DE212018000281U1 - Motorsystem mit verteilter Wicklungsstruktur - Google Patents

Motorsystem mit verteilter Wicklungsstruktur Download PDF

Info

Publication number
DE212018000281U1
DE212018000281U1 DE212018000281.9U DE212018000281U DE212018000281U1 DE 212018000281 U1 DE212018000281 U1 DE 212018000281U1 DE 212018000281 U DE212018000281 U DE 212018000281U DE 212018000281 U1 DE212018000281 U1 DE 212018000281U1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
windings
winding
segment
stator
conductor
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.)
Active
Application number
DE212018000281.9U
Other languages
English (en)
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.)
Quanten Tech Inc
Quanten Technologies Inc
Original Assignee
Quanten Tech Inc
Quanten Technologies Inc
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 Quanten Tech Inc, Quanten Technologies Inc filed Critical Quanten Tech Inc
Publication of DE212018000281U1 publication Critical patent/DE212018000281U1/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/18—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring with arrangements for switching the windings, e.g. with mechanical switches or relays
    • 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
    • H02K1/16—Stator cores with slots for windings
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K11/00—Structural association of dynamo-electric machines with electric components or with devices for shielding, monitoring or protection
    • H02K11/30—Structural association with control circuits or drive circuits
    • H02K11/33—Drive circuits, e.g. power electronics
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/02—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies
    • H02K15/024—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines of stator or rotor bodies with slots
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K15/00—Methods or apparatus specially adapted for manufacturing, assembling, maintaining or repairing of dynamo-electric machines
    • H02K15/06—Embedding prefabricated windings in machines
    • H02K15/062—Windings in slots; salient pole windings
    • H02K15/065—Windings consisting of complete sections, e.g. coils, waves
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/12—Asynchronous induction motors for multi-phase current
    • H02K17/14—Asynchronous induction motors for multi-phase current having windings arranged for permitting pole-changing
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K17/00—Asynchronous induction motors; Asynchronous induction generators
    • H02K17/02—Asynchronous induction motors
    • H02K17/30—Structural association of asynchronous induction motors with auxiliary electric devices influencing the characteristics of the motor or controlling the motor, e.g. with impedances or switches
    • 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
    • H02K3/12—Windings characterised by the conductor shape, form or construction, e.g. with bar conductors arranged in slots
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K3/00—Details of windings
    • H02K3/46—Fastening of windings on the stator or rotor structure
    • H02K3/48—Fastening of windings on the stator or rotor structure in slots
    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H02P25/024—Synchronous motors controlled by supply frequency
    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/06—Linear motors
    • H02P25/062—Linear motors of the induction type
    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/06—Linear motors
    • H02P25/064—Linear motors of the synchronous type
    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/08—Reluctance motors
    • H02P25/092—Converters specially adapted for controlling reluctance motors
    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/10—Commutator motors, e.g. repulsion motors
    • H02P25/107—Polyphase or monophase commutator motors
    • 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
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/16—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the circuit arrangement or by the kind of wiring
    • H02P25/22—Multiple windings; Windings for more than three phases
    • 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

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Windings For Motors And Generators (AREA)

Abstract

Vorrichtung, umfassend:einen mit einem Rotor magnetisch gekoppelten Stator; undeine Vielzahl von Leiteranordnungen, die gleichmäßig entlang eines Umfangs der Vorrichtung verteilt sind, wobei:jede Leiteranordnung in mindestens zwei Zweige von Leitern aufgeteilt ist, wobei jeder Zweig eine Vielzahl von Leitern umfasst;alle Zweige eine Vielzahl von Wicklungen bilden, wobei eine Wicklung ein positives und ein negatives Segment umfasst, und wobei jedes Segment eine Vielzahl von Zweigen enthält, und wobei jedes Segment zu mehr als zwei Leiteranordnungen gehört; unddie Vielzahl von Wicklungen dazu eingerichtet ist, mit einer Vielzahl von Leistungswandlern gekoppelt zu werden, wobei die Vielzahl von Leistungswandlern und die Vielzahl von Wicklungen dazu eingerichtet sind, dass die Anzahl der Pole der Vorrichtung dynamisch anpassbar ist, indem die Phasenwinkelbeziehung der Ströme, die durch die Vielzahl von Wicklungen fließen, durch Steuern der Vielzahl von Leistungswandlern angepasst wird.

Description

  • Diese Anmeldung beansprucht den Vorteil der am 15. August 2018 eingereichten nicht vorläufigen US-Anmeldung Nr. 16/102,966 mit dem Titel „Motor System with Distributed Winding Structure“ und der am 15. August 2017 eingereichten vorläufigen US-Anmeldung Nr. 62/545,538 mit dem Titel „Advanced Dynamically Reconfigurable Motor and Generator Systems“,deren Anmeldung hiermit durch Bezugnahme aufgenommen wird.
  • TECHNISCHES GEBIET
  • Die vorliegende Offenbarung betrifft ein Motor- und / oder Generatorsystem und in bestimmten Ausführungsformen innovative Technologien, die das Design, die Konstruktion und die Herstellung fortschrittlicher Motoren / Generatoren und Antriebssysteme verbessern.
  • HINTERGRUND
  • Eine elektrische Maschine (Motor oder Generator) ist ein Gerät, das Energie zwischen elektrischer Leistung und mechanischer Drehbewegung umwandelt. Es gibt verschiedene Arten von elektrischen Maschinen, einschließlich Induktionsmaschinen, Permanentmagnetmaschinen, Schaltreluktanzmaschinen, Synchronreluktanzmaschinen und Hybridmaschinen. Die verschiedenen Ausführungsformen in dieser Offenbarung sind auf die verschiedenen oben genannten Arten von elektrischen Maschinen anwendbar, die entweder als Motoren oder als Generatoren konfiguriert sind. Als Beispiel werden Induktionsmotoren verwendet, um die innovativen Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen. Der Induktionsmotor umfasst einen Stator und einen Rotor. Der Stator ist der stationäre Teil und der Rotor der rotierende Teil. Der Rotor kann sich innerhalb des Stators, außerhalb des Stators oder neben dem Stator wie bei einer Axialfeldmaschine befinden. Ein Induktionsmotor mit einem Rotor innerhalb eines Stators wird als Beispiel verwendet, um die innovativen Aspekte der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen. Zwischen dem Rotor und dem Stator besteht ein kleiner Motorluftspalt für das mechanische Spiel und die Erzeugung des mechanischen Drehmoments.
  • Der Käfigläufermotor ist die häufigste elektrische Maschine. Der Stator des Käfigläufermotors weist mehrere Wicklungen auf. Die Vielzahl von Wicklungen bildet üblicherweise eine Vielzahl von Phasenriemen, die in Polpaaren angeordnet sind. Der Rotor des Käfigläufer-Induktionsmotors umfasst eine Welle und einen Käfigläufer aus Metallstäben, die in einer magnetischen Struktur wie einem laminierten Siliziumstahlstapel enthalten sind. Der Schaft ist von den Metallstangen umgeben. Erste Enden der Metallstangen sind durch einen ersten Verbindungsring verbunden. Zweite Enden der Metallstangen sind durch einen zweiten Verbindungsring verbunden.
  • Im Betrieb wird die elektrische Leistung üblicherweise an den Stator angelegt. Dadurch wird im Stator und im Luftspalt ein erstes Magnetfeld erzeugt. Das erste Magnetfeld dreht sich zeitlich synchron mit Wechselstrom, der an die Statorwicklungen angelegt wird. Das erste Magnetfeld induziert elektrische Ströme in den Metallstäben des Rotors. Der induzierte Strom erzeugt im Rotor ein zweites Magnetfeld. Das zweite Magnetfeld des Rotors reagiert gegen das erste Magnetfeld des Stators. Gemäß dem Lenzschen Gesetz folgt der Rotor dem rotierenden ersten Magnetfeld und erzeugt ein mechanisches Drehmoment, das den Rotor in Rotation versetzt. In einem Motormodus fällt der Rotor hinter das erste Magnetfeld. Die Geschwindigkeitsdifferenz zwischen dem ersten Magnetfeld und dem Rotor induziert weiterhin den elektrischen Strom im Rotor. Wenn eine Last auf den Rotor aufgebracht wird und der Rotor weiter hinter das erste Magnetfeld fällt, wird aufgrund der Verzögerung zwischen dem Rotor und dem ersten Magnetfeld mehr Drehmoment entwickelt. Mit anderen Worten ist das Drehmoment des Motors ungefähr proportional zum Schlupf zwischen der Drehzahl des Rotors und der Drehzahl des ersten Magnetfelds.
  • Die theoretische Drehzahl des Rotors in einem Induktionsmotor hängt traditionell von der Frequenz der elektrischen Energieversorgung und der Anordnung der Pole der Statorspulen ab. Ohne Belastung des Motors entspricht die Drehzahl des Rotors gleich oder ungefähr gleich der Synchrondrehzahl des rotierenden Magnetfelds. Die Synchrondrehzahl eines Induktionsmotors wird durch die Frequenz der elektrischen Energieversorgung und die Anzahl der Pole des Induktionsmotors bestimmt. Insbesondere entspricht die Drehzahl des Induktionsmotors der Frequenz der elektrischen Energieversorgungszeiten 60 und weiter geteilt durch die Anzahl der Polpaare.
  • Da Energieeffizienz immer wichtiger wird, werden immer mehr Motoren und Generatoren in drehzahlvariablen Anwendungen wie Industrieantrieben, Elektrofahrzeugen, Dieselgeneratoren, Servosystemen und Windkraftanlagen an Leistungselektronikgeräte gekoppelt. Bei vielen dieser Anwendungen müssen die Motoren und Generatoren über einen weiten Drehzahl- und Leistungsbereich arbeiten, und herkömmliche Technologien können die Leistungs- und Kostenanforderungen für solche Anwendungen nicht erfüllen. Insbesondere da erneuerbare Energien zu einem wichtigen Thema werden, werden mehr Motoren zum Antrieb von Elektrofahrzeugen eingesetzt. Möglicherweise muss ein Motor über einen weiten Drehzahl- und Leistungsbereich effizient arbeiten. Herkömmliche Motoren können die Leistungs- und Kostenanforderungen für solche Anwendungen nicht erfüllen. Es ist zu einem bedeutenden Problem geworden, welches das Systemdesign des Motorsystems vor Herausforderungen stellt.
  • Es wäre ein Hochleistungsmotorsystem wünschenswert, das ein gutes Verhalten wie einen hohen Wirkungsgrad über eine Vielzahl von Geschwindigkeits- und Leistungsbereichsbedingungen bei geringen Kosten zeigt.
  • ABRISS
  • Diese und andere Probleme werden im Allgemeinen durch bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung, die ein rekonfigurierbares Motorsystem bietet, das in der Lage ist, die Anzahl der Pole und/oder Phasen dynamisch anzupassen, gelöst oder umgangen und technische Vorteile erzielt.
  • Gemäß einer Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung einen mit einem Rotor magnetisch gekoppelten Stator und eine Vielzahl von Leiteranordnungen als Leitungen, die gleichmäßig entlang eines Umfangs der Vorrichtung verteilt sind, wobei jede Leiteranordnung in mindestens zwei Leiterzweige verteilt ist und jeder Zweig Vielzahl von der Leitern umfasst. Alle Zweige bilden eine Vielzahl von Wicklungen, wobei eine Wicklung ein positives Segment und ein negatives Segment aufweist und jedes Segment eine Vielzahl von Zweigen aufweist und jedes Segment zu mehr als zwei Leiteranordnungen gehört. Der Vielzahl von Wicklungen sind so konfiguriert, dass sie mit mehreren Leistungswandlern gekoppelt werden können, wobei die mehreren Leistungswandler und die mehreren Wicklungen so konfiguriert sind, dass durch Steuern der Mehrzahl von Leistungswandlern die Phasenbeziehungen der Ströme der Wicklungen eingestellt werden, damit die Anzahl der Pole des Gerätes dynamisch anpassen kann.
  • Gemäß einer anderen Ausführungsform umfasst eine Vorrichtung einen mit einem Rotor magnetisch gekoppelten Stator sowie eine Vielzahl von Leiteranordnungen, die gleichmäßig entlang eines Umfangs der Vorrichtung verteilt sind, wobei jede Leiteranordnung zu gleichen Teilen in mindestens zwei Zweige von Leitern aufgeteilt ist. Jeder Zweig umfasst eine Vielzahl von Leitern. Alle Zweige bilden Vielzahl von Wicklungen, von denen eine ein positives Segment und ein negatives Segment enthält, und wobei jedes Segment eine Vielzahl von Zweigen aufweist und wobei ein Segment zu mehr als zwei Leiteranordnungen gehört. Außerdem sind die mehreren Wicklungen symmetrisch in mehrere Gruppen unterteilt, wobei jede Gruppe von Wicklungen ein ausgeglichenes Mehrphasensystem bildet und mit einer Verbindungsleiste verbunden ist und mindestens zwei der Verbindungsleisten voneinander isoliert sind.
  • Ein Vorteil einer Ausführungsform der vorliegenden Offenbarung ist ein rekonfigurierbares Motorsystem, das die Anzahl der Pole und/oder Phasen dynamisch einstellen kann. Infolgedessen kann ein rekonfigurierbares Motorsystem unter einer Vielzahl von Betriebsbedingungen eine hohe Leistung erzielen.
  • Das Vorstehende hat die Merkmale und technischen Vorteile der vorliegenden Offenbarung ziemlich breit umrissen, damit die folgende detaillierte Beschreibung der Offenbarung besser verstanden werden kann. Zusätzliche Merkmale und Vorteile der Offenbarung werden im Folgenden beschrieben, die den Gegenstand der Ansprüche der Offenbarung bilden. Für den Fachmann ist ersichtlich, dass das offenbarte Konzept und die offenbarte spezifische Ausführungsform leicht als Grundlage zum Modifizieren oder Entwerfen anderer Strukturen oder Prozesse zum Ausführen derselben Zwecke der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Fachleute sollten auch erkennen, dass solche äquivalenten Konstruktionen nicht vom Geist und Umfang der Offenbarung abweichen, wie sie in den beigefügten Ansprüchen dargelegt ist.
  • Figurenliste
  • Für ein vollständigeres Verständnis der vorliegenden Offenbarung und ihrer Vorteile wird nun auf die folgenden Beschreibungen in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen Bezug genommen, in denen:
    • eine perspektivische Ansicht eines Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine vereinfachte Ansicht des in gezeigten Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine perspektivische Ansicht des Verbindungsrings und der Mehrzahl von Statorwicklungen des in 2 gezeigten Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine vereinfachte Ansicht eines anderen Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Querschnittsansicht eines Bereichs um einen Statorschlitz entlang der Linie A-A 'in gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine detaillierte Ansicht der Statorwicklung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • Seitenansichten des Verbindungsrings gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • Querschnittsansichten des Verbindungsrings entlang der Linie A-A 'in gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • Seitenansichten zeigt, nachdem ein Leiter gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit dem Verbindungsring verbunden wurde;
    • ein Blockdiagramm eines rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein schematisches Diagramm eines Leistungswandlers darstellt, der zur Verwendung in dem in gezeigten System gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet ist;
    • ein Blockdiagramm eines anderen rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines anderen rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines anderen rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine vereinfachte Ansicht einer ersten Implementierung der in gezeigten Verbindungsringe gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine perspektivische Ansicht des Verbindungsrings und der Mehrzahl von Statorwicklungen des in gezeigten Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Zuordnung der Mehrzahl von Statorwicklungen zu den Verbindungsstäben gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine vereinfachte Ansicht einer ersten Implementierung der in gezeigten Verbindungsringe gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Wicklungszuordnung darstellt, die für die in gezeigten Verbindungsringe geeignet ist;
    • eine vereinfachte Ansicht eines rekonfigurierbaren Motorsystems mit drei Verbindungsringen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Wicklungszuordnung darstellt, die für die in gezeigten Verbindungsringe gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet ist;
    • eine vereinfachte Ansicht eines rekonfigurierbaren Motorsystems mit vier Verbindungsstäben mit einer Hybridkonfiguration der Verbindungsstäbe gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Wicklungszuordnung darstellt, die für die Verbindungsringe von gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet ist;
    • eine vereinfachte Ansicht eines umkonfigurierbaren Motorsystems mit einem in dem Verbindungsring ausgebildeten Kühler gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine vereinfachte Ansicht eines Verbindungsrings darstellt, der eine verbesserte Kühlung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitstellt;
    • eine vereinfachte Ansicht eines anderen Verbindungsrings darstellt, der eine verbesserte Kühlung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitstellt;
    • eine vereinfachte Ansicht eines umkonfigurierbaren Motorsystems mit einem in dem Verbindungsring ausgebildeten Kühler gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine vereinfachte Ansicht eines anderen in den Verbindungsstäben ausgebildeten Kühlers gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine vereinfachte Ansicht eines anderen in den Verbindungsringen ausgebildeten Kühlers gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Querschnittsansicht eines Schlitzes des Stators, der mehrere Leiter aufnimmt, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine erste beispielhafte Wicklungsanordnung eines rekonfigurierbaren Motorsystems mit sechsunddreißig Schlitzen in dem Stator gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine beispielhafte Möglichkeit zum Verbinden von Leitern einer Wicklung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine andere Wicklungsanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt;
    • noch eine andere Wicklungsanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung zeigt;
    • ein Blockdiagramm eines rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm einer alternativen Konfiguration gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines anderen rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines anderen rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • ein Blockdiagramm eines anderen rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Seitenansicht einer Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Seitenansicht einer Doppelkonfiguration der in gezeigten Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Seitenansicht einer Eichhörnchenwicklungsstruktur der in gezeigten Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Querschnittsansicht eines Rotorleiters der in gezeigten Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt;
    • eine Seitenansicht einer Doppelkonfiguration der in gezeigten Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt; und
    • eine Querschnittsansicht eines Statorleiters der in gezeigten Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt.
  • Entsprechende Ziffern und Symbole in den verschiedenen Abbildungen beziehen sich im Allgemeinen auf entsprechende Teile, sofern nicht anders angegeben. Die Abbildungen dienen zur eindeutigen Veranschaulichung relevanter Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen und sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu gezeichnet.
  • BESCHREIBUNG VON VERANSCHAULICHENDEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
  • Die Herstellung und Verwendung der gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen werden nachstehend ausführlich diskutiert. Es versteht sich jedoch, dass die vorliegende Offenbarung viele anwendbare erfinderische Konzepte bereitstellt, die in einer Vielzahl spezifischer Kontexte ausgeführt werden können. Die diskutierten spezifischen Ausführungsformen veranschaulichen lediglich spezifische Wege zur Herstellung und Verwendung der Offenbarung und beschränken den Umfang der Offenbarung nicht.
  • Die vorliegende Offenbarung wird in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen in einem spezifischen Kontext beschrieben, nämlich einem rekonfigurierbaren Motorsystem. Es gibt verschiedene Arten von elektrischen Maschinen, einschließlich Induktionsmaschinen, Permanentmagnetmaschinen, Schaltreluktanzmaschinen, Synchronreluktanzmaschinen und Hybridmaschinen. Die verschiedenen Ausführungsformen in dieser Offenbarung sind auf die obigen elektrischen Maschinen anwendbar. Die Offenbarung kann jedoch auch auf eine Vielzahl von elektrischen Maschinen und Maschinensystemen angewendet werden. Nachfolgend werden verschiedene Ausführungsformen unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher erläutert.
  • Die vorliegende Offenbarung wird in Bezug auf bevorzugte Ausführungsformen in einem spezifischen Kontext beschrieben, nämlich einem dynamisch rekonfigurierbaren Induktionsmotor (DRIM) -System / Technologie zum Verbessern der herkömmlichen Motortechnologie durch dynamisches Ändern der Anzahl von Polen und / oder der Anzahl von Phasen durch verschiedene Leistungselektronik-Steuerungsmechanismen. Mit dem DRIM-System / der DRIM-Technologie können die Effizienz und Zuverlässigkeit des Systems erheblich gesteigert und gleichzeitig die Systemkosten gesenkt werden. Es ist zu beachten, dass die allgemeinen Prinzipien der innovativen Aspekte in dieser Offenbarung auch auf elektrische Maschinen mit einer festen Anzahl von Polen und / oder Phasen angewendet werden können.
  • Diese Offenbarung präsentiert weitere Verbesserungen bei der Motor-/Generator-Konstruktion und den Herstellungsprozessen. Obwohl in der Erörterung ein Motor als Beispiel verwendet wird, können die gleichen Prinzipien auf Generatoren angewendet werden.
  • Die Anzahl der Pole und die Anzahl der Phasen in einem Polpaar eines Motors kann sich erheblich auf dessen Betrieb und Leistung auswirken. Bei herkömmlichen Motoren werden die Anzahl der Pole und die Anzahl der Phasen durch die Wicklungskonstruktion und den Wicklungsanschluss bestimmt. In einem DRIM-Motor sind die Wicklungen so angeordnet, dass sie offene Verbindungen haben. Die Anzahl der Pole (2P) und die Anzahl der Phasen eines Polpaares werden durch die durch die Wicklungen (N) fließenden Ströme bestimmt, wodurch die Anzahl von P und N im Echtzeitbetrieb durch Steuerung der Phasenbeziehung der Wicklungsströme dynamisch verändert werden kann. In einigen Ausführungsformen können mehrere Stromwandler vorgesehen sein. Die Vielzahl von Stromwandlern ist in eine Vielzahl von Stromwandlergruppen unterteilt. Der Motor weist mehrere Leiter auf. Die Vielzahl von Leitern ist in eine Vielzahl von Gruppen von Leitern unterteilt. In einigen Ausführungsformen wird die Vielzahl von Leitern nacheinander in die Vielzahl von Gruppen unterteilt. In alternativen Ausführungsformen ist die Vielzahl von Leitern symmetrisch in die Vielzahl von Gruppen von Leitern unterteilt. In einigen Ausführungsformen sind die Stromwandler, die mit einer Gruppe von Leitern gekoppelt sind, konfiguriert, um Phasenbeziehungen von Strömen zu steuern, die durch die Gruppe von Leitern fließen.
  • Diese Steuerung der Wicklungsströme kann durch Koppeln mehrerer Stromwandler an die Wicklungen erreicht werden. Ein geeigneter Steueralgorithmus wird verwendet, um den Betrieb mehrerer Stromwandler zu steuern. Dadurch wird der Motor und das zugehörige Motorantriebssystem zu einem softwaredefinierten System. Durch einen selbstlernenden und optimierenden Algorithmus mit Echtzeit-Software-Update-Fähigkeit kann der Betrieb und die Leistung des softwaredefinierten Systems über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen und mit simulierten und/oder tatsächlichen Betriebsdaten verbessert werden, was zu einer wesentlich besseren Leistung und zu Kostenkompromissen führt. Die Vorteile des softwaredefinierten Systems sind insbesondere bei Systemen mit komplexen Betriebsarten wie Elektrofahrzeugen von Bedeutung. Darüber hinaus können die Energieeffizienz, Zuverlässigkeit und die Kosten des Systems gleichzeitig verbessert werden, indem die DRIM-Technologie auf den Motor angewendet wird. Beispielsweise kann das System weiterarbeiten, obwohl einige Wicklungen im Motor oder einige Teile in einem Stromwandler ausgefallen sind, da die ausgefallenen Teile oder ausgefallenen Wicklungen mit dem Rest des Systems, das noch arbeitet, isoliert und deaktiviert werden können. Es ist auch möglich, einige Stromwandler und/oder einige Wicklungen zu deaktivieren, damit das System mit einer reduzierten Anzahl von Phasen arbeitet, um die Systemeffizienz bei geringer Last zu verbessern. Die Technik zum Verringern der Anzahl der Phasen eines Motors ähnelt der Phasenverschattungstechnik, die in Gleichspannungswandlern verwendet wird.
  • zeigt eine perspektivische Ansicht eines Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Das Motorsystem 200 umfasst einen Rotor 102 und einen Stator 104. Der Rotor 102 befindet sich innerhalb dem Stator 104 und ist von diesem umgeben. Der Stator 104 umfasst einen Statorkern, mehrere Statorwicklungen und einen Verbindungsring 202. Die mehreren Statorwicklungen (z. B. die Statorwicklung 115) sind in den Statorkern eingebettet. Die mehreren Statorwicklungen sind durch den Verbindungsring 202 miteinander verbunden, wie in gezeigt. Der Statorkern ist aus geeigneten magnetischen Materialien gebildet. Der Statorkern ist in der Lage, einen Magnetfluss zu leiten und die Mehrzahl von Statorwicklungen mechanisch zu stützen. In dieser Offenbarung sind die Begriffe Statorwicklung, Phasenwicklung und Phasenleiter gewöhnlich austauschbar und haben in der Regel die gleiche Bedeutung. Abhängig von der Konstruktion des Motors kann sich auch eine Phasenwicklung oder ein Phasenleiter in dem Rotor befinden, obwohl die folgende Diskussion im Allgemeinen solche Wicklungen in dem Stator als Beispiele verwenden wird. In der gesamten Beschreibung kann das in gezeigte Motorsystem alternativ als rekonfigurierbares Motorsystem bezeichnet werden.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht des in gezeigten Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das rekonfigurierbare Motorsystem 200 umfasst den Rotor 102, den Stator 104 und mehrere Phasenleiter, die in dem Stator 104 ausgebildet sind. Wie in gezeigt, ist ein Luftspalt 103 zwischen dem Rotor 102 und dem Stator 104 ausgebildet. In dem Stator 104 ist eine Vielzahl von Schlitzen S1-S10 ausgebildet. Jeder Schlitz (z. B. Schlitz S1) dient zur Aufnahme einer Statorwicklung mit einem Phasenleiter (z. B. Statorwicklung 111). Es ist anzumerken, dass abhängig von verschiedenen Konstruktionen mehrere Statorwicklungen in einem Schlitz eingebettet sein können. Wie in gezeigt, können mehrere Statorwicklungen 111 - 120 in dem Stator 104 ausgebildet sein. In der gesamten Beschreibung kann die Statorwicklung alternativ als Phasenleiter des Stators bezeichnet werden.
  • Es sollte erkannt werden, dass, während das Motorsystem 200 mit wenigen Schlitzen und Statorwicklungen darstellt, das Motorsystem 200 eine beliebige Anzahl von Schlitzen und Statorwicklungen aufnehmen könnte. Die Schlitze sind im Allgemeinen gleichmäßig entlang eines Umfangs des Motors verteilt und nacheinander beschriftet. In der gesamten Beschreibung der vorliegenden Offenbarung werden der Schlitz und die Wicklung in dem Schlitz mit der gleichen Nummer bezeichnet. Zum Beispiel kann S5, das in gezeigt ist, den fünften Schlitz oder den Phasenleiter (Wicklung) bedeuten, der in den fünften Schlitz eingebettet ist, abhängig vom Kontext der Beschreibung.
  • veranschaulicht den Verbindungsring 202 weiter. In der gesamten Beschreibung kann der Verbindungsring 202 alternativ als Ring bezeichnet werden. Wie in gezeigt, ist der Ring 202 an einem Ende des Stators 104 angeordnet. Der Ring 202 ist aus einem geeigneten leitenden Material gebildet. Der Ring 202 wird verwendet, um die Statorwicklungen miteinander zu verbinden. Wie in 2 gezeigt, ist an jedem Ende jeder Statorwicklung der Ring 202 angeschlossen. Der Ring 202 ermöglicht die Steuerung der Ströme aller Statorwicklungen.
  • Es ist zu beachten, die Summe, der durch die Statorwicklungen fließenden Ströme gleich Null sein sollte, wenn der Ring 202 nicht mit anderen Knoten des Motorsystems verbunden ist. Wenn die Summe, der durch die Statorwicklungen fließenden Ströme ungleich Null ist, sollte ein leitender Pfad als Rückweg für die unsymmetrischen Ströme bereitgestellt werden. Die detaillierten Implementierungen des Rückführpfads werden nachstehend unter Bezugnahme auf die erörtert.
  • Wie in gezeigt, ist der Ring 202 kreisförmig. Es sei ferner angemerkt, dass die Form des Rings 202 nur beispielhaft ist. Ein Fachmann würde viele Variationen, Alternativen und Modifikationen erkennen. Zum Beispiel liegt es innerhalb des Umfangs und des Gedankens der Offenbarung, dass der Ring 202 andere Formen umfasst, wie zum Beispiel oval, quadratisch oder rechteckig. In der gesamten Beschreibung kann der Ring alternativ als Verbindungsring oder Verbindungsstange bezeichnet werden.
  • stellt eine perspektivische Ansicht des Verbindungsrings und der Mehrzahl von Statorwicklungen des in 2 gezeigten Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Der Verbindungsring 202 ist kreisförmig. Ein Ende jeder Statorwicklung (z. B. Statorwicklung 115) ist mit dem Verbindungsring 202 verbunden. Da der Verbindungsring 202 aus einem leitenden Material gebildet ist, sind mehrere Statorwicklungen elektrisch miteinander verbunden. Bei dem Herstellungsprozess kann ein Phasenleiter als eine Komponente in einen Schlitz eines Motors eingeführt werden. Alternativ kann der Phasenleiter durch geeignete Prozesse wie Formen, Gießen, Plattieren oder Drucken unter Verwendung eines leitenden Materials separat oder zusammen mit anderen Phasenleitern in den Schlitz hergestellt werden. Der Endring kann zusammen mit den Leitern oder separat hergestellt und anschließend mit den Phasenwicklungen verbunden werden.
  • In einigen Ausführungsformen wird der mit dem Verbindungsring 202 verbundene Phasenleiter in eine Öffnung des Verbindungsrings 202 eingeführt. Alternativ kann das Ende des Phasenleiters, der mit dem Verbindungsring 202 verbunden ist, mit der oberen Oberfläche oder den vorstehenden Bereichen des Verbindungsrings 202 verbunden sein. Die mehreren Statorwicklungen können durch verschiedene Prozesse wie Schweißen, Löten und dergleichen mit dem Verbindungsring 202 verbunden werden. Die detaillierten Anschlussdiagramme werden im Folgenden mit Bezug auf beschrieben.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht eines anderen Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das Motorsystem 400 ähnelt dem in gezeigten Motorsystem 200 mit der Ausnahme, dass der Ring 202 nicht an einem Ende des Stators 104 angeordnet ist. Die Verbindung der Statorwicklungen kann durch andere Verfahren hergestellt werden.
  • stellt eine Querschnittsansicht eines Bereichs um einen Statorschlitz entlang der Linie A-A 'in gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Ein Bereich 502 ist ein Teil des Statorkerns, der als Dotter- oder S-Basis bezeichnet wird. Ein erster Zahn 504 und ein zweiter Zahn 506 sind über dem Bereich 502 ausgebildet. Der Bereich 502 und die Zähne 504, 506 werden als Kern des Stators bezeichnet. Der Bereich 502 und die Zähne 504, 506 sind aus einem magnetischen Material wie einem Siliziumstahllaminat, einem Ferritblock oder einer magnetischen Verbindung gebildet. Ein Graben 508 befindet sich über dem Bereich 502 und zwischen dem ersten Zahn 504 und dem zweiten Zahn 506. Der Graben 508 wird alternativ als Schlitz bezeichnet. Die Seitenwände und der Boden des Grabens können mit einer Isolierschicht 520 beschichtet sein, um einer relativ hohen Spannung standzuhalten.
  • Der Phasenleiter 115 ist in den Graben eingebettet. Es ist üblicherweise eine Isolationsschicht 520 zwischen dem Phasenleiter 115 und dem Kern des Stators ausgebildet, wenn der Leiter einer relativ hohen Spannung standhalten muss. Über dem Phasenleiter 115 befindet sich gewöhnlich eine Öffnung, die manchmal mit einem mechanischen Trägermaterial gefüllt ist, das ein magnetisch leitendes Material sein kann oder nicht. In einigen Ausführungsformen können geeignete Materialien wie Lötpaste in den Schlitz 508 gefüllt werden. Nach einem Rückflussprozess bildet die Lötpaste eine Kappe, um die Position der Statorwicklung weiter zu sichern.
  • Wie in gezeigt, sind der Stator und der Rotor 102 durch den Luftspalt 103 getrennt. Der Kürze halber wurde in nur eine Statorwicklung (z. B. der Phasenleiter 115) dargestellt. Ein Fachmann würde verstehen, dass der Rotor 102 von mehreren Statorwicklungen umgeben ist.
  • stellt eine detaillierte Ansicht der Statorwicklung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die Statorwicklung 115 umfasst eine Metallstange 602, wobei eine Isolationsschicht 604 optional über dem Mittelabschnitt der Metallstange 602 ausgebildet sein kann, die in einen Schlitz eingebettet ist. Die Metallstange 602 kann aus irgendeinem geeigneten leitenden Material wie Aluminium, Stahl, Kupfer, irgendwelchen Kombinationen davon und dergleichen gebildet sein.
  • Es kann eine Vielzahl von Prozessen geben, um die Isolationsschicht 604 mit einem geeigneten Isolationsmaterial auszubilden. Um die Isolationsspannung der Statorwicklung 115 zu erhöhen, kann in einigen Ausführungsformen ein Teil der Statorwicklung 115, der sich innerhalb des Stators befindet, mit geeigneten Isolationsmaterialien wie Isolationspapier, Folie oder Farbe beschichtet oder bedeckt werden. In einigen Ausführungsformen wird ein Oxidationsprozess auf den Metallstange angewendet und eine oxidierte Schicht gebildet. Die oxidierte Schicht ist eine Isolierschicht. Während des Oxidationsprozesses werden die elektrischen Verbindungsbereiche nicht oxidiert. Durch geeignete Oxidationsprozesse kann die oxidierte Schicht um die Oberfläche der Metallstange eine ausreichende Hochspannung für die umkonfigurierbaren Motoranwendungen aushalten.
  • Die Isolationsschicht kann auch einen guten Wärmeleitungsweg bereitstellen, so dass Wärme zwischen der Statorwicklung und dem an die Statorwicklung angrenzenden magnetischen Material übertragen werden kann. Es ist zu beachten, dass die Leiter und die Verbindungsstäbe je nach unterschiedlichen Anwendungen und Konstruktionsanforderungen als ein Stück gegossen oder geformt werden können.
  • stellt Seitenansichten des Verbindungsrings gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. schließt und ein. zeigt einen Verbindungsring 802, der der in gezeigten Verbindung 202 ähnlich ist. zeigt eine Vielzahl von Öffnungen, die in dem Verbindungsring 802 ausgebildet sind. In der gesamten Beschreibung können und gemeinsam als bezeichnet werden.
  • Da der Verbindungsring 802 aus einem leitenden Material gebildet ist, kann der Verbindungsring 802 eine Vielzahl von Öffnungen zum Aufnehmen der Statorwicklungen aufweisen, und jede Öffnung wirkt als ein Verbindungsanschluss zum Aufnehmen eines Endes eines Leiters. Wie in gezeigt, weist der Verbindungsring 802 viele Öffnungen auf, wie beispielsweise die Öffnungen 812 und 814. Die Öffnungen 812 und 814 können kreisförmig sein. Die Öffnungen können in dem Verbindungsring 802 gleichmäßig beabstandet sein, wie in dargestellt. Die detaillierte Verbindung zwischen dem Verbindungsring 802 und den Statorwicklungen wird nachstehend unter Bezugnahme auf beschrieben.
  • Es sei ferner angemerkt, dass die Form der Öffnungen nur beispielhaft ist. Ein Fachmann würde viele Variationen, Alternativen und Modifikationen erkennen. Zum Beispiel liegt es innerhalb des Umfangs und der Idee der Offenbarung, dass die Öffnungen andere Formen umfassen, wie zum Beispiel oval, quadratisch oder rechteckig. Darüber hinaus können die Öffnungen je nach unterschiedlichen Anwendungen und Designanforderungen nicht gleichmäßig beabstandet sein.
  • stellt Querschnittsansichten des Verbindungsrings entlang der Linie A-A 'in gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. schließt die - ein. Die - veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Öffnung des Verbindungsrings. In der gesamten Beschreibung können die - gemeinsam als bezeichnet werden.
  • Der Verbindungsring 802 weist eine Öffnung 812 auf. Die Öffnung 812 dient zur Aufnahme einer Phasenwicklung. Insbesondere ist ein Ende der Phasenwicklung in die Öffnung eingesetzt. Ein geeignetes Verfahren wie Schweißen oder Löten kann verwendet werden, um die Position der Phasenwicklung zu sichern. Alternativ können mechanische Verriegelungsteile verwendet werden, um die Position der Phasenwicklung zu sichern.
  • Wie in gezeigt, kann sich die Öffnung 812 teilweise durch den Verbindungsring 802 erstrecken. Dann ist die Öffnung 812 eine Sacklochöffnung. Wie in gezeigt, kann sich die Öffnung 812 durch den Verbindungsring 802 erstrecken. Mit anderen Worten ist die Öffnung 812 eine Durchgangslochöffnung.
  • In weist eine Seite des Verbindungsrings 802 einen vorstehenden Bereich 824 auf. Die Durchgangslochöffnung 812 erstreckt sich durch den vorstehenden Bereich 824 sowie den Verbindungsring 802. In weist eine Seite des Verbindungsrings 802 einen vorstehenden Bereich 824 auf. Die Öffnung 812 erstreckt sich teilweise durch den Verbindungsring 802. In ist die Öffnung im Hauptkörper des Verbindungsrings 802 kleiner als im vorstehenden Bereich 824. Die in gezeigte Öffnungsanordnung hilft, die Position der in die Öffnung einzufügenden Phasenwicklung zu sichern. Die in gezeigte Öffnungsanordnung kann den Lötprozess zum Verbinden der Leiter und des Verbindungsrings verbessern.
  • Die in dargestellte(n) vorstehenden Bereiche und Öffnung können beide als ein Verbindungsanschluss zum Aufnehmen eines Endes eines Leiters wirken und können auf verschiedene Arten kombiniert werden. Beispielsweise ist es möglich, die vorstehenden Bereiche sowohl auf der Oberseite als auch auf der Unterseite des Verbindungsrings 802 anzuordnen. Die Verwendung des in gezeigten vorstehenden Bereichs kann den Herstellungsprozess verbessern, um die Lötqualität, die mechanische Festigkeit und die Stromfähigkeit der Verbindung zu erhöhen.
  • In einigen Ausführungsformen kann vor oder nach dem Einführen des Phasenleiters in die Öffnung (z. B. die Öffnung 812) eine Lot- oder Schweißmaterialschicht am Boden der Öffnung oder entlang der Wand der Öffnung angebracht werden. Nachdem der Phasenleiter in die Öffnung eingeführt worden ist, können geeignete Verfahren wie Reflow-Löten, Handlöten, Laserlöten, Wellenlöten, Schweißen und dergleichen verwendet werden, um die Verbindung zwischen dem Phasenleiter und dem Verbindungsring sicherzustellen.
  • Es ist anzumerken, dass die Tiefe der in gezeigten Öffnungen nur beispielhaft ist. Je nach unterschiedlichen Anwendungen und Designanforderungen kann die Tiefe der Öffnungen entsprechend variieren.
  • stellt Seitenansichten dar, nachdem ein Leiter gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung mit dem Verbindungsring verbunden wurde. enthält die - . Die - veranschaulichen verschiedene Ausführungsformen der Verbindung zwischen der Wicklung und dem Verbindungsring. In der gesamten Beschreibung können die - gemeinsam als bezeichnet werden.
  • Die Phasenleiter können mit dem Verbindungsring durch eine Vielzahl von Implementierungen verbunden sein, wie in gezeigt. In einer ersten Ausführung, die durch veranschaulicht ist, kann der Phasenleiter 115 mit dem Verbindungsring durch eine Öffnung verbunden sein, die sich teilweise durch den Verbindungsring 802 erstreckt. In einer zweiten Ausführung kann, wie in gezeigt, der Phasenleiter 115 mit dem Verbindungsring 802 durch eine Öffnung verbunden sein, die sich durch den Verbindungsring 802 erstreckt. Ein Ende des Phasenleiters kann sich teilweise oder vollständig durch die Öffnung erstrecken.
  • In einer dritten Ausführung, wie sie in gezeigt ist, kann der Phasenleiter 115 direkt mit der oberen Oberfläche des Verbindungsrings 802 verbunden sein. In einer vierten Ausführung, wie sie in gezeigt ist, kann der Phasenleiter 115 mit einem vorstehenden Bereich 824 des Verbindungsrings 802 durch eine Öffnung verbunden sein, die in dem vorstehenden Bereich 824 sowie dem Hauptkörper des Verbindungsrings 802 ausgebildet ist. Die Öffnung kann eine Durchgangsöffnung oder eine Sacklochöffnung sein.
  • In einer fünften Ausführung, wie sie in gezeigt ist, kann der Phasenleiter 115 mit einem vorstehenden Bereich 824 des Verbindungsrings 802 auf der Oberfläche des vorstehenden Bereichs 824 verbunden sein. In einer sechsten Ausführung, wie in dargestellt, kann der Phasenleiter 115 durch eine Durchgangsöffnung an einem vorstehenden Bereich 824 mit dem Anschlussring 802 verbunden werden, wobei der vorstehende Bereich 824 mit der Unterseite des Anschlussrings 802 gekoppelt wird. Auch hier kann die Verwendung des vorstehenden Bereichs den Herstellungsprozess, die mechanische Festigkeit und/oder die Stromfähigkeit der Verbindung verbessern. Es ist zu beachten, dass diese Ausführungen je nach Designanforderungen und unterschiedlichen Anwendungen separat oder in Kombination verwendet werden können.
  • stellt ein Blockdiagramm eines umkonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das umkonfigurierbare Motorsystem 1000 umfasst einen umkonfigurierbaren Motor 1060 und die zugehörige Stromwandlergruppe 1050. In einigen Ausführungsformen kann der umkonfigurierbare Motor 1060 als der in gezeigte umkonfigurierbare Motor implementiert werden. In alternativen Ausführungsformen kann der umkonfigurierbaren Motor 1060 als jeder umkonfigurierbare Motor implementiert werden. Wie in gezeigt, umfasst der umkonfigurierbare Motor 1060 eine Vielzahl von Statorwicklungen S1-SN und einen Verbindungsring 1062.
  • Die Stromwandlergruppe 1050 umfasst mehrere Stromwandler 1001 - 100N. Jeder Stromwandler (z. B. der Stromwandler 1001) hat einen Eingang, der mit der Leistungsquelle Vs verbunden ist, und einen Ausgang, der mit einer entsprechenden Statorwicklung (z. B. der Statorwicklung S1) verbunden ist. Wie in gezeigt, ist ein erstes Ende der Statorwicklung (z. B. die Statorwicklung S1) mit dem Ausgang des entsprechenden Stromwandler (z. B. Stromwandler 1001) verbunden. Ein zweites Ende der Statorwicklung ist mit dem Verbindungsring 1062 verbunden. Der Aufbau des Stromwandler wird nachstehend unter Bezugnahme auf ausführlich beschrieben.
  • stellt ein schematisches Diagramm eines Stromwandler dar, der zur Verwendung in dem in gezeigten System gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet ist. In einigen Ausführungsformen ist der Stromwandler 1001 als ein Halbbrückenwandler implementiert. Der Halbbrückenwandler 1001 enthält zwei Schaltelemente, nämlich Q1 und Q2, und zwei Kondensatoren, nämlich C1 und C2.
  • Wie in gezeigt, sind die Schaltelemente Q1 und Q2 zwischen den Ausgangsanschlüssen der Stromquelle Vs in Reihe geschaltet. In gleicher Weise sind die Kondensatoren C1 und C2 in Reihe zwischen die Ausgangsanschlüsse der Stromquelle Vs geschaltet. Der gemeinsame Knoten der Schaltelemente Q1 und Q2 ist mit einem Eingang eines LC-Filters verbunden, das aus einer Induktivität Lo und einem Ausgangskondensator Co besteht, wie in gezeigt. Der gemeinsame Knoten der Kondensatoren C1 und C2 ist mit Masse verbunden. Bitte beachten Sie, dass Lo und Co optional sind und der gemeinsame Knoten von Q1 und Q2 direkt mit einem Leiter des Motors verbunden werden kann.
  • Gemäß einigen Ausführungsformen sind die Schaltelemente Q1 und Q2 als MOSFET oder parallel geschaltete MOSFETs, beliebige Kombinationen davon und/oder dergleichen implementiert. Gemäß alternativen Ausführungsformen kann es sich bei den Komponenten (z. B. der Schalter Q1) um einen Bipolartransistor mit isoliertem Gate (IGBT) handeln. Alternativ kann es sich bei den Komponenten um beliebige steuerbare Schalter handeln, wie beispielsweise integrierte Gate-Kommutated-Thyristor- (IGCT-) Komponenten, Gate-Turn-Off-Thyristor- (GTO-) Komponenten, Silizium-Controlled-Gleichrichter- (SCR-) Komponenten, Junction-Gate-Feldeffekttransistor- (JFET-) Komponenten, MOS-gesteuerte Thyristor (MCT) - Komponenten, Leistungskomponenten auf Galliumnitrid (GaN) -Basis und/oder dergleichen.
  • Es ist zu beachten, dass, während das Beispiel in der gesamten Beschreibung auf einem Halbbrückenwandler (z. B. dem in 11 gezeigten Halbbrückenwandler 1001) basiert, die Ausführung des in gezeigten Leistungswandlers viele Variationen, Alternativen sowie Änderungen aufweisen kann. Beispielsweise können Vollbrückenwandler, Gegentaktwandler und Induktor-Induktor-Kondensator (LLC) -Resonanzwandler in einigen geeigneten Anwendungen alternativ verwendet werden.
  • In der Summe ist der hier dargestellte Halbbrückenwandler 1001 nur zum Zwecke der klaren Veranschaulichung der erfinderischen Aspekte der verschiedenen Ausführungsformen beschränkt. Die vorliegende Erfindung ist nicht auf eine bestimmte Leistungstopologie beschränkt.
  • Es sollte ferner angemerkt werden, dass, während zwei Schalter Q1 und Q2 darstellt, verschiedene Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung andere Variationen, Modifikationen und Alternativen umfassen können. Beispielsweise kann jedem Schalter des Halbbrückenwandlers 1001 ein separater Kondensator parallele geschaltet sein. Ein solcher separater Kondensator hilft dabei, den Zeitpunkt des Resonanzprozesses und die EMI des Halbbrückenwandlers 1001 besser zu steuern.
  • stellt ein Blockdiagramm eines anderen umkonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das in gezeigte umkonfigurierbare Motorsystem 1200 ähnelt dem in gezeigten umkonfigurierbaren Motorsystem 1000, mit der Ausnahme, dass der Verbindungsring 1062 über einen leitenden Pfad mit der Stromrwandlergruppe 1050 gekoppelt ist. In einigen Ausführungsformen kann der Verbindungsring 1062 mit der Energiequelle Vs über einen leitenden Pfad verbunden sein, in dem sich zwischen dem Verbindungsring und der Energiequelle einige Impedanzelemente wie ein Kondensator oder eine Induktivität befinden können. Die in gezeigte Verbindung hilft dabei, die durch die Statorwicklungen S1 - SN fließenden Ströme besser zu steuern. Insbesondere dann, wenn die Summe, der durch die Statorwicklungen S1-SN fließenden Ströme ungleich Null ist, wirkt der in gezeigte leitende Pfad als Rückweg für die durch die Statorwicklungen S1-SN fließenden unsymmetrischen Ströme.
  • In einigen Ausführungsformen ist der Verbindungsring 1062 möglicherweise nicht kreisförmig. Beispielsweise kann es eine Lücke oder mehrere Lücken im Verbindungsring geben (nicht gezeigt, aber in dargestellt). Um eine bessere Leistung zu erzielen, kann sich der Verbindungspunkt zwischen dem Rückführweg und dem Verbindungsring 1062 im mittleren Bereich des Verbindungsrings 1062 befinden.
  • stellt ein Blockdiagramm eines anderen umkonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das umkonfigurierbare Motorsystem 1300 ähnelt dem in gezeigten umkonfigurierbaren Motorsystem 1200, mit der Ausnahme, dass ein Induktor L0 zwischen dem Verbindungsring 1062 und einem positiven Anschluss der Stromquelle Vs verbunden ist. Ein vorteilhaftes Merkmal der Induktivität L0 ist, dass die Induktivität L0 dazu beitragen kann, die Stromwelligkeit in den Statorwicklungen zu verringern. Die Induktivität L0 hilft auch dabei, Schaltgeräusche der Stromwandler 1001-100N zu filtern.
  • Es ist zu beachten, dass der Induktor L0 in den Statorkern des umkonfigurierbaren Motorsystems 1300 integriert sein kann. In einigen Ausführungsformen kann der Statorkern magnetisch leitende Materialien wie Siliziumstahl, Weichferrit, beliebige Kombinationen davon und dergleichen umfassen. Der Induktor L0 kann in dem Statorkern ausgebildet sein. Beispielsweise ist der Induktor L0 als ein Leiter implementiert, der um einen Abschnitt des Statorkerns des umkonfigurierbaren Motorsystems 1300 gewickelt ist.
  • Obwohl gezeigt ist, dass Lo mit dem positiven Anschluss der Stromquelle Vs gekoppelt ist, kann es auch mit dem negativen Anschluss der Stromquelle Vs oder anderen Knoten im System mit einem stabilen Spannungspotential gekoppelt sein. Zusätzlich kann L0 durch ein Impedanznetzwerk mit niedrigem Widerstand ersetzt werden, wie beispielsweise ein Kondensator- oder ein Induktor-Kondensator-Netzwerk. zeigt ein Beispiel.
  • stellt ein Blockdiagramm eines anderen umkonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das in gezeigte umkonfigurierbare Motorsystem 1400 ähnelt dem in 12 gezeigten rekonfigurierbaren Motorsystem 1200, mit der Ausnahme, dass ein Kondensator zwischen dem Verbindungsring 1062 und einem negativen Anschluss der Stromquelle Vs verbunden ist. Ein vorteilhaftes Merkmal des Kondensators C0 ist, dass der Kondensator C0 dazu beitragen kann, die Wechselspannung herauszufiltern und den Verbindungsring 1062 auf einem stabilen Spannungspotential zu halten.
  • Es ist zu beachten, dass abhängig von den Konstruktionsanforderungen andere geeignete Komponenten, wie eine Schutzsicherung, in den leitenden Pfad eingefügt werden können. Um eine signifikante parasitäre Induktivität und die damit verbundenen Leistungsverluste zu vermeiden, sollte der Verbindungsstab in einem leitenden Pfad außerhalb des Statorkerns des umkonfigurierbaren Motorsystems 1400 angeordnet werden, es sei denn, es werden einige Induktivitätselemente im Verbindungsstab benötigt.
  • stellt ein Blockdiagramm eines anderen rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das rekonfigurierbare Motorsystem 1500 ähnelt dem in gezeigten rekonfigurierbaren Motorsystem 1500, mit der Ausnahme, dass ein Stromwandler 1501 zwischen die Induktivität L0 und den positiven Anschluss der Leistungsquelle Vs geschaltet ist. Der Aufbau des Stromwandlers 1501 ähnelt dem Aufbau des Stromwandler 1001 und wird daher hier nicht erörtert.
  • Ein vorteilhaftes Merkmal des Stromwandlers 1501 ist, dass der Stromwandler 1501 dazu beitragen kann, die Leistung des umkonfigurierbaren Motorsystems 1500 weiter zu verbessern. Beispielsweise kann durch Steuern des Betriebs des Stromwandlers 1501 der unsymmetrische Strom auf dem Verbindungsring 1062 innerhalb eines vorbestimmten Bereichs gesteuert werden.
  • Die in den - gezeigten umkonfigurierbaren Motorsysteme können konfiguriert sein, um die Anzahl der Pole und die Anzahl der Phasen des Motors dynamisch zu ändern, indem die Phasenwinkel der Wicklungsströme eingestellt werden und/oder der Betrieb bestimmter Wicklungen durch Steuern der Stromwandler gesperrt wird. Eines der Hauptziele des Motorsystems besteht darin, die beste Energieeffizienz des Systems zu erzielen, indem der Betrieb des Motors und der Stromrwandler durch Steuern der Amplitude, Frequenz und des Phasenwinkels der Motorphasenströme (der durch die Wicklungen fließenden Ströme) koordiniert wird. Infolgedessen kann ein Leistungsverlust einer Schlüsselkomponente in dem System oder der kombinierte Leistungsverlust des Systems einschließlich beliebiger Kombinationen des Stromwandlerverlusts, der Motorwicklungsverluste, der Motormagnetmaterialleistungsverluste und anderer Verluste über eine breite Palette von Betriebsbedingungen minimiert werden.
  • Es ist möglich, den Motor in einem Feldschwächungsmodus über einen weiten Bereich von Betriebsbedingungen zu betreiben. Da die magnetischen Leistungsverluste stark von der Stärke des Magnetfeldes im Motor beeinflusst werden. Unter den meisten Bedingungen und/oder Anwendungen muss ein Motor nicht mit oder in der Nähe seines Nenndrehmoments arbeiten. Somit können sowohl seine Flussstärke als auch die Amplitude der Wicklungsströme als Reaktion auf seine Betriebsbedingungen eingestellt werden.
  • In einigen Ausführungsformen kann die Energiequelle als eine Vielzahl von Energiequellen implementiert sein, die in Reihe geschaltet sind. Alternativ kann die Energiequelle ein Hochspannungspotential aufweisen. Die an das rekonfigurierbare Motorsystem angelegte Stromquelle kann in mehrere Eingangsspannungsquellen mit einer niedrigeren Nennspannung unterteilt werden. In Reaktion auf die mehreren Eingangsspannungsquellen, die von der Stromquelle getrennt sind, können die Phasenwicklungen in mehrere Gruppen unterteilt werden. Die Phasenwicklungen in jeder Gruppe können sowohl an einen separaten Verbindungsstab als auch an eine separate Eingangsspannungsquelle angeschlossen sein. Diese Konfiguration (mehrere Wicklungsgruppen, mehrere Verbindungsstäbe und mehrere Eingangsspannungsquellen) für Anwendungen mit hoher Eingangsspannung wird nachstehend unter Bezugnahme auf die beschrieben.
  • stellt ein Blockdiagramm eines rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das rekonfigurierbare Motorsystem 1600 umfasst einen Stator 104, einen Rotor 102 und einen Luftspalt 103. Der Stator 104 umfasst mehrere Statorwicklungen. Die mehreren Statorwicklungen können in den Statorkern eingebettet sein. Insbesondere kann der Statorkern mehrere Schlitze aufweisen. Jeder Schlitz dient zur Aufnahme einer Statorwicklung. Alternativ kann je nach unterschiedlichen Anwendungen und Konstruktionsanforderungen jeder Schlitz verwendet werden, um mehrere Statorwicklungen aufzunehmen. Zusätzlich kann das rekonfigurierbare Motorsystem 1600 keinen Statorkern (z. B. einen kernlosen Motor) enthalten, oder es gibt keinen Schlitz im Statorkern.
  • Wie in Abbildun 16 gezeigt, ist die Mehrzahl von Statorwicklungen in M Gruppen unterteilt, wobei M eine vorbestimmte ganze Zahl ist. Die Statorwicklungen jeder Gruppe sind durch einen Verbindungsring verbunden. Zum Beispiel sind die Statorwicklungen S11-S1N der ersten Gruppe durch einen ersten Verbindungsring 1651 verbunden, wie in gezeigt. Ebenso sind die Statorwicklungen SM1-SMN der M-ten Gruppe durch einen M-ten Verbindungsring 165M verbunden, wie in gezeigt. In sind die Verbindungsringe schwebend dargestellt (z. B. sind die Verbindungsringe voneinander isoliert, wie in gezeigt). In dieser Offenbarung kann ein Verbindungsring keine umschlossene Form und somit eine Verbindungsstange sein. Wenn einige der M Eingangsstromquellen voneinander isoliert sind, können einige der Verbindungsringe 1651-165M elektrisch miteinander verbunden sein oder einen einzelnen Verbindungsring bilden.
  • Weiterhin umfasst das umkonfigurierbare Motorsystem 1600 mehrere Stromwandlergruppen. Jede Stromwandlergruppe ist zwischen eine Stromquelle und eine entsprechende Statorwicklungsgruppe geschaltet. Wie in dargestellt, ist eine erste Stromwandlergruppe 1601 zwischen eine erste Leistungsquelle VS1 und die erste Gruppe der Statorwicklungen S11 - S1N geschaltet. Die erste Stromwandlergruppe 1601 umfasst eine Vielzahl von Stromwandlern 1611 - 161N, wie in gezeigt. Ebenso ist eine M-te Stromwandlergruppe 160M zwischen eine m-te Leistungsquelle VSM und die m-te Gruppe der Statorwicklungen SM1-SMN geschaltet. Die M-te Stromwandlergruppe 160M umfasst mehrere Stromwandler 16M1 - 16MN, wie in gezeigt. Die Vielzahl von Stromwandlern ist in eine Vielzahl von Stromwandlergruppen unterteilt.
  • In einigen Ausführungsformen sind die Stromquellen VS1 - VSM separate Stromquellen, wie in gezeigt. In alternativen Ausführungsformen sind die Stromquellen VS1 - VSM in Reihe geschaltet, um eine hohe Eingangsspannung aufzunehmen, die an das rekonfigurierbare Motorsystem 1600 angelegt wird. Darüber hinaus können die Stromquellen VS1 - VSM aus in Reihe geschalteten Kondensatoren entwickelt und an eine gemeinsame Stromquelle gekoppelt werden. Daher kann es wichtig sein, einen Ladungsausgleich zwischen den Stromquellen zu erzielen. Um einen Ladungsausgleich der in Reihe geschalteten Stromquellen zu erreichen, ist es wünschenswert, dass die Gleichströme, die in/aus den Stromquellen fließen, gleich oder ungefähr gleich sind (z. B. innerhalb einer Toleranz von 20 %).
  • In einigen Ausführungsformen können die Energiequellen effizient und zuverlässig arbeiten, wenn der durch jede Energiequelle fließende Strom ein Gleichstrom oder ein Strom mit niederfrequenten Komponenten ist. Beispielsweise sollten die Oberwellenkomponenten (z. B. die Grundwelle und die Oberwelle niedriger Ordnung) des Stroms auf ein Minimum reduziert werden. In einigen Ausführungsformen sollte jede Wicklungsgruppe mindestens drei Statorwicklungen aufweisen, die gleichmäßig in einem Paar von Polen beabstandet sind. Die Statorwicklungen sind so konfiguriert, dass sie Ströme mit der gleichen Amplitude und Frequenz leiten. Weiterhin sind die Phasenwinkel der Ströme gleichmäßig auf die Statorwicklungen verteilt. Infolgedessen bilden die Statorwicklungen in jeder Wicklungsgruppe ein symmetrisches und ausgeglichenes Mehrphasensystem, und der durch jede Stromquelle fließende Strom ist im Idealbetrieb ein Gleichstrom.
  • stellt ein Blockdiagramm eines umkonfigurierbares Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das umkonfigurierbare Motorsystem 1700 ähnelt dem in gezeigten umkonfigurierbaren Motorsystem 1600 mit der Ausnahme, dass ein Rückführpfad mit jeder Statorwicklungsgruppe verbunden ist. Der Vorteil, einen Rückweg zu haben, wurde oben mit Bezug auf diskutiert und wird daher nicht noch einmal erörtert, um Wiederholungen zu vermeiden.
  • stellt ein Blockdiagramm eines anderen umkonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das umkonfigurierbare Motorsystem 1800 ähnelt dem in gezeigten umkonfigurierbaren Motorsystem 1600 mit der Ausnahme, dass eine Rückleitung mit jeder Statorwicklungsgruppe verbunden ist. Mindestens eine Statorwicklungsgruppe ist nicht mit einer Rückleitung verbunden.
  • stellt ein Blockdiagramm eines umkonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das in gezeigte rekonfigurierbare Motorsystem 1600 weist M Wicklungsgruppen auf. Wenn die vorbestimmte ganze Zahl M gleich zwei ist, wird das in gezeigte rekonfigurierbare Motorsystem 1600 zum in dargestellten rekonfigurierbaren Motorsystem 1900.
  • Wie inAbbildung 19 gezeigt, umfasst eine erste Wicklungsgruppe Statorwicklungen S11-S1N. Die Statorwicklungen S11-S1N sind durch einen ersten Verbindungsring 1651 miteinander verbunden. Eine zweite Wicklungsgruppe umfasst Statorwicklungen S21 - S2N. Die Statorwicklungen S21-S2N sind durch einen zweiten Verbindungsring 1652 miteinander verbunden. Eine erste Stromwandlergruppe 1601 ist zwischen eine erste Leistungsquelle VS1 und die erste Gruppe der Statorwicklungen geschaltet. Die erste Stromwandlergruppe 1601 umfasst eine Vielzahl von Stromwandlern 1611 - 161N, wie in gezeigt. Ebenso ist eine zweite Stromwandlergruppe 1602 zwischen eine zweite Stromquelle VS2 und die zweite Gruppe der Statorwicklungen geschaltet. Die zweite Stromwandlergruppe 1602 umfasst eine Vielzahl von Stromwandlern 1621 - 162N, wie in gezeigt. Wenn VS1 und VS2 voneinander isoliert sind, können die Verbindungsringe 1651 und 1652 elektrisch miteinander verbunden sein und in einigen Ausführungsformen einen Verbindungsring bilden.
  • stellt ein Blockdiagramm eines weiteren umkonfigurierbaren Motorsystems mit zwei Wicklungsgruppen nach verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung dar. Das umkonfigurierbare Motorsystem 2000 ähnelt dem in gezeigten umkonfigurierbaren Motorsystem 1900, mit der Ausnahme, dass jede Wicklungsgruppe zwölf Wicklungen in aufeinanderfolgenden Schlitzen umfasst. Wie in gezeigt, umfasst die erste Wicklungsgruppe Wicklungen von S1 bis S12. Die zweite Wicklungsgruppe umfasst Wicklungen von S13 bis S24. In ähnlicher Weise umfasst jede Stromwandlergruppe zwölf Stromwandler, von denen jeder mit einer Statorwicklung gekoppelt ist, wie in gezeigt.
  • Wie in gezeigt, umfasst die erste Wicklungsgruppe Wicklungen von S1 bis S12. Die zweite Wicklungsgruppe umfasst Statorwicklungen S13 - S24. Die erste Stromwandlergruppe umfasst die Stromwandler 2001-2012. Die zweite Stromwandlergruppe umfasst die Stromwandler 2013-2024.
  • Es ist zu beachten, dass die Eingangsleistungsquellen VS1 und VS2 in Reihe geschaltet sind, um eine an das umkonfigurierbare Motorsystem 2000 angelegte Hochspannung auszuhalten.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht einer ersten Ausführung der in gezeigten Verbindungsringe gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Unter erneuter Bezugnahme auf kann der Verbindungsring 202 kreisförmig sein. Die in gezeigten Verbindungsstangen 1651 und 1652 können durch Schneiden von Abschnitten des Verbindungsrings 202 gebildet werden. Wie in gezeigt, werden durch Entfernen von Teilen des Verbindungsrings 202 ein erster Spalt 2102 und ein zweiter Spalt 2104 zwischen den beiden Verbindungsstangen 1651 und 1652 gebildet. Wie in gezeigt, ist die erste Verbindungsstange ein erster Halbkreisbogen und die zweite Verbindungsstange ein zweiter Halbkreisbogen. Wie bereits erwähnt, kann ein Verbindungsring oder eine Verbindungsstange auch eine andere Form haben.
  • Die Verbindungsstangen 1651 und 1652 bestehen aus einem leitenden Material. Eine Vielzahl von ersten Statorwicklungen ist durch die erste Verbindungsstange 1651 elektrisch miteinander verbunden. Die mehreren ersten Statorwicklungen können durch verschiedene Prozesse wie Schweißen und dergleichen mit der ersten Verbindungstangen 1651 verbunden oder mit der ersten Verbindungstangen in einem einzigen Prozess hergestellt werden. Ebenso sind eine Vielzahl von zweiten Statorwicklungen durch die zweite Verbindungsstange 1652 elektrisch miteinander verbunden. Die Vielzahl der zweiten Statorwicklungen kann durch verschiedene Prozesse wie Schweißen und dergleichen mit der zweiten Verbindungsstange 1652 verbunden oder mit der zweiten Verbindungsstange in einem einzigen Prozess hergestellt werden. Die Zuordnung zwischen den Statorwicklungen und den Verbindungsstangen wird nachstehend unter Bezugnahme auf die - beschrieben.
  • stellt eine perspektivische Ansicht des Verbindungsrings und der Vielzahl von Statorwicklungen des in gezeigten Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die Statorwicklungen sind in zwei Gruppen unterteilt. Eine erste Gruppe der Statorwicklungen ist durch geeignete Verfahren wie Schweißen und dergleichen mit der ersten Verbindungsstange 1651 verbunden. Eine zweite Gruppe der Statorwicklungen ist durch geeignete Verfahren wie Schweißen und dergleichen mit der zweiten Verbindungsstange 1652 verbunden.
  • Es ist zu beachten, dass die in gezeigte Verbindung lediglich ein Beispiel ist, das den Umfang der Ansprüche nicht übermäßig einschränken soll. Ein Fachmann würde viele Variationen, Alternativen und Modifikationen erkennen. Beispielsweise sind die in gezeigten Verbindungsverfahren auf das rekonfigurierbare Motorsystem mit mehreren Verbindungsstangen/Ringen anwendbar.
  • stellt eine Zuordnung der Mehrzahl von Statorwicklungen zu den Verbindungsstangen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Wie in gezeigt, sind die Statorwicklungen gleichmäßig und nacheinander in zwei Gruppen unterteilt, wobei jede Gruppe Wicklungen hat, die aufeinanderfolgende Schlitze belegen. Da die Summe aller Wicklungsströme in einer Gruppe ohne zusätzliche Verbindung zur Anschlussschiene gleich Null sein sollte, sollten die an eine Anschlussschiene angeschlossenen Phasenwicklungen mindestens ein Polpaar bilden, wenn der Motor mit der minimalen Polzahl betrieben wird, da die Summe aller Wicklungsströme innerhalb eines Polpaares in einem symmetrischen System Null ist. Bei der in gezeigten fortlaufenden Zuordnung entspricht die Mindestanzahl der Polpaare, mit denen der Motor arbeiten kann, der Anzahl der Verbindungsstangen (z. B. 2 in dem in gezeigten Fall). Wenn die Anzahl der Phasenleiter in einer Gruppe N ist, kann der Motor so umkonfiguriert werden, dass er mit einer Polzahl von K*2*M arbeitet, wobei K eine positive ganze Zahl bis zu N/3 ist, wenn man bedenkt, dass die Anzahl der Leiter in einem Polpaar mindestens 3 betragen muss, um eine gute Leistung des Motors zu erhalten. Es sollte
  • stellt eine vereinfachte Ansicht einer ersten Ausführung der in gezeigten Verbindungsringe gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die in gezeigten Verbindungsringe 1651 und 1652 ähneln den in gezeigten Verbindungsstäbe, außer dass der zweite Verbindungsring 1652, wie in gezeigt, im Inneren des ersten Verbindungsrings 1651 angeordnet und von diesem umgeben ist. Zwischen den beiden Verbindungsringen 1651 und 1652 besteht ein Spalt.
  • In einigen Ausführungsformen können die Statorwicklungen in einem Paar von Polen verschiedenen Verbindungsringen zugeordnet sein, wenn sie in einer in gezeigten Weise angeordnet sind. Alternativ kann die Vielzahl von Leitern, die mit einem Verbindungsring/einer Verbindungsstange verbunden sind, zu verschiedenen Polpaaren gehören. stellt eine Wicklungszuordnung dar, die für die in gezeigten Verbindungsringe geeignet ist. Auch hier sind die Wicklungen im Motor gleichmäßig in zwei Gruppen aufgeteilt. Jede Gruppe ist an einen Verbindungsring gekoppelt. Jeder Verbindungsring ist jedoch nicht mit Wicklungen gekoppelt, die aufeinanderfolgende Schlitze belegen. Stattdessen ist ein erster Verbindungsring 1651 in ungeradzahligen Schlitzen mit den Phasenwicklungen gekoppelt. Ein zweiter Verbindungsring 1652 ist in geradzahligen Schlitzen mit den Phasenwicklungen verbunden. Auf diese Weise werden die Phasenwicklungen gleichmäßig und abwechselnd den Verbindungsringen zugeordnet, was zu einer ausgeglichenen und symmetrischen Konfiguration führt.
  • Die Statorwicklungen S1, S2, ..., S24 können in den Statorkern eingebettet sein. Insbesondere können die Statorwicklungen S1, S2, ..., S24 gleichmäßig im Statorkern beabstandet sein. Wie in gezeigt, sind zwei benachbarte Statorwicklungen (z. B. S1 und S2) abwechselnd mit dem ersten Verbindungsring 1651 und dem zweiten Verbindungsring 1652 verbunden. Diese abwechselnde Zuordnung ist immer noch eine symmetrische Anordnung zwischen den Phasenwicklungen und Gruppen. In dieser alternierenden Konfiguration kann die minimale Anzahl von Polpaaren des Motors gleich 1 sein. Befinden sich in einer Gruppe N Phasenleiter und sind in dieser alternierenden Konfiguration M symmetrische Gruppen angeordnet, kann der Motor so rekonfiguriert werden, dass er mit einer Polpaarzahl von K arbeitet, wobei K eine positive ganze Zahl bis zu N*M/3 ist, unter der Bedingung, dass K kleiner als N ist. Eine solche Beziehung ermöglicht es den Phasenwicklungen innerhalb einer Gruppe, ein ausgeglichenes und symmetrisches Teilsystem zu bilden.
  • Wenn im Betrieb die Anzahl der Polpaare in einem Motor von einer niedrigsten Polpaarzahl (Pmin) auf eine höhere Polpaarzahl (Padj) erhöht wird, indem die Phasendifferenz der Wicklungsströme in benachbarten Schlitzen eingestellt wird, bilden die mit einer Verbindungstangen verbundenen Wicklungen bis zu einem bestimmten Punkt, an dem die Leiter einer Gruppe den gleichen Phasenwinkel haben, noch ein ausgeglichenes und symmetrisches Teilsystem. In einigen Ausführungsformen ist Padj = K * Pmin, wobei K eine ganze Zahl größer als 1 und kleiner als N ist. Es sollte beachtet werden, dass ein Paar von Polen mindestens drei Phasenleiter aufweisen sollte, um eine gute Leistung zu erzielen. Daher sollte K nicht größer als N*M/(3 * Pmin) sein, wobei M die Anzahl der Verbindungsstäbe und N die Anzahl der Phasenleiter ist, die mit einer Verbindungstangen verbunden sind.
  • In alternativen Ausführungsformen kann die Anzahl von Phasenwicklungen innerhalb eines Polpaars, wenn der Motor unter der niedrigsten Anzahl von Polpaaren arbeitet, durch eine ganze Zahl L geteilt werden, die größer oder gleich zwei ist. Dann können die Phasenleiter innerhalb eines solchen Polpaares gleichmäßig und abwechselnd in L-Gruppen unterteilt werden, wobei die Leiter einer Gruppe mit einer Verbindungstangen verbunden sind.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht eines rekonfigurierbares Motorsystems mit drei Verbindungsringen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die in gezeigten Verbindungsringe 2602, 2604 und 2606 ähneln den in gezeigten Verbindungsringen, außer dass drei konzentrische Ringe vorhanden sind. Zwischen zwei benachbarten Verbindungsringen befindet sich ein Spalt.
  • zeigt eine Zuordnung der Wicklungen zu den Verbindungsringen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung. Wie in dargestellt, sind die Statorwicklungen gleichmäßig und abwechselnd in drei Gruppen unterteilt. Die erste Gruppe umfasst mehrere erste Statorwicklungen (S1, S4, S7, S10, S13, S16, S19 und S22), die mit dem ersten Verbindungsring 2602 gekoppelt sind, wie in gezeigt. Die zweite Gruppe umfasst mehrere zweite Statorwicklungen (S2, S5, S8, S11, S14, S17, S20 und S23), die mit dem zweiten Verbindungsring 2604 gekoppelt sind, wie in gezeigt. Die dritte Gruppe umfasst mehrere dritte Statorwicklungen (S3, S6, S9, S12, S15, S18, S21 und S24), die mit dem dritten Verbindungsring 2606 gekoppelt sind, wie in gezeigt. Der erste Verbindungsring 2602, der zweite Verbindungsring 2604 und der dritte Verbindungsring 2606 sind parallel angeordnet. In dieser abwechselnden Konfiguration, die in gezeigt ist, kann die minimale Anzahl von Polpaaren gleich eins sein.
  • Die aufeinanderfolgende Konfiguration und die alternierende Konfiguration können gleichzeitig in einer Motorkonstruktion verwendet werden, was zu einer Hybridkonfiguration führt. Infolgedessen können mehr Gruppen und mehr Verbindungstangen verwendet werden, was zu einer geringeren Nennspannung jedes Stromwandlers und jeder Statorwicklung bei gleicher Gesamtspannung der Eingangsquelle führt.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht eines umkonfigurierbares Motorsystems mit vier Verbindungssschienen mit einer Hybridkonfiguration der Verbindungstangen gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die in gezeigten Verbindungstangen 2802, 2804, 2806 und 2808 ähneln den in gezeigten Verbindungstangen, mit der Ausnahme, dass jede Verbindungsstange in in zwei Verbindungsstangen unterteilt wurde, wie in gezeigt.
  • stellt eine Wicklungszuordnung dar, die für die Verbindungsringe in gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung geeignet ist. Wie in dargestellt, sind die Statorwicklungen in vier Gruppen unterteilt. Die erste Gruppe umfasst mehrere erste Statorwicklungen (S2, S4, S6, S8, S10 und S12), die mit dem ersten Verbindungsring 2802 gekoppelt sind, wie in gezeigt. Die zweite Gruppe umfasst mehrere zweite Statorwicklungen (S1, S3, S5, S7, S9 und S11), die mit dem zweiten Verbindungsring 2804 gekoppelt sind, wie in gezeigt. Die dritte Gruppe umfasst mehrere dritte Statorwicklungen (S14, S16, S18, S20, S22 und S24), die mit dem dritten Verbindungsring 2806 gekoppelt sind, wie in gezeigt. Die vierte Gruppe umfasst mehrere vierte Statorwicklungen (S13, S15, S17, S19, S21 und S23), die mit dem vierten Verbindungsring 2808 gekoppelt sind, wie in gezeigt.
  • Der erste Verbindungsring 2802 und der zweite Verbindungsring 2804 sind parallel angeordnet. Der dritte Verbindungsring 2806 und der vierte Verbindungsring 2808 sind parallel angeordnet. In dieser Hybridkonfiguration beträgt die Mindestanzahl der Polpaare, mit denen der Motor betrieben werden kann, zwei. Die Zwischenkreisspannung jeder Stromwandlergruppe kann jedoch ein Viertel von Vin betragen, wobei Vin die Gesamteingangsspannung ist, die an das Stromwandlerystem angelegt wird.
  • Die folgenden beschreiben eine Vielzahl von Kühlmethoden sowie auch technische Lösungen zur Reduzierung der Temperatur des umkonfigurierbaren Motorsystems. Die oben beschriebenen Verbindungsringe/-stäbe haben eine größere Querschnittsfläche und sind für die Wärmeübertragung an die Außenumgebung zugänglicher als die Statorwicklungen. Somit ist es möglich, einen oder mehrere Verbindungsringe/-stäbe als Kühlleitung zu verwenden, um die Temperatur der Verbindungsringe/-stäbe und der zugehörigen Statorwicklungen direkt zu verringern. Eine solche Kühlleitung trägt dazu bei, die Temperatur des Stators sowie des gesamten Motors zu senken.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht eines rekonfigurierbaren Motorsystems mit einer in dem Verbindungsring ausgebildeten Kühlleitung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Der Verbindungsring 3002 ähnelt dem in gezeigten Verbindungsring 202 und wird daher nicht erneut erörtert, um Wiederholungen zu vermeiden.
  • Die Kühlleitung 3004 ist eine Wärmeübertragungselemente mit einem Einlass 3006 und einem Auslass 3008. Die Kühlleitung 3004 ist wärmeleitend. Es kann innerhalb des Verbindungsrings 3002 platziert werden. Alternativ kann die Kühlleitung 3004 auf einer Oberfläche des Hauptkörpers des Verbindungsrings 3002 angeordnet sein. Die Kühlleitung 3004 kann als Flüssigkeitskühlrohr ausgeführt sein. Die Wand des Flüssigkeitskühlrohrs besteht aus einem wärmeleitenden Material wie Kupfer, Aluminium, beliebigen Kombinationen davon und dergleichen. Eine Flüssigkeit wie Wasser fließt vom Einlass 3006 zum Auslass 3008. Die Flüssigkeit steht in Kontakt mit der wärmeleitenden Oberfläche des Rohrs, wodurch Wärme von der Oberfläche des Rohrs absorbiert wird.
  • Die Kühlleitung 3004 kann irgendwo in dem Verbindungsring 3002 angeordnet sein. In einigen Ausführungsformen ist die Kühlleitung 3004 entlang der Längsachse des Verbindungsrings 3002 angeordnet, wie in gezeigt. Da elektrische Ströme aufgrund des Hauteffekts dazu neigen, entlang der Oberflächen des Verbindungsrings zu fließen, kann das Platzieren der Kühlleitung 3004 innerhalb oder auf der Oberfläche des Verbindungsrings 3002 die elektrischen Ströme, die durch den Verbindungsring 3002 fließen, nicht wesentlich beeinflussen.
  • Es ist zu beachten, dass, während ein Flüssigkeitskühlrohr darstellt, andere geeignete Kühlleitungen und -verfahren mit der oben beschriebenen Flüssigkeitskühlung kombiniert werden können. Zum Beispiel kann eine Luftkühlleitung in den Verbindungsring 3002 eingefügt werden. Alternativ kann ein Teil des Flüssigkeitsrohrs zur Luftkühlung verwendet werden.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht eines Verbindungsrings dar, der eine verbesserte Kühlung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitstellt. Um eine verbesserte Kühlung bereitzustellen, können mehrere Kühlzähne über dem Verbindungsring ausgebildet sein. Wie in gezeigt, ähnelt der Verbindungsring 3102 dem in gezeigten Verbindungsring 202, mit der Ausnahme, dass mehrere Kühlzähne 3104 über der äußeren Seitenwand des Verbindungsrings 3102 ausgebildet sind.
  • Die Kühlzähne 3104 wirken als eine Vielzahl von Kühlstrahlern, um die Oberfläche in Kontakt mit der Kühlluft zu maximieren. Es ist anzumerken, dass, während die Kühlzähne 3104 in der in gezeigten Form dreieckig sind, sie jede andere geeignete Form haben können, wie beispielsweise rechteckig, trapezförmig, oval und dergleichen.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht eines weiteren Verbindungsrings dar, der eine verbesserte Kühlung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung bereitstellt. Unter erneuter Bezugnahme auf die - kann der Verbindungsring mehrere Öffnungen zur Aufnahme der Statorwicklungen aufweisen. Um eine verbesserte Kühlung bereitzustellen, kann das Kühlrohr in dem Bereich neben den Öffnungen angeordnet sein (z. B. zwischen zwei benachbarten Öffnungen, wie in gezeigt). Ein Anschlussring mit Sacklochöffnungen ist ein gutes Beispiel, um das Konzept in zu verdeutlichen. Natürlich können auch andere Arten von Öffnungen verwendet werden, und das Muster des Kühlrohrs kann entsprechend an die Öffnungen angepasst werden.
  • Wie in gezeigt, sind Öffnungen wie 3212 und 3214 in dem Verbindungsring 3202 ausgebildet. Die Kühlleitung 3204 ist ein Wärmeübertragungselement mit einem Einlass 3206 und einem Auslass 3208. Der Hauptkörper der Kühlleitung 3204 ist entlang der Seitenwände der Öffnungen angeordnet, wie in gezeigt.
  • Ein vorteilhaftes Merkmal des in gezeigten Kühlers besteht darin, die Kühlleitung 3204 entlang der Seitenwände der Öffnungen anzuordnen, um die Oberfläche in Kontakt mit den erwärmten Bereichen des Verbindungsrings zu vergrößern.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht eines umkonfigurierbares Motorsystems mit einer in dem Verbindungsring ausgebildeten Kühlleitung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die Verbindungsstangen 3302 und 3304 ähneln den in gezeigten Verbindungsstangen 1651 und 1652 und werden daher nicht erneut erörtert, um Wiederholungen zu vermeiden.
  • Der Kühler 3303 ist eine Wärmeübertragungsvorrichtung ähnlich der in gezeigten, mit der Ausnahme, dass sich zwei Verbindungsstangen ein einzelnes Kühlrohr teilen. Wie in gezeigt, hat der Kühler 3303 einen Einlass 3306 und einen Auslass 3308. Der Hauptkörper des Kühlers 3303 ist so angeordnet, dass sowohl die Verbindungsstange 3302 als auch die Verbindungsstange 3304 eine gute Wärmeleitung erzielen können. Wie in gezeigt, ist der Einlass 3306 mit der Verbindungsstange 3302 verbunden und der Auslass 3308 ist mit der Verbindungsstange 3304 verbunden.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht eines anderen in den Verbindungsstangen ausgebildeten Kühlers gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Der Kühler 3303 in ähnelt dem in gezeigten, mit der Ausnahme, dass sowohl der Einlass 3306 als auch der Auslass 3308 mit der Verbindungsstange 3302 verbunden sind, wie in gezeigt.
  • stellt eine vereinfachte Ansicht eines anderen in den Verbindungsringen ausgebildeten Kühler gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die Verbindungsstangen 3502 und 3504 ähneln den in gezeigten Verbindungsstangen 1651 und 1652 und werden daher nicht erneut erörtert, um Wiederholungen zu vermeiden.
  • Der Kühler 3501 ist eine Wärmeübertragungseinrichtung. Wie in gezeigt, hat die Kühlleitung 2501 einen Einlass 3506 und einen Auslass 3508. Der Hauptkörper des Kühlers 3501 ist so angeordnet, dass sowohl der Verbindungsring 3502 als auch der Verbindungsring 3504 mit ihm eine gute Wärmeleitung erzielen können. Wie in gezeigt, erstreckt sich der Kühler 3501 vom Einlass 3506 entlang der Längsachse des Verbindungsrings 3502, kreuzt den Spalt zwischen diesen beiden Verbindungsringen, erstreckt sich weiter entlang der Längsachse des Verbindungsrings 3504 und erreicht den Auslass 3508 wie in gezeigt.
  • In einigen Ausführungsformen kann jede Wicklung im Betrieb nur eine niedrige Spannung erzeugen oder aushalten. Die Konfigurationen mit mehreren Verbindungstangen können mit höheren Eingangsspannungen gekoppelt sein, wenn mehrere Eingangsquellen in Reihe geschaltet sind. Die Eingangsspannungsquelle kann als reale Spannungsquellen wie Akkus oder als Pseudospannungsquellen wie Kondensatoren implementiert sein. In einigen Anwendungen kann es wünschenswert sein, die Spannungsfähigkeit noch weiter zu erhöhen. In solchen Fällen wäre es wünschenswert, mehrere Leiter in einem Schlitz des Stators zu haben.
  • stellt eine Querschnittsansicht eines Schlitzes des Stators, der mehrere Leiter aufnimmt, gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Der Stator 3602 weist mehrere Schlitze auf. Einer der Schlitze wird ausgewählt, um den innovativen Aspekt der vorliegenden Offenbarung zu veranschaulichen. Wie in gezeigt, sind zwei Leiter 3604 und 3606 in den Schlitz eingebettet. Der Leiter 3604 liegt auf dem Leiter 3606. Zwischen und um diese Leiter kann eine Isolationsschicht 3620 ausgebildet sein. Es ist anzumerken, dass, während einen Leiter über dem anderen Leiter zeigt, die Leiter auf verschiedene Arten angeordnet sein können. Beispielsweise können die zwei Leiter nebeneinander in dem Schlitz angeordnet sein. Es sei ferner angemerkt, dass zwei Leiter in einem Schlitz, der in gezeigt ist, nur ein Beispiel sind. Der Schlitz kann eine beliebige Anzahl von Leitern aufnehmen.
  • Ein Vorteil des Vorhandenseins mehrerer Leiter in einem Schlitz besteht darin, dass die Leiter in einem Schlitz verschiedenen Phasenwicklungen zugeordnet werden können. Sie können auch verschiedenen Gruppen zugeordnet und mit verschiedenen Ringen verbunden werden. zeigt ferner eine Zuordnung zwischen den Leitern und den Verbindungsringen. Der Leiter 3604 und der Leiter 3606 gehören zu zwei verschiedenen Wicklungsgruppen (z. B. den in gezeigten Statorwicklungsgruppen) und werden von verschiedenen Leistungswandlern gesteuert und somit mit verschiedenen Verbindungsringen verbunden, wie in gezeigt. Insbesondere ist der Leiter 3604 mit einem ersten Verbindungsring 3612 verbunden. Der Leiter 3606 ist mit einem zweiten Verbindungsring 3614 verbunden. Die Verbindungsringe 3612 und 3614 können als beliebige oben beschriebene Ring-/Stabkonfigurationen implementiert werden. In einigen Ausführungsformen sind der Leiter 3604 und der Leiter 3606 mit zwei verschiedenen Energiequellen gekoppelt. In einigen Ausführungsformen werden die Ströme in 3604 und 3606 so gesteuert, dass sie den gleichen Phasenwinkel und/oder die gleiche Amplitude haben.
  • Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal von mehreren Leitern in einem Schlitz besteht darin, dass mehrere Verbinder in Reihe geschaltet werden können, um eine Wicklung zu bilden und eine höhere Spannung zu erzeugen. Ein weiteres vorteilhaftes Merkmal des Vorhandenseins mehrerer Leiter in einem Schlitz besteht darin, dass eine solche Wicklungskonfiguration (mehrere in Reihe geschaltete Leiter) es den Leitern in einem Schlitz ermöglicht, unterschiedliche Phasenwinkel aufzuweisen, und eine Wicklung somit in verschiedenen Schlitzen des Schlitzes des Motors verteilt werden kann, wodurch die Änderungen in der räumlichen magnetomotorischen Kraft (MMF) geglättet und die Raumharmonischen des Magnetfelds im Luftspalt verringert werden. Alle Leiter in einem Schlitz bilden eine Leiterbaugruppe, und jede Baugruppe kann gleichmäßig in zwei oder mehr Zweige unterteilt sein, wobei jeder Zweig Leiter enthält, die nur zu einer Phase gehören. Auf diese Weise kann ein Schlitz eine Leiteranordnung mit mehreren Zweigen enthalten, die zu verschiedenen Phasen gehören, und eine Phasenwicklung kann einen Teilschlitz einnehmen.
  • stellt eine erste beispielhafte Wicklungsanordnung eines rekonfigurierbaren Motorsystems mit sechsunddreißig Schlitzen in dem Stator gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Jede Leiteranordnung in einem Schlitz weist zwei Abzweigungen auf, die in einer Konfiguration von oben nach unten angeordnet sind. Natürlich ist es auch möglich, mehr als zwei Zweige in einer Leiteranordnung zu haben, wobei die Zweige in einer Leiteranordnung nebeneinander angeordnet sein können. In einigen Ausführungsformen kann, das in gezeigte umkonfigurierbare Motorsystem so konfiguriert sein, dass es ein Paar von Polen und neun Phasen aufweist. Jede Phasenwicklung hat ein positives Segment (z. B. A + für Phase A) und ein negatives Segment (z. B. A- für Phase A). Ein Segment kann mehrere Leiterzweige umfassen. Es gibt neun Phasen von Phase A bis Phase I, wie in dargestellt.
  • Wie in gezeigt, gibt es in jedem Schlitz (z. B. Schlitz S1) eine Leiteranordnung, die zwei Zweige von Leitern (A + und E-) aufweist, wobei jeder Zweig mehrere Leiter aufweisen kann, die mehrere Windungen in einer Phasenwicklung bilden können. In einigen Ausführungsformen bilden die Leiteranordnungen in den sechsunddreißig Schlitzen ein Paar Pole in der Konfiguration mit der minimalen Anzahl von Polen. In diesem Fall beträgt die Phasenwinkeldifferenz zwischen Wicklungsströmen in benachbarten Phasen 40°, aber die äquivalente Magnetkraft des Schlitzes (verursacht durch die Leiterströme in einem Schlitz) hat eine Winkeldifferenz von 10° zwischen benachbarten Schlitzen.
  • In einigen Ausführungsformen ist jede Statorwicklung (z. B. Wicklung A) in sechs verschiedenen Schlitzen verteilt. Insbesondere werden drei Schlitze verwendet, um das positive Segment aufzunehmen, und drei Schlitze werden verwendet, um das negative Segment aufzunehmen. Zum Beispiel nimmt das in gezeigte positive Segment der Wicklung A die obere Hälfte des ersten Steckplatzes S1 ein, um einen Zweig zu bilden, die untere Hälfte des dritten Steckplatzes S3, um einen weiteren Zweig zu bilden, und den vollen Steckplatz des zweiten Steckplatzes S2, um zwei weitere Zweige zu bilden. In ähnlicher Weise belegt das negative Segment der Wicklung A die Schlitze S19, S20 und S21. Auf diese Weise beginnt eine Phasenwicklung mit einem Teilschlitz in beide Richtungen. Ein vorteilhaftes Merkmal einer solchen Anordnung ist, dass die Raumoberwellen reduziert werden können, da jede Wicklung mit einem Teilschlitz beginnt und endet.
  • zeigt neun Wicklungen (Wicklung A bis Wicklung I). Es gibt neununddreißig Steckplätze (Steckplätze S1-S36). Jede Wicklung kann vier volle Schlitze einnehmen. Die von jeder Wicklung belegten Schlitze können auf mehrere Schlitze verteilt werden. Beispielsweise belegt jede Wicklung sechs Schlitze, wie in dargestellt.
  • Es ist zu beachten, dass je nach Anwendungsfall und Konstruktionsbedarf die Wicklungsanordnung entsprechend variieren kann. Beispielsweise können die positiven Segmente der Wicklung A zwei volle Schlitze (z. B. die Schlitze 1 und 2) belegen oder sich bei Bedarf auf mehr als drei Schlitze ausbreiten.
  • stellt eine beispielhafte Möglichkeit zum Verbinden von Leitern einer Wicklung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Unter erneuter Bezugnahme auf gibt es sechsunddreißig Schlitze. Jeder Steckplatz hat zwei Leiterzweige, wobei jeder Leiterzweig mehrere Leiter haben kann. Das positive Segment der Wicklung A belegt die Schlitze S1, S2 und S3. In ähnlicher Weise belegt das negative Segment der Wicklung A die Schlitze S19, S20 und S21.
  • Wie in gezeigt, ist ein erster Anschluss eines Leiters von Schlitz 1 mit dem positiven Anschluss der Wicklung der Phase A (A +) verbunden. Ein zweiter Anschluss des Leiters des Schlitzes 1 ist mit einem ersten Anschluss des Leiters des Schlitzes 19 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Leiters des Schlitzes 19 ist mit einem ersten Anschluss eines ersten Leiters des Schlitzes 2 verbunden. Ein zweiter Anschluss des ersten Leiters des Schlitzes 2 ist mit einem ersten Anschluss eines ersten Leiters des Schlitzes 20 verbunden. Ein zweiter Anschluss des ersten Leiters des Schlitzes 20 ist mit einem ersten Anschluss eines zweiten Leiters des Schlitzes 2 verbunden. Ein zweiter Anschluss des zweiten Leiters des Schlitzes 2 ist mit einem ersten Anschluss eines zweiten Leiters des Schlitzes 20 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Leiters des Schlitzes 20 ist mit einem ersten Anschluss des Leiters des Schlitzes 3 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Leiters des Schlitzes 3 ist mit einem ersten Anschluss des Leiters des Schlitzes 21 verbunden. Ein zweiter Anschluss des Leiters des Schlitzes 21 ist mit dem negativen Anschluss der Wicklung der Phase A (A-) verbunden.
  • In der in gezeigten Wicklungskonfiguration sind das positive Segment und das negative Segment der Wicklung A räumlich um 180° voneinander beabstandet. Eine solche Wicklungskonfiguration wird Wicklung mit voller Ganghöhe genannt. In diesem System ist die minimale Anzahl von Polpaaren gleich eins. Es ist zu beachten, dass es möglich ist, diese Wicklungsanordnung zu wiederholen, um mehr Polpaare zu bilden, wie in den nachstehenden - gezeigt.
  • In einigen Ausführungsformen ist die Wicklungskonfiguration, die in und gezeigt ist, so konfiguriert, dass sie ein Paar von Polen als die Konfiguration mit der minimalen Polzahl aufweist. Ein positives Segment (z.B. A+ in S1) und ein negatives Segment (z.B. A- in S19) einer Wicklung sind in dieser 2-poligen Konfiguration um 180° voneinander entfernt, wobei die Phasenwinkeldifferenz zwischen Wicklungsströmen in benachbarten Phasen 40° beträgt. Um die Leistung des rekonfigurierbaren Motorsystems unter verschiedenen Betriebsbedingungen zu verbessern, kann die Anzahl der Polpaare entsprechend angepasst werden, indem die Phasenwinkeldifferenz zwischen benachbarten Phasen erhöht wird. Wenn die neue Anzahl der Polpaare eine ungerade Zahl K ist, beträgt die Phasenwinkeldifferenz zwischen benachbarten Phasen K * 40° und die Raumwinkeldifferenz zwischen dem positiven Segment A + und dem negativen Segment A- beträgt K * 180° entspricht 180°. Daher können das positive Segment A + und das negative Segment A- immer noch eine Phasenwicklung bilden. Bei der in gezeigten Wicklungskonfiguration kann der Motor als sechspolige und dreiphasige Konfiguration betrieben werden, indem die Phasenwinkeldifferenz zwischen den durch die benachbarten Phasen fließenden Wicklungsströmen auf 120° erhöht wird. Im Betrieb kann das in gezeigte rekonfigurierbare Motorsystem dynamisch von einem System mit einem Polpaar und neun Phasen auf ein System mit drei Polpaaren und drei Phasen eingestellt werden.
  • stellt eine andere Wicklungsanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das rekonfigurierbare Motorsystem umfasst zweiundsiebzig Schlitze im Stator. Die Anordnung der Leiter in diesen Schlitzen kann durch Wiederholen der in den - gezeigten Anordnung erhalten werden. Die Wicklungen können in zwei Abschnitte unterteilt werden. Ein erster Abschnitt belegt die Steckplätze 1-36. Ein zweiter Abschnitt belegt die Steckplätze 37-72. Jeder Abschnitt der Wicklungen ist auf die gleiche Weise wie in angeordnet und kann auf die gleiche Weise wie oben beschrieben arbeiten.
  • Die Mindestanzahl der Polpaare beträgt jetzt zwei. Es ist möglich, die entsprechenden Wicklungen in den beiden Hälften (z. B. Wicklung A im ersten Abschnitt und Wicklung A im zweiten Abschnitt) in Reihe oder parallel zu schalten, um ein rekonfigurierbares Motorensystem mit neun Phasen zu erhalten. Für die Steuerung dieses rekonfigurierbaren Motorsystems sind möglicherweise neun Stromwandler erforderlich. Wenn alternativ die Wicklungen dieser beiden Hälften nicht miteinander verbunden sind, können die Wicklungen ein achtzehnphasiges rekonfigurierbares Motorsystem bilden. Für die Steuerung dieses umkonfigurierbaren Motorsystems sind möglicherweise 18 Stromwandler erforderlich.
  • stellt noch eine andere Wicklungsanordnung gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die Anordnung basiert auf einer Wicklung mit kurzer Teilung anstelle einer Wicklung mit voller Teilung, um die Raumoberwellen zu reduzieren. Dies ist eine Konfiguration mit 72 Steckplätzen, ähnlich der in gezeigten. Der Unterschied besteht darin, dass im ersten Abschnitt das positive Segment und das negative Segment einer Wicklung bei der Konfiguration mit minimaler Polzahl um 170° Raumwinkel voneinander entfernt sind, weil die Leiterbaugruppe in einem Schlitz (hier E+ und I-in Schlitz 17) herausbewegt wurde und der Rest der Leiter um einen Schlitz verschoben ist, so dass das negative Segment der Phase A-Wicklung in Schlitz 18 und nicht in Schlitz 19 beginnt, wie in dargestellt.
  • Ferner zeigt , dass die Wicklungen E und I nur vier Schlitze im ersten Abschnitt anstelle von sechs Schlitzen belegen, wie in gezeigt. Um die verringerte Anzahl von Schlitzen (und damit Windungen) der Wicklungen E und I im ersten Abschnitt auszugleichen, belegen die Wicklungen E und I im zweiten Abschnitt acht Schlitze, was bei der Konfiguration mit minimaler Polzahl zu einer räumlichen Differenz von 190° zwischen dem positiven und dem negativen Segment der Wicklung führt, was in Wirklichkeit eine Ausführung mit großer Steigung ist. Die Long-Pitch-Implementierung hat ähnliche Auswirkungen wie die Short-Pitch-Implementierung zur Reduzierung der durch MMF verursachten Raumharmonischen. Die entsprechenden Wicklungen in diesen beiden Abschnitten dieser Konfiguration sollten in Reihe geschaltet werden. Infolgedessen hat jede Wicklung ungefähr die gleiche Spannung. Es ist auch möglich, Wicklungen mit noch kürzerer Teilung zu erzeugen, indem mehr Schlitze von einem Abschnitt zum anderen bewegt werden, vorzugsweise in einer anderen Wicklung oder in anderen Wicklungen.
  • Mit dieser Anordnung kann der Motor so konfiguriert werden, dass er Kodd*Pmin-Paare von Polen hat, wobei Pmin die minimale Anzahl von Polpaaren und Kodd eine positive ungerade ganze Zahl zwischen 1 und Koddmax ist, wobei Koddmax die größte ungerade ganze Zahl ist, die eine gleichmäßige Aufteilung der Wicklungen in jedes Polpaar ermöglicht. Wenn ein Motor beispielsweise neun Wicklungen aufweist, die in 36 Schlitzen angeordnet sind, wie in gezeigt, kann er so konfiguriert werden, dass er zwei oder sechs Pole aufweist. Wenn ein Motor fünfzehn Wicklungen hat, kann er dynamisch neu konfiguriert werden, um in verschiedenen Betriebsmodi einschließlich zwei Polen, sechs Polen oder zehn Polen zu arbeiten.
  • Jede Wicklung (z. B. Wicklung A), die in den - gezeigt ist, hat zwei Verbindungsanschlüsse. Diese beiden Anschlüsse können an einen Stromwandler (z. B. eine Vollbrücke und dergleichen) angeschlossen werden. Die folgenden veranschaulichen die Verbindung zwischen den Wicklungen und den Stromrwandlern.
  • Alle Stromwandler können an eine einzige Stromquelle angeschlossen werden. stellt ein Blockdiagramm eines umkonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die fünfzehn Phasen werden wie in gezeigt als Phase A, B, C, ..., O bezeichnet. Das umkonfigurierbare Motorsystem 4100 umfasst fünfzehn Stromwandler. Alle Stromwandler 4101-4115 sind mit der Eingangsspannung gekoppelt. Die Stromwandler bilden eine Stromwandlergruppe 4150. Der Motor 4160 hat fünfzehn Wicklungen. Jede Wicklung (z. B. Wicklung A) weist zwei Anschlüsse auf, die mit einem Stromwandler (z. B. Stromwandler 4101) verbunden sind. Es ist zu beachten, dass keine Verbindungsstangen erforderlich sind, wie in gezeigt, da beide Enden jeder Wicklung mit einem Stromwandler vom Vollbrückentyp verbunden sind. Wenn der Stromwandler ein Halbbrückenstromwandler ist, kann ein Ende aller Phasenwicklungen miteinander verbunden werden, vorzugsweise über einen Verbindungsring oder eine Verbindungsstange.
  • Manchmal ist es vorteilhaft, die Wicklungen in mehrere Gruppen zu unterteilen und diese über Gruppen von Stromrwandlern mit mehreren Eingangsspannungsquellen zu koppeln, die in einer ähnlichen Konfiguration wie in in Reihe geschaltet sein können.
  • Ähnlich wie bei früheren Erörterungen können die Phasenwicklungen in Konfigurationen wie den in den , und gezeigten auch in aufeinanderfolgende oder aufeinanderfolgende Konfigurationen in Gruppen unterteilt werden. Die Wicklungen jeder Gruppe sind dann mit einer Gruppe von Stromwandlern verbunden. Am Beispiel eines Motors mit fünfzehn Wicklungen und einer Folgekonfiguration können die Wicklungen A, D, G, J, M eine erste Gruppe bilden. Die Wicklungen B, E, H, K, N können eine zweite Gruppe bilden. Die Wicklungen C, F, I, L, O können eine dritte Gruppe bilden.
  • stellt ein Blockdiagramm einer alternativen Konfiguration gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das umkonfigurierbare Motorsystem 4200 umfasst fünfzehn Stromwandler und fünfzehn Phasenwicklungen. Die Stromwandler und Wicklungen sind in drei Gruppen unterteilt. Die erste Gruppe 4251 umfasst die Stromwandler 4201, 4204, 4207, 4210 und 4213. Die zweite Gruppe 4252 umfasst die Stromwandler 4202, 4205, 4208, 4211 und 4214. Die dritte Gruppe 4253 umfasst die Stromwandler 4203, 4206, 4209, 4212 und 4215. Die fünfzehn Wicklungen im System sind auf die gleiche Weise in drei Gruppen unterteilt. Die Wicklungen sind gleichmäßig und abwechselnd aufgeteilt, wie zuvor erläutert.
  • stellt ein Blockdiagramm eines anderen umkonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das rekonfigurierbare Motorsystem 4300 ähnelt dem in gezeigten rekonfigurierbaren Motorsystem 4200, mit der Ausnahme, dass die drei Eingangsleistungsquellen VS1, VS2 und VS3 in Reihe geschaltet sind.
  • stellt ein Blockdiagramm eines anderen rekonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das rekonfigurierbare Motorsystem 4400 ähnelt dem in gezeigten rekonfigurierbaren Motorsystem 4100, mit der Ausnahme, dass die ersten Enden aller Wicklungen (entweder die positiven Enden oder die negativen Enden) mit ihren jeweiligen Stromwandlern verbunden sind und die zweiten Enden der Wicklungen durch eine Verbindungsstange oder einen Ring 4462 miteinander verbunden sind. Der Motor 4460 ist über die Stromwandlergruppe 4450 mit der Eingangsleistungsquelle Vs verbunden. Unter der in gezeigten Konfiguration sollte angemerkt werden, dass die Stromwandler 4401-4415 Stromwandler vom Halbbrückentyp sein sollten.
  • stellt ein Blockdiagramm eines anderen umkonfigurierbaren Motorsystems gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das rekonfigurierbare Motorsystem 4500 ähnelt dem in gezeigten umkonfigurierbaren Motorsystem 4300, mit der Ausnahme, dass die ersten Enden aller Wicklungen (entweder das positive Ende oder das negative Ende) mit ihren jeweiligen Stromwandlern verbunden sind und die zweiten Enden der Wicklungen durch Verbindungsstangen oder -ringe (z. B. Ringe oder Stangen 4562, 4564 und 4566) miteinander verbunden sind. Die in gezeigten Verbindungsstangen bleiben schwebend und somit voneinander isoliert.
  • Es ist zu beachten, dass in Abhängigkeit von verschiedenen Anwendungen die drei Eingangsstromquellen VS1, VS2 und VS3 in Reihe geschaltet sein können oder mindestens eine von ihnen potentialfrei bleiben kann. Mit den in den und gezeigten Konfigurationen kann der Fünfzehnphasenmotor neu konfiguriert werden, um mit zwei Polen, sechs Polen oder zehn Polen zu arbeiten. Mit der in den , und gezeigten Konfiguration kann der Fünfzehnphasenmotor neu konfiguriert werden, um mit zwei Polen oder sechs Polen zu arbeiten.
  • Bisher konzentrierte sich die Diskussion auf Radialflussmaschinen. Die innovativen Aspekte in der vorliegenden Offenbarung sind auch auf Axialflussmaschinen anwendbar. Die Axialflussmaschinen können Induktionsmaschinen, Permanentmagnetmaschinen, Reluktanzmaschinen oder Hybridmaschinen umfassen. zeigt ein Beispiel.
  • stellt eine Seitenansicht einer Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das AFIM 4600 befindet sich in einem Motorgehäuse 4630. Das AFIM umfasst einen Rotor 4610 und einen Stator 4620. Der Stator 4620 und der Rotor 4610 befinden sich auf gegenüberliegenden Seiten eines Luftspalts 4640. Das AFIM 4600 umfasst ferner eine Welle 4601. Wie in gezeigt, ist die Welle 4601 in einem Mittelabschnitt des Motorgehäuse 4630 angeordnet. Die Welle 4601 erstreckt sich durch das Motorgehäuse 4630.
  • Der Rotor 4610 umfasst einen Innenring 4602, einen Rotorphasenleiter 4604, einen Rotormagnetmaterialbereich 4603 und einen Außenring 4605. Die Welle 4601 ist von dem Innenring 4602 umgeben. Der Rotormagnetmaterialbereich 4603 befindet sich auf dem Rotorphasenleiter 4604. Der Rotorphasenleiter 4604 und der Rotormagnetmaterialbereich 4603 sind zwischen dem Innenring 4602 und dem Außenring 4605 angeordnet.
  • Der Stator 4620 umfasst einen Verbindungsring 4612, eine Statorphasenwicklung 4611 und einen Statormagnetmaterialbereich 4613. Die Welle 4601 ist von dem Verbindungsring 4612 umgeben. Die Statorphasenwicklung 4611 befindet sich zwischen dem Luftspalt 4640 und dem Statormagnetmaterialbereich 4613, wie in gezeigt. Wie bereits erwähnt, kann in einigen Ausführungsformen der Verbindungsring durch mehrere Verbindungsstangen in einer aufeinanderfolgenden oder alternierenden Konfiguration ersetzt werden.
  • In einigen Ausführungsformen weist der Rotor 4610 des AFIM 4600 eine Eichhörnchenwicklungsstruktur auf, die nachstehend mit Bezug auf beschrieben wird.
  • stellt eine Seitenansicht einer Doppelkonfiguration der in gezeigten Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Das AFIM 4700 umfasst ein erstes AFIM 4600 und ein zweites AFIM 4650. Die Struktur des AFIM 4600 wurde oben mit Bezug auf beschrieben. Die Struktur des zweiten AFIM 4650 ähnelt der des ersten AFIM 4600. Wie in gezeigt, weisen das erste AFIM 4600 und das zweite AFIM 4650 eine identische Struktur auf und sind in Bezug auf die Mittellinie A-A 'symmetrisch. Die Welle 4701 wird von dem ersten AFIM 4600 und dem zweiten AFIM 4650 geteilt. In sind die Statoren der beiden Maschinen miteinander gekoppelt. Alternativ können die zwei Rotoren in einer Doppelkonfiguration miteinander gekoppelt werden.
  • Wie in gezeigt, sind das erste AFIM 4600 und das zweite AFIM 4650 hintereinander miteinander verbunden. Infolge dessen, dass zwei AFIM-Strukturen hintereinander miteinander verbunden sind, können sich die Wellenrichtungskräfte von diesen zwei AFIM-Strukturen vollständig oder fast vollständig aufheben.
  • Es ist zu beachten, dass bei dieser Doppelkonfiguration der AFIM-Strukturen die Magnetmaterialbereiche des Stators bei Bedarf miteinander kombiniert werden können. Ferner können eine Statorwicklung des ersten AFIM 4600 und die Statorwicklung des zweiten AFIM 4650 in demselben Bereich zu einer einzigen Wicklung kombiniert werden, wodurch die Notwendigkeit des inneren Verbindungsrings vermieden werden kann, wodurch die Wicklungsstruktur vereinfacht wird. Beide Enden jeder Statorwicklung können dann am äußeren Ende angeordnet und dann über Verbindungsstangen oder einen Verbindungsring verbunden werden, wenn diese Wicklungen auf ähnliche Weise wie zuvor erläutert mit Halbbrückenwandlern gekoppelt sind. Alternativ können in einigen Ausführungsformen die Rotormagnetbereiche und/oder die Rotorwicklungen der beiden AFIM in einer Doppelkonfiguration integriert sein. Das magnetische Material im Stator und im Rotor kann irgendein geeignetes magnetisches Material sein, wie Weichferrit, Eisenpulver, MPP, andere nicht permanente magnetische Verbindungen, die zu bestimmten Formen geformt und für die AFIM-Anwendung geeignet sind, irgendeine Kombination davon und dergleichen.
  • Der Statorkern und/oder der Rotorkern können durch Backen, Abscheiden, Plattieren, Formen, Gießen, Drucken oder andere geeignete Verfahren gebildet werden. Alternativ können der Statorkern und/oder der Rotorkern aus laminiertem Siliziumstahl oder anderen vormontierten Magnetblechen bestehen. Es ist zu beachten, dass Teile des Statorkerns und/oder des Rotorkerns durch die oben beschriebenen Prozesse gebildet werden können.
  • Die in gezeigte Einzelkonfiguration und die in gezeigte Doppelkonfiguration können als grundlegende AFIM-Gebäudemodule dienen. Durch die Integration von mehr AFIM-Gebäudemodulen auf dem gleichen Schacht können leistungsstärkere AFIM-Maschinen modular konstruiert werden. Auf diese Weise können natürlich mehr Wicklungsgruppen gebildet werden. Alle Statoren sollten so konfiguriert und gesteuert werden, dass sie während des normalen Betriebs im gleichen Modus arbeiten.
  • stellt eine Seitenansicht einer Eichhörnchenwicklungsstruktur der in gezeigten Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die Seitenansicht von ist von dem in gezeigten Luftspalt. Die Welle 4601 befindet sich in der Mitte, wie in gezeigt. Die Welle 4601 ist von den Rotormagnetmaterialbereichen 4603 umgeben. Wie in gezeigt, sind die Rotormagnetmaterialbereiche 4603 gleichmäßig über der Rotoroberfläche beabstandet.
  • Die Rotorwicklungen umfassen viele gerade Phasenleiter, die radial gleichmäßig über die Rotoroberfläche verteilt sind und an den Enden durch zwei Endringe, einen Innenring 4602 und einen Außenring 4605, kurzgeschlossen sind, wie in gezeigt. Die Querschnittsansicht der Rotorwicklung wird nachstehend unter Bezugnahme auf beschrieben.
  • Es ist zu beachten, dass die oben mit Bezug auf die - beschriebenen Verbindungsringe/ stangen auf die in den - gezeigte Axialfluss-Induktionsmaschine anwendbar sind. Weiterhin ist die Einstellung der Anzahl der Polpaare und der Anzahl der Phasen, die oben mit Bezug auf die - beschrieben wurden, auf die Axialflussmaschinen anwendbar.
  • stellt eine Querschnittsansicht eines Rotorleiters der in gezeigten Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die Querschnittsansicht von ist entlang der in gezeigten Linie A-A 'genommen. Der Rotorphasenleiter 4604 befindet sich in einem Schlitz, der von den Magnetzähnen 4904, 4906 und einer Magnetbasis 4902 umgeben ist. Die magnetische Basis 4902 liefert eine mechanische Unterstützung für die Zähne 4904, 4906 und den Leiter 4908.
  • Die Magnetbasis 4902 kann Teil des in gezeigten Motorgehäuses 4630 sein. Das Motorgehäuse 4630 stützt den Rotor sowie den Stator mechanisch. Die Magnetbasis 4902 leitet auch einen Magnetfluss in einer ähnlichen Rolle wie das Eigelb in einer Radialflussmaschine.
  • Die Magnetbasis 4902 und die Zähne 4904, 4906 können als ein einzelnes Teil hergestellt werden. Alternativ können die Magnetbasis 4902 und die Zähne 4904, 4906 als separate Teile hergestellt werden. Wenn die Zähne 4904, 4906 oder die oberen Teile der Zähne 4904, 4906 als separate Teile der Magnetbasis 4902 hergestellt werden, kann die Rotorwicklung auf die Magnetbasis 4902 befestigt werden, bevor die Zähne 4904, 4906 oder die oberen Teile der Zähne 4904, 4906 auf den Rotor montiert werden. Ein solcher Montageprozess ermöglicht es, die Rotorwicklungen durch Prozesse wie Gießen, Formen, Löten, Schweißen und dergleichen als ein einzelnes Teil vorzufertigen.
  • Weiterhin können die Rotorwicklungen über einem Träger wie einer Leiterplatte (PCB) montiert sein. Eine Leiterplatte kann geeignete Öffnungen aufweisen, um die Zähne aufzunehmen. Die Rotorwicklungen können als Metallbahnen auf oder in der Leiterplatte ausgeführt sein. Der Kern (Magnetmaterialbereich des Rotors) kann gebildet werden, indem das richtige Magnetmaterial auf oder um die Leiterplatte herum gedruckt, plattiert oder geformt wird und dann der Kern mit der Leiterplatte durch geeignete Prozesse wie z.B. einen Einbrennvorgang, einen Brennvorgang und ähnliches bei Bedarf zusammengefügt wird.
  • Der Kern kann auch vorgefertigt und dann in die Leiterplatte eingelegt werden. Der gesamte oder ein Teil des Kerns kann in die Leiterplatte eingebettet werden. Die Leiterplatte kann Teil des Motorgehäuses 4630 sein. Die Leiterplatte kann irgendeine geeignete Leiterplatte sein, wie z. B. auf Keramikbasis, Metallbasis oder Kunststoffbasis (z. B.FR 4 oder FR 5).
  • Die Form und Größe der Zähne 4904, 4906 und des Leiters 4908 kann zur Verbesserung der Systemeffizienz optimiert werden. Mit dem für die Leiterplatte verfügbaren flexiblen Prozess können die Formen der Wicklung und des Kerns optimiert werden, um eine hohe Systemeffizienz, bessere Qualität und weniger Geräusche bei besseren Materialkosten zu erzielen.
  • In einigen Ausführungsformen kann der Kern hergestellt werden, indem ein Siliziumstahlblech mit dem richtigen Muster gestanzt oder geschnitten wird, um die Zähne 4904, 4906 und die magnetische Basis 4902 auszubilden. Die Zähne 4904, 4906 können auch gebildet werden, indem eine Siliziumstahlrolle mit geeigneten Werkzeugen wie einem Laser, einer elektrischen Leitung oder einer Säge auf die richtige Größe und Form geschnitten wird. Die Wicklungen können dann durch Gießen oder Formen hergestellt werden, nachdem der Rotorkern geformt worden ist. In alternativen Ausführungsformen werden die Phasenleiter in die Schlitze eingeführt, und die Phasenleiter können durch geeignete Verfahren wie Schweißen und dergleichen mit dem Innenring und dem Außenring verbunden werden.
  • stellt eine Seitenansicht einer Doppelkonfiguration der in gezeigten Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung dar. Die Seitenansicht von ist von dem in gezeigten Luftspalt. Die Welle 4601 befindet sich in der Mitte, wie in gezeigt. Die Welle 4601 ist von den Statormagnetmaterialbereichen 4613 umgeben, die die obere Oberfläche der Zähne sind (in gezeigt). Wie in gezeigt, sind die Phasenleiter 4611 gleichmäßig über der Statoroberfläche verteilt und durch einen Verbindungsring 4612 verbunden.
  • Der Stator hat nur einen Verbindungsring 4612 am Innenumfang, wie in gezeigt. Wie zuvor erläutert, können jedoch auch mehrere Verbindungsringe enthalten sein. Die Wicklungsanschlüsse 5002 sind entlang des Außenumfangs der Statoroberfläche angeordnet, wie in gezeigt. Es ist auch möglich, den Verbindungsring oder die Verbindungsstangen 4612 am Außenumfang anzubringen und die Wicklungsanschlüsse 5002 entlang des Innenumfangs des Stators anzuordnen. Alternativ können die Wicklungsklemmen und Verbindungsstangen zwischen dem Innen- und dem Außenumfang aufgeteilt werden. Beispielsweise können einige der Wicklungsanschlüsse und Verbindungsstangen entlang des Innenumfangs angeordnet sein, während die anderen Wicklungsanschlüsse und Verbindungsstangen entlang des Außenumfangs angeordnet sein können.
  • Die mit dem AFIM gekoppelten Stromwandler können sich innerhalb oder außerhalb des Motorgehäuses 4630 befinden. Die Wicklungsverbindungen 5002 können sich außerhalb des Motorgehäuses 4630 erstrecken. In alternativen Ausführungsformen können die Wicklungsverbindungen 5002 bei Bedarf mit dem Motorgehäuse 4630 sein. Wie vorstehend erwähnt, kann der Verbindungsring durch mehrere Verbindungsstangen ersetzt werden.
  • Der Stator kann in einem ähnlichen Prozess wie dem oben in Bezug auf den Rotor beschriebenen hergestellt werden. Verschiedene oben mit Bezug auf die - beschriebene Ausführungsformen können auf die Statorwicklungen des AFIM anwendbar sein.
  • In der in gezeigten Doppelkonfiguration sind die Statorwicklungen inhärent in zwei Gruppen unterteilt. Jede dieser beiden Gruppen kann eine Verbindungsstange haben. In einigen Ausführungsformen können die entsprechenden Phasenwicklungen in diesen beiden Gruppen miteinander kombiniert und von einem Stromwandler gespeist werden. In einigen anderen Ausführungsformen kann es vorteilhaft sein, diese beiden Gruppen getrennt zu behandeln. Die Wicklungen jeder Gruppe können auf ähnliche Weise wie in gezeigt angeordnet sein. Es ist anzumerken, dass die zwei Gruppen nur beispielhaft sind. Bei Bedarf kann jede dieser beiden Gruppen weiter in mehrere Gruppen aufgeteilt werden.
  • eine Querschnittsansicht eines Statorleiters der in gezeigten Axialfluss-Induktionsmaschine gemäß verschiedenen Ausführungsformen der vorliegenden Offenbarung darstellt. Die Querschnittsansicht in ist entlang der in gezeigten Linie A-A 'genommen. Die Phasenwicklung 4611 befindet sich in einem Schlitz, der von Magnetzähnen 5104, 5106 und einer Magnetbasis 5102 umgeben ist. In dem Schlitz ist nur ein Leiter gezeigt, obwohl es möglich ist, mehrere Leiter in einem Schlitz zu haben, und die Verbinder in einem Schlitz können mit verschiedenen Verbindungsstangen verbunden sein, wie zuvor erläutert. Optional kann eine Isolationsschicht um die Wände eines Schlitzes und/oder um einen Teil eines Leiters vorhanden sein. Die magnetische Basis 5102 liefert eine mechanische Unterstützung für die Zähne 5104, 5106 und den Leiter 5108. Der Herstellungsprozess des Statorleiters ist ähnlich zu dem des Rotorleiters, der oben mit Bezug au Abbildungf 49 beschrieben wurde, und wird daher hier nicht noch einmal erörtert.
  • In der obigen Diskussion wird angenommen, dass der Rotor der dynamischen Rekonfiguration im Stator automatisch folgen kann. Dies gilt, wenn der Rotor eine Eichhörnchenwicklungsstruktur aufweist, wie sie in den oben beschriebenen Induktionsmotoren gezeigt ist. Es sind jedoch auch andere Maschinentypen geeignet, um das DRIM-Prinzip zu verwenden. Ein Beispiel sind geschaltete Reluktanzmaschinen. Der Rotor einer geschalteten Reluktanzmaschine besteht aus ausgeprägten Polen ohne Leistungswicklungen. In den geschalteten Reluktanzmaschinen weist der Stator ausgeprägtere magnetische Merkmale auf. Die Wicklungsströme der geschalteten Reluktanzmaschine können so gesteuert werden, dass sich die Polzahl im Betrieb dynamisch ändert, um die Systemleistung über einen weiten Bereich zu optimieren. Ein anderes Beispiel sind Permanentmagnetmaschinen mit Speichereffekt, bei denen die Anzahl der Pole auch mit den Magneten geändert werden kann, so dass die Anzahl der Pole in den Wicklungen dynamisch entsprechend rekonfiguriert werden kann.
  • Die obige Diskussion zieht einen Satz der Statorwicklungen als Beispiel heran. Das gleiche Prinzip gilt auch für Motoren und Generatoren mit mehr als einem Satz von Statorwicklungen, z. B. bestimmte doppeltgespeiste Motoren und Generatoren. Die gleichen Prinzipien können bei Bedarf auch auf Rotorwicklungen angewendet werden.
  • Obwohl die obige Diskussion im Allgemeinen auf Motoren basiert, können die Techniken auf Generatoren oder Motoren angewendet werden, die im Generatormodus (regenerativ) arbeiten.
  • Die Diskussion in dieser Offenbarung bezieht sich auf Motoren und Generatoren. Die Technologie kann auf Aktuatoren wie Magnetgetriebe und andere Anwendungen erweitert werden.
  • Die obige Diskussion basiert im Allgemeinen auf Maschinen mit Kernen und Schlitzen. Die Wicklungstechniken und die Steuertechniken, einschließlich der verschiedenen Ausführungsformen von Verbindungsstangen, können jedoch auf Maschinen ohne Kerne (Luftkernmaschinen) und/oder ohne Schlitze (schlitzlose Maschinen) angewendet werden. In einer schlitzlosen Maschine sind die Leiter oder Leiteranordnungen gleichmäßig entlang eines Umfangs in einer Maschine verteilt, als ob es gleichmäßig verteilte Schlitze gäbe, so dass die in der vorliegenden Offenbarung diskutierten Wicklungsanordnungen weiterhin verwendet werden können.
  • Obwohl sich die obige Diskussion allgemein auf den Kontext dynamischrekonfigurierbarer Maschinen konzentriert hat, sind die in dieser Offenbarung offenbarten Techniken auch auf Maschinen mit einer festen Anzahl von Polen und/oder einer festen Anzahl von Phasen in einem Paar von Polen anwendbar.
  • Obwohl die Ausführungsformen der vorliegenden Offenlegung und ihre Vorteile ausführlich beschrieben wurden, sollte man sich darüber im Klaren sein, dass hier verschiedene Änderungen, Ersetzungen und Modifikationen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der Offenlegung, wie sie in den beigefügten Ansprüchen definiert ist, abzuweichen.
  • Darüber hinaus soll der Umfang der vorliegenden Anmeldung nicht auf die in der Beschreibung beschriebenen besonderen Ausführungsformen des Verfahrens, der Maschine, der Herstellung, der Materialzusammensetzung, der Mittel, Verfahren und Schritte beschränkt sein. Wie ein Durchschnittsfachmann aus der vorliegenden Offenbarung leicht erkennen wird, führen Prozesse, Maschinen, Herstellung, Stoffzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte, die gegenwärtig existieren oder später zu entwickeln sind, im Wesentlichen die gleiche Funktion aus oder erzielen im Wesentlichen das gleiche Ergebnis, wie die hier beschriebenen entsprechenden Ausführungsformen gemäß der vorliegenden Offenbarung verwendet werden können. Dementsprechend sollen die beigefügten Ansprüche solche Prozesse, Maschinen, Herstellung, Stoffzusammensetzungen, Mittel, Verfahren oder Schritte in ihren Schutzbereich einschließen.
  • ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
  • Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
  • Zitierte Patentliteratur
    • US 16102966 [0001]
    • US 62545538 [0001]

Claims (16)

  1. Vorrichtung, umfassend: einen mit einem Rotor magnetisch gekoppelten Stator; und eine Vielzahl von Leiteranordnungen, die gleichmäßig entlang eines Umfangs der Vorrichtung verteilt sind, wobei: jede Leiteranordnung in mindestens zwei Zweige von Leitern aufgeteilt ist, wobei jeder Zweig eine Vielzahl von Leitern umfasst; alle Zweige eine Vielzahl von Wicklungen bilden, wobei eine Wicklung ein positives und ein negatives Segment umfasst, und wobei jedes Segment eine Vielzahl von Zweigen enthält, und wobei jedes Segment zu mehr als zwei Leiteranordnungen gehört; und die Vielzahl von Wicklungen dazu eingerichtet ist, mit einer Vielzahl von Leistungswandlern gekoppelt zu werden, wobei die Vielzahl von Leistungswandlern und die Vielzahl von Wicklungen dazu eingerichtet sind, dass die Anzahl der Pole der Vorrichtung dynamisch anpassbar ist, indem die Phasenwinkelbeziehung der Ströme, die durch die Vielzahl von Wicklungen fließen, durch Steuern der Vielzahl von Leistungswandlern angepasst wird.
  2. Vorrichtung nach Anspruch 1, wobei: jede Leiteranordnung in einer Aussparung in dem Stator eingebettet ist.
  3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, wobei: ein Segment der Wicklung mit einer Leiteranordnung beginnt, die Leiterzweige aufweist, die zu unterschiedlichen Wicklungen gehören.
  4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: das positive Segment der Wicklung und das negative Segment der Wicklung 180 Grad voneinander getrennt sind.
  5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die Wicklung einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, und wobei: der erste Abschnitt der Wicklung ein erstes positives Segment und ein erstes negatives Segment umfasst; und der zweite Abschnitt der Wicklung ein zweites positives Segment und ein zweites negatives Segment umfasst.
  6. Vorrichtung nach Anspruch 5, wobei: das erste positive Segment der Wicklung und das erste negative Segment der Wicklung um einen ersten Winkel voneinander beabstandet sind, wobei der erste Winkel kleiner als 180 Grad ist; und das zweite positive Segment der Wicklung und das zweite negative Segment der Wicklung um einen zweiten Winkel voneinander beabstandet sind, wobei der zweite Winkel größer als 180 Grad ist.
  7. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei: die Vielzahl von Wicklungen in mehrere Gruppen unterteilt ist und jede Gruppe von Wicklungen ein ausgeglichenes System bildet; eine erste Gruppe von Wicklungen über eine erste Leistungswandlergruppe mit einer ersten Stromquelle verbunden ist; und eine zweite Gruppe von Wicklungen über eine zweite Leistungswandlergruppe mit einer zweiten Stromquelle verbunden ist.
  8. Vorrichtung nach Anspruch 7, wobei: die erste Stromquelle und die zweite Stromquelle in Reihe geschaltet sind.
  9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, wobei: die erste Gruppe von Wicklungen mit einer ersten Verbindungsleiste verbunden ist; die zweite Gruppe von Wicklungen mit einer zweiten Verbindungsleiste verbunden ist; und die erste und die zweite Verbindungsleiste voneinander isoliert sind.
  10. Vorrichtung, umfassend: einen mit einem Rotor magnetisch gekoppelten Stator; und eine Vielzahl von Leiteranordnungen, die gleichmäßig entlang eines Umfangs der Vorrichtung verteilt sind, wobei: jede Leiteranordnung zu gleichen Teilen in mindestens zwei Zweige von Leitern aufgeteilt ist, und wobei jeder Zweig eine Vielzahl von Leitern umfasst; alle Zweige eine Vielzahl von Wicklungen bilden, wobei eine Wicklung ein positives Segment und ein negatives Segment umfasst, und wobei jedes Segment eine Vielzahl von Zweigen aufweist und wobei ein Segment zu mehr als zwei Leiteranordnungen gehört; und die Vielzahl von Wicklungen symmetrisch in eine Vielzahl von Gruppen unterteilt ist, wobei jede Gruppe von Wicklungen ein ausgeglichenes Mehrphasensystem bildet und mit einer Verbindungsleiste verbunden ist und wobei mindestens zwei der Verbindungsleisten voneinander isoliert sind.
  11. Vorrichtung nach Anspruch 10, wobei: jede Gruppe von Wicklungen über eine Gruppe von Leistungswandlern mit einer Stromquelle verbunden ist, und wobei mindestens zwei Stromquellen in Reihe geschaltet sind, und wobei zwei Gruppen von Leistungswandlern gesteuert werden, um einen Ladungsausgleich zwischen den mindestens zwei in Reihe geschalteten Stromquellen zu erreichen.
  12. Vorrichtung nach Anspruch 11, wobei: die Vielzahl von Wicklungen und die Gruppe von Leistungswandlern dazu eingerichtet sind, dass die Anzahl der Pole der Vorrichtung dynamisch anpassbar ist, indem die Phasenwinkelbeziehung von Strömen, die durch die Vielzahl von Wicklungen fließen, angepasst wird .
  13. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 12, wobei: die Wicklung mit einer Leiteranordnung beginnt, die Leiterzweige aufweist, die zu verschiedenen Wicklungen gehören.
  14. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 13, wobei: die Vielzahl von Leiteranordnungen in Aussparungen in dem Stator eingebettet ist.
  15. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 14, wobei: das positive Segment und das negative Segment der Wicklung 180 Grad voneinander getrennt sind.
  16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 10 bis 15, wobei: eine Wicklung einen ersten Abschnitt und einen zweiten Abschnitt umfasst, wobei der erste Abschnitt der Wicklung ein erstes positives Segment und ein erstes negatives Segment umfasst; und der zweite Abschnitt der Wicklung ein zweites positives Segment und ein zweites negatives Segment umfasst.
DE212018000281.9U 2017-08-15 2018-08-14 Motorsystem mit verteilter Wicklungsstruktur Active DE212018000281U1 (de)

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762545538P 2017-08-15 2017-08-15
US62/545,538 2017-08-15
US16/102,966 2018-08-14
PCT/US2018/046763 WO2019036506A1 (en) 2017-08-15 2018-08-14 ENGINE SYSTEM WITH DISTRIBUTED WINDING STRUCTURES
US16/102,966 US10951150B2 (en) 2017-08-15 2018-08-14 Motor system with distributed winding structures

Publications (1)

Publication Number Publication Date
DE212018000281U1 true DE212018000281U1 (de) 2020-04-01

Family

ID=65360761

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE212018000281.9U Active DE212018000281U1 (de) 2017-08-15 2018-08-14 Motorsystem mit verteilter Wicklungsstruktur
DE112018004195.6T Pending DE112018004195T5 (de) 2017-08-15 2018-08-14 Motorsystem mit mehreren Verbindungsstäben

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112018004195.6T Pending DE112018004195T5 (de) 2017-08-15 2018-08-14 Motorsystem mit mehreren Verbindungsstäben

Country Status (4)

Country Link
US (3) US11031894B2 (de)
CN (2) CN111095741B (de)
DE (2) DE212018000281U1 (de)
WO (3) WO2019036506A1 (de)

Families Citing this family (14)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6658627B2 (ja) * 2017-03-10 2020-03-04 トヨタ自動車株式会社 回転電機
WO2019036506A1 (en) 2017-08-15 2019-02-21 Quanten Technologies, Inc. ENGINE SYSTEM WITH DISTRIBUTED WINDING STRUCTURES
EP3764526A1 (de) * 2019-07-10 2021-01-13 Magnax Bv Kühlmechanismus eines stators für eine axialflussmaschine
DE102019212351A1 (de) 2019-08-19 2021-02-25 Robert Bosch Gmbh Batteriesystem für ein Kraftfahrzeug, Verfahren zum Betreiben eines Batteriesystems und Kraftfahrzeug
US10951103B1 (en) * 2019-10-30 2021-03-16 Maxxwell Motors, Inc. Rotor for an axial flux rotating electrical machine having a powdered ferromagnetic core
NO345844B1 (en) * 2020-05-27 2021-08-30 Alva Ind As Energy conversion system
US11923733B2 (en) 2020-08-28 2024-03-05 Quantentech Limited High efficiency high density motor and generator with multiple airgaps
CN112511072A (zh) * 2020-11-17 2021-03-16 深圳市云林电气技术有限公司 电子电机及电器设备
US11424666B1 (en) 2021-03-18 2022-08-23 Maxxwell Motors, Inc. Manufactured coil for an electrical machine
CN113394935A (zh) * 2021-06-08 2021-09-14 武汉理工大学 一种变功率三相电机
DE102021126697A1 (de) 2021-10-14 2023-04-20 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Kurzschlussläufer und Asynchronmaschine mit integrierter Kühlmittelführung, Fertigungsverfahren und Kraftfahrzeug
TWI798903B (zh) * 2021-10-29 2023-04-11 元山科技工業股份有限公司 馬達定子接地結構
EP4283845A1 (de) * 2022-05-27 2023-11-29 Siemens Aktiengesellschaft Kühlungskonzept einer dynamoelektrischen maschine mit wechselrichtermodulen
CN116247881A (zh) * 2022-12-07 2023-06-09 天蔚蓝电驱动科技(江苏)有限公司 一种分层鼠笼转子的制备工艺及其加工装置

Family Cites Families (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2894967B2 (ja) 1995-04-20 1999-05-24 ファナック株式会社 電動機の鉄心の絶縁部材
JP3503316B2 (ja) 1995-12-26 2004-03-02 アイシン精機株式会社 スイッチドリラクタンスモータの制御装置
US5811905A (en) 1997-01-07 1998-09-22 Emerson Electric Co. Doubly-fed switched reluctance machine
US6064172A (en) * 1997-02-11 2000-05-16 Power Superconductor Applications Corporation Method and apparatus for detection, classification and reduction of internal electrical faults in alternating current propulsion machinery using synchronous detection scheme
EP0881744B1 (de) * 1997-05-26 2005-07-20 Denso Corporation Wechselstromgenerator für Kraftfahrzeuge
US7928683B2 (en) * 2000-10-23 2011-04-19 Borealis Technical Limited High phase order AC machine with short pitch winding
JP3733312B2 (ja) * 2001-10-26 2006-01-11 住友電装株式会社 車両用薄型ブラシレスモータの集中配電部材に用いるバスバーの製造方法
EP1389797B1 (de) 2002-08-13 2008-10-08 Carl Zeiss NTS GmbH Teilchenoptischer Apparat und seine Verwendung als elektronenmikroskopisches System
DE10245839A1 (de) * 2002-10-01 2004-04-15 Hilti Ag Batteriegespeister Wechselrichter
JP4546112B2 (ja) * 2004-03-02 2010-09-15 日立オートモティブシステムズ株式会社 回転電機
EP1742329A1 (de) 2005-07-08 2007-01-10 Siemens Aktiengesellschaft Ständerteil eines Turbogenerators und Turbogenerator
US7400071B2 (en) 2005-09-29 2008-07-15 Caterpillar Inc. Selectively configurable electric motor
US7710081B2 (en) 2006-10-27 2010-05-04 Direct Drive Systems, Inc. Electromechanical energy conversion systems
US7936100B2 (en) 2007-04-02 2011-05-03 Hitachi, Ltd. Stator for rotating machine and rotating machine using the same
WO2008131353A2 (en) 2007-04-24 2008-10-30 Fallbrook Technologies Inc. Electric traction drives
US8183814B2 (en) 2008-07-24 2012-05-22 Ewald Franz Fuchs Alternating current machine with increased torque above and below rated speed for hybrid electric propulsion systems
DE102008055731B4 (de) 2008-11-04 2014-07-31 Knf Neuberger Gmbh Bürstenloser Gleichstrommotor
US20110012467A1 (en) * 2009-07-15 2011-01-20 Gm Global Technology Operations, Inc. Fractional slot multiphase machines with open slots for simplified conductor insertion in a stator
US8536813B2 (en) 2010-05-19 2013-09-17 The Invention Science Fund I Llc Motor with rotor-mounted control circuitry
CN102812631B (zh) 2011-02-03 2013-12-18 松下电器产业株式会社 电动机驱动装置
JP5759238B2 (ja) * 2011-04-12 2015-08-05 日立金属株式会社 集配電リング及びその製造方法
CA2775458C (en) 2011-04-29 2017-09-12 Alstom Hydro France Insulating cap for an end winding of an electrical machine working at high voltage and machine having such an insulating cap
WO2013003485A1 (en) * 2011-06-28 2013-01-03 Inview Technology Corporation Image sequence reconstruction based on overlapping measurement subsets
US9800193B2 (en) * 2013-03-15 2017-10-24 Hengchun Mao Dynamically reconfigurable motors and generators and systems
US9240748B2 (en) * 2013-03-15 2016-01-19 Hengchun Mao Dynamically reconfigurable motor and generator systems
DE102013211040A1 (de) 2013-06-13 2014-12-18 Robert Bosch Gmbh Kurzschlussring für eine elektrische Asynchronmaschine zusammengesetzt aus Teilkreisbogen-förmigen Segmenten
JP2015046958A (ja) * 2013-08-27 2015-03-12 日立金属株式会社 集配電リング
US9419492B2 (en) 2013-08-29 2016-08-16 Dresser-Rand Company Interface for the transmission of electrical power to a motor-compressor
KR20150061452A (ko) * 2013-11-27 2015-06-04 주식회사 만도 집중권 모터
WO2015165012A1 (en) * 2014-04-28 2015-11-05 Foster Assets Corporation Brushless motor and system thereof
JP6117740B2 (ja) 2014-06-18 2017-04-19 ファナック株式会社 トルクリップルの低減構造を備える３相交流電動機
EP3038236B1 (de) * 2014-12-22 2017-10-11 Magneti Marelli S.p.A. Elektrische maschine und entsprechendes montageverfahren
US10536104B2 (en) * 2015-02-25 2020-01-14 Hitachi Mitsubishi Hydro Corporation Variable speed generator-motor apparatus and variable speed generator-motor system
US10211695B2 (en) * 2015-02-27 2019-02-19 Brose Fahrzeugteile Gmbh & Co. Kommanditgesellschaft, Wuerzburg Stator component group for an electric motor
JP6487381B2 (ja) * 2016-06-17 2019-03-20 矢崎総業株式会社 給電リング
JP6419126B2 (ja) * 2016-10-14 2018-11-07 矢崎総業株式会社 電線接続構造、ノイズ低減ユニットおよびワイヤハーネス
WO2019036506A1 (en) 2017-08-15 2019-02-21 Quanten Technologies, Inc. ENGINE SYSTEM WITH DISTRIBUTED WINDING STRUCTURES
DE112018004804T5 (de) * 2017-08-30 2020-07-02 Quanten Technologies Inc. Motor/Generator-System und fehlertolerantes Steuerungsverfahren

Also Published As

Publication number Publication date
US10951150B2 (en) 2021-03-16
US20190058364A1 (en) 2019-02-21
CN111095741A (zh) 2020-05-01
US20190058431A1 (en) 2019-02-21
US11031894B2 (en) 2021-06-08
US11075598B2 (en) 2021-07-27
CN111819782A (zh) 2020-10-23
CN111052553B (zh) 2022-10-11
WO2019036461A1 (en) 2019-02-21
WO2019036506A1 (en) 2019-02-21
DE112018004195T5 (de) 2020-04-30
CN111095741B (zh) 2022-07-08
CN111052553A (zh) 2020-04-21
US20190058430A1 (en) 2019-02-21
WO2019036496A1 (en) 2019-02-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE212018000281U1 (de) Motorsystem mit verteilter Wicklungsstruktur
DE10362345B3 (de) Wicklungen aus rechtwinkligen Kupferhaarnadeln in mehreren Sätzen für elektrische Maschinen
DE112006001327B4 (de) Motor und Steuereinheit hierfür
EP3134960B1 (de) Elektrische maschine
DE112018004804T5 (de) Motor/Generator-System und fehlertolerantes Steuerungsverfahren
DE60019730T2 (de) Doppeltgespeiste bürstenlose induktionsmaschinen mit doppelstab-käfiglaufer.
WO2019121037A1 (de) Elektromotor
DE10342755A1 (de) Rotierende Hochspannungselektromaschine
EP1401089A1 (de) Elektrische Maschine, ausgebildet als Starter, Generator oder Starter-Generator für ein Kraftfahrzeug
DE112013000618T5 (de) Rotierende elektrische Maschine und mit der rotierenden elektrischen Maschine ausgestattetes Fahrzeug
DE102016202477B4 (de) Elektrische maschine
DE10331841B4 (de) Rotierende elektrische Maschine mit einer sequentielle Segmente verbindenden Statorspule
DE1563169A1 (de) Statischer Hochspannungs-Leistungsumformer
WO2018171822A1 (de) Dynamoelektrische maschine mit reduzierten rastmomenten
DE2743699A1 (de) Motorantriebssystem
WO2022022768A1 (de) Stator mit wicklungsaufbauten für modulare e-maschinen
DE2757123A1 (de) Wechselstromspeisevorrichtung und drehfeldgenerator mit einer wechselstromspeisevorrichtung
DE102015104660A1 (de) Drosselanordnung
DE19639670C2 (de) Transversalflußmaschine mit einer Mehrzahl von parallel geschalteten Ringwicklungen
DE202023100266U1 (de) Dynamisch rekonfigurierbare Synchronmotoren und Generatoren
EP2792054A1 (de) Elektrische maschine
CH427978A (de) Elektrische rotierende Maschine
DE102006038582A1 (de) Stabläufer-Wicklungsprofil
DE10061045A1 (de) Mehrphasige elektrische Maschine
EP0720785B1 (de) Elektrische maschine

Legal Events

Date Code Title Description
R207 Utility model specification
R150 Utility model maintained after payment of first maintenance fee after three years
R151 Utility model maintained after payment of second maintenance fee after six years