被相位相反的电流通过的形成“线圈/对偶线圈”对的线圈相对于轴线X在直径上相对时，存在八种将布置在定子的壳体上的六个线圈6j连接到装置7的方式。
在没有“被相位相反的电流通过的形成“线圈/对偶线圈”对的线圈相对于轴线X在直径上相对”的情况下，只要线圈中的一个已经连接到电力供应装置7，存在有120种将其他线圈6j连接到电力供应装置7的不同方式。根据本发明，发现随着绕定子的轴线X行进线圈6j中的电流ij的次序可以以严格单调的方式变化。
如可以看到的，电流iUl、iVl和iWl以2∏/3互相相移，正如电流iUr、iVr和iWr以相同的角度值互相相移。此外，在电流iUl和iUr之间的，相应地在电流iVl和iVr之间的以及相应地在电流iWl和iWr之间的相移等于∏。
如果定子的线圈6j根据图4的“C”配置链接到电力供应装置7，考虑到链接为由电流iUl供电的线圈61是用于电流的相移的基准线圈，随着绕轴线X自基准线圈61行进，相继的有以下线圈和电流：
-由相对于iUl相移2∏/6的电流iVr供电的线圈62，
-由相对于iUl相移4∏/6的电流iWl供电的线圈63，
-由相对于iUl相移∏的电流iUr供电的线圈64，
-由相对于iUl相移8∏/6的电流iVl供电的线圈65，和
-由相对于iUl相移10∏/6的电流iWr供电的线圈66。
因此获得相继的线圈6j，以2∏/6成角度地偏移，使得通过基准线圈的电流与通过其他线圈中的每一个并且特别用于该线圈的电流之间的相移随着绕轴线X行进以严格单调的方式变化，以及在上述示例中以规则的方式变化。
通过观察图4注意到，“G”配置也使得可以获得线圈的布置和通过它们的电流的相移变化之间的期望关系。
当根据“C”或“G”配置的定子与旋转电机转子3（转子3的在直径上相对的磁极具有相同极性）相关联时，在一对线圈（该对线圈根据这些配置被相位相反的电流通过并相对于定子的轴线在直径上相对）中产生的力彼此补偿，使得尽管定子被供电，但转子不旋转。因此可以通过使用子组件20的部件为电池充电，而不是必须阻止转子的运动。
可以促进绕这样的电机的定子的绕组流动的电流的控制。通过这样的定子，例如可以当求解关联通过每一个线圈的并特别用于该线圈的电流和跨过每一个线圈的端子的电压的矩阵方程时采用数学工具，诸如Park变换或Concordia变换或广义Park变换。
在这些方程的帮助下获得的电感矩阵可以特别呈现出良好的循环性，其有利于使用这些数学变换。在三相供电的情况下，使用这样的数学工具可以简化确保通过DC电流为电池充电的命令的实施，而在逆变器的输入端和子组件20的马达的输出端，三个正弦电流与电力供应装置7传递的电压同步（该命令也称为“功率因子校正器的运算（operation by Power FactorCorrector）”）。
作为变体，根据“C”或“G”配置的定子与旋转电机转子3相关联，所述转子3的在直径上相对的磁极具有相反极性。在该情况下，在“线圈/对偶线圈”对的线圈（所述线圈根据这些“C”或“G”配置被相位相反的电流通过并相对于定子的轴线在直径上相对）中产生的力加在一起，使得转子3旋转。
本发明不限于刚刚已经描述的示例。本发明可以例如与包括任意数量的相的电力供应装置7以及与具有任意数量的相的旋转电机一起应用。表达方式“包括”必须理解为“包括至少一个”，除了特别说明相反时。

Claims (15)

1.一种配置旋转电机（1）定子（2）的方法，包括以下步骤：
-使用具有壳体（5）的定子（2），电导体卷绕在所述壳体上，以便形成N个线圈（6j），N大于或等于四，和
-将线圈（6j）电连接到电力供应装置（7），使得每一个线圈（6j）被电力供应装置（7）传递的特定电流（ij）通过，
定子（2）到电力供应装置（7）的连接被执行为使得：随着绕定子（2）的轴线（X）行进离开基准线圈（61），通过所述基准线圈的电流（i1）和特别用于每一个其他线圈（6j）的电流（ij）之间的相移随着行进离开所述基准线圈（61）而以严格单调的方式变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，线圈（6j）以均匀的方式绕定子的轴线（X）分布，且其中，电流（ij）的相移在相继的线圈（6j）之间以规则的方式变化。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，两个相继的线圈（6j）以基本上等于2.k.∏/N的机械角度（θ）成角度地偏移，且所述两个相继的线圈（6j）由以基本上等于2.k.∏/N的电角度互相相移的电流（ij）供电，k为相对整数。
4.根据权利要求1至3中的任一项所述的方法，其中，电力供应装置（7）传递的电流（ij）所有都具有同样的振幅。
5.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，电力供应装置传递三相电流，且连接到定子（2）的线圈（6j）使得：每一个线圈（6j）具有来自电力供应装置（7）的与定子（2）的另一线圈（6j）共用的电流输入，所述另一线圈形成补偿所述线圈的线圈。
6.根据权利要求5所述的方法，其中，线圈（6j）的卷绕和连接使得所述线圈和所述补偿线圈相对于定子的轴线（X）在直径上相对，并被相移有等于∏的电角度的电流（ij）通过。
7.根据前一项权利要求所述的方法，其中，线圈（6j）形成定子的相的绕组的第一部分，而补偿所述线圈的线圈（6j）形成与所述相的绕组的第一部分不同的第二部分。
8.根据权利要求7所述的方法，其中，定子的相的绕组的电流输入端布置为基本上在所述绕组的中点处。
9.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，旋转电机是同步电机。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的方法，其中，电力供应装置是电力网络，所述电力网络在没有中间电压转换器的情况下连接到定子的线圈（6j）。
11.一种在旋转电机（1）的帮助下从电力供应装置（7）为电池充电的方法，其中：
-旋转电机的定子（2）通过应用根据权利要求1至10中的任一项所述的方法而配置，和
-电池通过使用定子的线圈（6j）而充电，已在所述线圈中流动的电流（ij）在之后为电池供电之前被整流。
12.根据权利要求11所述的方法，旋转电机（1）具有根据权利要求8配置的定子（2）。
13.根据权利要求10或11所述的充电方法，其中，旋转电机（1）包括以如下方式配置的转子（3）：当定子（2）的线圈（6j）供应有电流以便为电池再充电时，转子（3）静止或旋转。
14.一种系统，包括：
-旋转电机（1）定子（2），包括壳体（5）和卷绕在所述壳体上的电导体，以便形成N个线圈（6j），N大于或等于四，和
-电力供应装置（7），传递特定电流（ij）至每一个线圈（6j），
定子（2）到电力供应装置（7）的连接被执行为使得：随着绕定子（2）的轴线（X）行进离开基准线圈（61），通过所述基准线圈（61）的电流（i1）和特别用于每一个其他线圈（6j）的电流（ij）之间的相移随着行进离开所述基准线圈（61）而以严格单调的方式变化。
15.根据权利要求14所述的系统，随着绕定子（2）的轴线（X）行进，两个相继的线圈（6j）以基本上等于2.k.∏/N的机械角度（θ）成角度地偏移，且所述相继的线圈（6j）连接到电力供应装置（7），以便分别由互相相移有基本上等于2.k.∏/N的电角度的电流（ij）供电，k为相对整数。
CN201210214000.2A 2011-06-24 2012-06-25 旋转电机的定子的配置 Active CN102842997B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1155602 2011-06-24
FR1155602A FR2977091B1 (fr) 2011-06-24 2011-06-24 Configuration d'un stator d'une machine electrique tournante

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102842997A true CN102842997A (zh) 2012-12-26
CN102842997B CN102842997B (zh) 2017-04-12

Family

ID=46207941

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210214000.2A Active CN102842997B (zh) 2011-06-24 2012-06-25 旋转电机的定子的配置

Country Status (7)

Country Link
US (1) US9124202B2 (zh)
EP (1) EP2537702B1 (zh)
JP (2) JP6286115B2 (zh)
KR (1) KR101927534B1 (zh)
CN (1) CN102842997B (zh)
FR (1) FR2977091B1 (zh)
HU (1) HUE048297T2 (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102013102900A1 (de) * 2013-03-21 2014-09-25 Feaam Gmbh Synchronmaschine
EP3118976A1 (en) * 2015-07-17 2017-01-18 Universite Catholique De Louvain Electric machine having a radial electrodynamic bearing

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037740A (en) * 1995-07-05 2000-03-14 The University Of Warwick Switched reluctance electric machine system
US20010054823A1 (en) * 2000-05-16 2001-12-27 General Electric Company Synchronous generator having auxiliary power windings and variable frequency power source and method for use
CN101595008A (zh) * 2006-12-19 2009-12-02 丰田自动车株式会社 电力控制装置和具备它的车辆

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6064122A (en) * 1998-11-05 2000-05-16 Alliedsignal Power Systems Inc. Microturbine power of generating system including a battery source for supplying startup power
JP2000316297A (ja) * 1999-04-27 2000-11-14 Mitsuba Corp 始動発電機
CA2399699A1 (en) * 2000-02-09 2001-08-16 Dana Corporation Method for operating a switched reluctance electrical generator
JP4727636B2 (ja) * 2007-09-13 2011-07-20 トヨタ自動車株式会社 車両の充電制御装置および車両
FR2944391B1 (fr) * 2008-11-18 2013-03-22 Valeo Sys Controle Moteur Sas Procede et dispositif electrique combine d'alimentation et de charge a moyens de compensation
FR2938711B1 (fr) 2008-11-18 2012-12-14 Valeo Sys Controle Moteur Sas Dispositif electrique combine d'alimentation et de charge

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6037740A (en) * 1995-07-05 2000-03-14 The University Of Warwick Switched reluctance electric machine system
US20010054823A1 (en) * 2000-05-16 2001-12-27 General Electric Company Synchronous generator having auxiliary power windings and variable frequency power source and method for use
CN101595008A (zh) * 2006-12-19 2009-12-02 丰田自动车株式会社 电力控制装置和具备它的车辆

Also Published As

Publication number Publication date
HUE048297T2 (hu) 2020-07-28
KR101927534B1 (ko) 2018-12-10
JP2016208838A (ja) 2016-12-08
FR2977091A1 (fr) 2012-12-28
EP2537702B1 (fr) 2019-11-27
US20120326666A1 (en) 2012-12-27
EP2537702A1 (fr) 2012-12-26
JP2013009586A (ja) 2013-01-10
CN102842997B (zh) 2017-04-12
US9124202B2 (en) 2015-09-01
JP6286115B2 (ja) 2018-02-28
FR2977091B1 (fr) 2013-06-21
KR20130001149A (ko) 2013-01-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP7159131B2 (ja) 回転電機の固定子の製造方法、回転電機の製造方法
JP5558176B2 (ja) 電動機駆動装置およびそれを搭載する車両
CN103532476B (zh) 用于多相旋转机器的控制器
US20140042862A1 (en) Stator and Rotating Electric Machine
US20150364978A1 (en) Electric Machine
JP5940770B2 (ja) 給電及び充電用複合電源装置の交流電動モータ
CN104518725A (zh) 电力转换设备及电力转换系统
CN104242580B (zh) 一种汽车用可变绕组起动发电机
JP2012070613A5 (zh)
US20190379312A1 (en) Rotary electric system
CN107985083A (zh) 使用绕线转子同步电动机的充电系统
CN104813569A (zh) 电机
Cai et al. Design and analysis of a doubly salient wound field starter generator for cost-effective automobile application
CN102842997B (zh) 旋转电机的定子的配置
KR101471784B1 (ko) 전력 발전 시스템
WO2010122760A1 (ja) 車両用交流発電機
KR20170048275A (ko) 외부의 충전이 없이 24시간 자체에서 전력을 생산하면서 주행하는 전기자동차의 구성방법
CN110798015A (zh) 动力发电机组
Omri et al. Hybrid Excited Claw-Pole Machines: Comparison between Different Topologies
WO2022254801A1 (ja) 回転電機及び電動駆動システム
CN211791115U (zh) 动力发电机组
Omri et al. Circuit Coupled Simulation of Claw-Pole Machines: Comparison between Different Topologies
Stoica et al. Electric Propulsion System for Light Vehicles
Liang et al. Fault-tolerant control of novel axial field flux-switching permanent magnet machine
EP4338256A1 (en) Dynamically configurable hardware system for motor system and method for operating same

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20190715

Address after: Fa Guo Sairi

Patentee after: Fario Siemens New Energy Vehicle France Co.

Address before: Fa Guo Seji

Patentee before: Valeo Sys Controle Moteur Sas

TR01 Transfer of patent right