TW201841454A - 用於電氣機器的輔助線圈 - Google Patents

用於電氣機器的輔助線圈 Download PDF

Info

Publication number
TW201841454A
TW201841454A TW107104610A TW107104610A TW201841454A TW 201841454 A TW201841454 A TW 201841454A TW 107104610 A TW107104610 A TW 107104610A TW 107104610 A TW107104610 A TW 107104610A TW 201841454 A TW201841454 A TW 201841454A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
electrical machine
switches
voltage
coil
auxiliary
Prior art date
Application number
TW107104610A
Other languages
English (en)
Other versions
TWI770116B (zh
Inventor
文卡塔 拉古納斯 庫馬爾 拉查巴圖尼
迪亞內希 拉達克里希南
尤吉瓦勒 甘古利
拉姆拉傑 加貝茲 迪那加爾
Original Assignee
印度商Ｔｖｓ電機股份有限公司
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 印度商Ｔｖｓ電機股份有限公司 filed Critical 印度商Ｔｖｓ電機股份有限公司
Publication of TW201841454A publication Critical patent/TW201841454A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI770116B publication Critical patent/TWI770116B/zh

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K1/00—Details of the magnetic circuit
    • H02K1/06—Details of the magnetic circuit characterised by the shape, form or construction
    • H02K1/22—Rotating parts of the magnetic circuit
    • H02K1/27—Rotor cores with permanent magnets
    • H02K1/2706—Inner rotors
    • H02K1/272—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis
    • H02K1/274—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets
    • H02K1/2753—Inner rotors the magnetisation axis of the magnets being perpendicular to the rotor axis the rotor consisting of two or more circumferentially positioned magnets the rotor consisting of magnets or groups of magnets arranged with alternating polarity
    • H02K1/278—Surface mounted magnets; Inset magnets
    • 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
    • H02P9/00—Arrangements for controlling electric generators for the purpose of obtaining a desired output
    • H02P9/48—Arrangements for obtaining a constant output value at varying speed of the generator, e.g. on vehicle
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • 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
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators

Abstract

本發明係包含一種用於該電氣機器(16)之輔助線圈(20)，該電氣機器(16)係能夠被容置在兩輪車輛或是三輪車輛(11)中。該線圈係被纏繞在定子(15)的一或多個齒部的周圍，並且在該輔助線圈(20)中所感應的電壓係被用來控制用於繞組的重新配置的開關(s101、s102)，因此其係節省能量以及控制器的修改。在該些線圈中所感應的該電壓係依據針對於一給定數量的匝的旋轉的速率而定。為了操作該些重新配置的開關(s101、s102)，該電壓必須超過一臨界值，此係超過一轉速來加以達成。用於重新配置的該些開關(s101、s102)係被配置成使得它們通常是在一產生標準的馬達速率-力矩的特徵的配置中，並且當被激勵時，則產生另一繞組配置，此係導致改變的馬達特徵。

Description

用於電氣機器的輔助線圈
本發明係包含一種用於能夠被容置在兩輪車輛或三輪車輛中的電氣機器的輔助線圈。
背景
馬達係具有根據在每一相位中的匝數量而定的固定的Ke 及Kt 。馬達的範疇可以藉由許多方法來擴大，例如是弱磁(flux weakening)、雙定子、重新配置定子線圈、以及甚至是移動轉子以提供較小的通量路徑，藉此將馬達有效率地操作在每一可能的速率帶中。
一種重新配置線圈的方式係藉助於開關(或繼電器)來加以做成，以擴大該操作的速率帶。通常，該些開關係藉助於從控制器供應的電壓來加以激勵。若該些開關欲藉由控制器來加以激勵，則其需要在該控制器上的額外的輸入或輸出埠、來自該控制器的額外的電流、或甚至是用以計算速率的感測器，以改變切換的配置。
有關習知技術的討論
名稱為"可變速率馬達"的US2006/0181238 A1係描述一種可變速率馬達，其係包括一包含第一及第二主要繞組的主要繞組，並且亦包括一包含第一及第二輔助繞組的輔助繞組。該主要繞組以及該輔助繞組都被纏繞在定子上以形成超過一極與繼電器，其係執行在該第一及第二主要繞組或是第一及第二輔助繞組的可以是並聯或串聯的連接之間的一切換操作。該可變速率馬達係包括一已經纏繞一個四極繞組以及一個十二極繞組的定子，有超過一個的分接繞組係串聯連接至該四極主要繞組並且形成四個極，擴大在四極操作模式期間的馬達的旋轉速率的可變範圍，並且其係包括一相位控制電路，該相位控制電路係藉由在十二極操作模式期間控制一輸入電源供應的信號的一相位來改變該馬達的轉速。該可變速率馬達係大幅度擴大馬達的可變速率的範圍，因而一用於改變該馬達速率的額外的驅動單元並非必要的，使得在製造成本以及由該馬達的低速控制模式所產生電磁振動雜訊上有大幅度的縮減。該馬達的旋轉速率係藉由該繞組的切換操作以及該相位控制操作來加以控制，因而功率消耗係被降低，並且該馬達速率係藉由該可變馬達來加以控制。
然而，上述的可變速率馬達係需要用於將藉由該控制器激勵的開關之額外的電子控制系統，此於是在該控制器上需要額外的輸入或輸出埠。
名稱為"具有分接的輔助繞組的兩個速率的感應馬達"的US2010/0039060 A1係描述一種兩個速率的馬達，其係增高低速的效率。該發明係包括一種六個引線、兩個速率、以及單相的感應馬達，其因此係利用一具有兩個模式的分接的輔助繞組來加以纏繞：一兩極高速的模式以及一四極低速的模式。該輔助繞組的一部分係和該四極繞組串聯連接。該四極低速的模式係具有一超過80%的效率。
容置此種多速率的配置係複雜化該馬達的結構，並且亦需要額外的構件來尤其是容置在一小型的兩輪車輛或三輪車輛中。
名稱為"多速率的感應馬達"的US2011/0187307 A1係描述一種多速率的感應馬達，其係包括兩個被纏繞在一共同的定子核心周圍的定子繞組，亦即一低極計數的繞組以及一高極計數的繞組。定子齒部本身係從一定子磁軛徑向地向內延伸，並且具有在內徑中開放的槽。高極計數的繞組係以一種該高極計數的繞組相鄰該定子磁軛的方式而先被纏繞在該定子核心上。該低極計數的繞組係稍後被纏繞，並且是在該高極計數的繞組的徑向的內部。
名稱為"永久磁鐵類型的旋轉的電氣機器"的WO2009154007 A1係描述在去磁化及磁化期間的增大的磁化電流的遏制、以及在一從低速到高速的廣範圍上的可變速的高輸出的操作的達成。一轉子係包括一轉子核心、在磁矯頑力(coercive force)的磁性的方向與厚度上的乘積是小的永久磁鐵、以及此相同的乘積是大的一永久磁鐵。一磁場係藉助於電樞線圈電流而被使得其作用在與該些永久磁鐵的磁化的方向相反的方向上，以降低該些永久磁鐵的磁通量的交鏈。同樣地，為了增加該些永久磁鐵的磁通量的交鏈，該磁場係藉助於該電樞線圈電流而被使得其作用在與該些永久磁鐵的磁化的方向相同的方向上。一感應電流係藉由該磁化電流所產生的磁場而被感應在短路線圈中，該些短路線圈係被設置在不包括該永久磁鐵的永久磁鐵的通量路徑部分處，並且磁場係藉由該感應電流而被產生在該些短路線圈的周圍。該些永久磁鐵係藉由該感應電流所產生的磁場以及藉由該磁化電流所產生的磁場而被磁化。
上述可利用的電氣機器係需要基於電子控制的切換系統，其係需要使用該控制器的輸入與輸出埠以用於速率的偵測以及用於控制該些開關。因此，所用的例如是速率感測器、開關控制的構件數量係增加該系統的成本。
因此，對於一種消除速率感測器以及基於控制器的控制的必要性，而仍然能夠提供一具有有效的線圈重新配置的電氣機器之系統係存在著需求。
本發明係包含一種被纏繞在該定子齒部的周圍的輔助線圈，並且在該輔助線圈中所感應的電壓係被用來控制該些被使用於繞組的重新配置的開關。在該些線圈中所感應的該電壓係根據針對於一給定數量的匝的旋轉的速率而定。為了操作該些重新配置的開關，該電壓必須超過一臨界值，此係超過一轉速來加以達成。用於重新配置的該些開關係被配置成使得它們通常是在一配置中，並且當被激勵時，它們係產生另一繞組配置，此係導致改變的馬達特徵。由於該些馬達特徵需要改變來超過一預設的轉速，所以此係藉由該些輔助線圈激勵該些開關來超過一預設的速率而加以達成。並非是利用針對於速率的感測器來改變切換的配置、或是利用來自該控制器的額外的電流、或是在該控制器上的額外的輸入或輸出埠，本發明係使用在該輔助線圈中所感應的該電壓來操作該些開關。此過程係節省能量以及控制器的修改。
此可被利用在任意的(一體式啟動發電機)ISG系統中，以提供高的起動力矩，並且在高的rpm下產生較小的電壓。再者，其可被利用在任意的動力馬達中，以擴大該馬達的速率範圍。
在來自一轉速感測器的回授之下，來自該控制器的電壓係被用來操作該些重新配置的開關。
本發明是節省能量及控制器的修改之電氣機器，該電氣機器係包括藉由一空氣間隙分開的一轉子以及一定子、被纏繞在該定子的複數個齒部的周圍的主要線圈、以及一或多個連接至該主要線圈的開關，以用於繞組的重新配置。該電氣機器係包含一被纏繞在該定子的該些齒部的周圍的輔助線圈，該一或多個開關係在功能上連接至該輔助線圈，並且該輔助線圈係根據該電氣機器的預設的參數來致能該一或多個開關的切換，以用於繞組的重新配置。在該輔助線圈中所感應的該電壓係被用來控制該些開關，以用於繞組的重新配置。在該些線圈中所感應的該電壓係依據針對於一給定數量的匝的旋轉的速率而定，並且該旋轉的速率是該預設的參數中之一。為了透過該些開關來致能繞組的重新配置，該電壓必須超過一臨界電壓，此係超過該轉子的一預設的轉速來加以達成。用於繞組的重新配置的該些開關係被設置成使得在正常狀況下的繞組配置係不同於在一經激勵的形式下的一繞組配置，因此其係導致轉變的馬達特徵。
該些輔助線圈係串聯連接，並且例如是用於一個產生一三相的電壓之三相的二極體橋的一重新配置的每一相位的所有的齒部係利用一具有六個二極體的三相的橋來操作以提供全波整流，其中三個相位的每一線係有兩個二極體，該電氣機器的該輔助線圈的輸出係連接至一二極體整流器。來自該電氣機器的輔助線圈的三相的電壓的一線圈係連接至其中二極體D2的一陰極連接到二極體D1的一陽極所在的一點。另一線圈係連接至其中二極體D4的陰極連接到二極體D3的陽極所在的一點。另一線圈係連接至其中二極體D6的陰極連接到二極體D5的陽極所在的點。二極體D2、D4、D6的陽極係連接在一起以做成一用於輸出電源的DC負端子的共同的點，並且二極體D1、D3、D5的陰極係連接在一起以形成一用於該輸出電源的DC正端子的共同的點。為了符合該輔助線圈的反電動勢常數Kea ，匝係針對於每一相位而被計算出，藉此產生在該設定的rpm所需的電壓。
該些輔助線圈係串聯連接，並且被纏繞在該些相位的任一個中的至少一齒部上，以產生切換該些開關所必要的電壓。一單相的二極體橋的一重新配置係該些線圈只被纏繞在一相位中，其係被整流及調節至該開關用於切換其狀況所需的電壓。二極體D7、D8、D9、D10係以"串聯對"來加以配置，其中在每一個半週期期間只有兩個二極體導通電流。在供應的正的半週期期間，該二極體D7及D10係串聯導通，而該二極體D8及D9係被反向偏壓，並且該電流係流過該負載。在該供應的負的半週期期間，該二極體D8及D9係串聯導通，但是該二極體D10及D7係切換"關斷的"，因為它們係被反向偏壓，其中電流流過該負載的方向係與稍早為相同的方向。用於閉合該些開關所需的電壓係藉由該電氣機器來加以供應，因而並不需要控制器或是電池來提供該電壓。為了符合該輔助線圈的反電動勢常數Kea ，該些匝係被計算出，並且被纏繞在該些相位的任一個的該齒部的周圍，藉此其係產生在該設定的rpm的所需的電壓。在該輔助線圈中所感應的該電壓係被用來操作該些開關，以用於改變切換的配置。一種兩輪車輛或三輪車輛係設置有如上所主張的電氣機器。
因此，本標的係提供一種節省能量及控制器的修改之電氣機器。該電氣機器係包含藉由一空氣間隙分開的一轉子以及一定子。該主要線圈係被纏繞在該定子的複數個齒部或是一齒部的周圍。一或多個開關係一起連接至該主要線圈，以用於繞組的重新配置。該電氣機器係包含一被纏繞在該定子的該些齒部的周圍的輔助線圈。一或多個開關係在功能上一起連接至該輔助線圈。該輔助線圈係根據該電氣機器的預設的參數來致能該一或多個開關的切換，以用於繞組的重新配置。該預設的參數可以是該轉子的速率。
一種電氣機器(16)係由藉著一空氣間隙分開的一轉子(18)以及一定子(15)所組成的。該轉子(18)係可以相對於該固定的定子(15)繞著該轉子軸旋轉的，其係具有黏貼在該轉子(18)的內表面上的多對的磁鐵。該定子(15)係由槽所組成，而線或是主要線圈(19)係根據繞組配置而透過該些槽來加以纏繞。該繞組配置係依據在該電氣機器(16)中的極與槽的數量而定。該電氣機器(16)可以是一n相的機器，其係具有至少兩個相位的一最小的配置。當電流被施加至被纏繞在該些定子齒部的周圍的線圈時，該些定子齒部係變成一電磁鐵。當該電流被施加在一適當的方向上時，在該些磁鐵極與該些相反的電磁極之間係存在一吸引力。此係產生被施加在該轉子(18)上的力矩。在本發明中，該馬達的定子(15)係由用於每一相位的多個線圈所構成的，而一些開關(s101、s102)係連接在線圈的末端處。該術語'馬達'以及'電氣機器'是可交換使用的。該些開關(s101、s102)係有用於改變該馬達的繞組模式，例如是並聯的路徑的數量。在該馬達配置中的主要線圈(19)以及該些開關(s101、s102)的一個例子係如同在圖1中所展示的。本發明係在該電氣機器(16)中包含一用於切換該些開關的輔助線圈(20)。該輔助線圈(20)(如同在圖2中所示)並不協助力矩的產生，並且其係被纏繞在該定子繞組中的主要線圈(19)之上、或是相鄰該主要線圈(19)。圖2是一範例的交通工具(11)，其係具有一或多個輪(12、13)，其係通俗被稱為兩輪車輛或是三輪車輛。該交通工具(11)係被設置有一電氣機器(16)，其係被安裝到該交通工具(11)的一動力單元(14)之上。在所描繪的實施例中(如同在圖2中所示)，該定子(15)係使得該主要線圈(19)被纏繞在該些定子齒部的周圍，並且亦使得該輔助線圈(20)與該主要線圈(19)分開地被纏繞在該些定子齒部的周圍。該輔助線圈之目的係用以導通該些開關(s101、s102)，該些開關(s101、s102)係被使用於除了產生一旋轉的磁場之外的目的，例如是重新配置在該定子繞組中的線圈。
實施例1：該些輔助線圈係以一串聯配置來加以連接，並且被纏繞在每一相位的所有齒部上。該些開關(s101、s102)可以是繼電器，其可以藉由該電氣機器(16)的輔助線圈(20)所感應的電壓來加以操作。該些開關(s101、s102)只需要在該設定的速率之後運作。在該輔助線圈(20)中所感應的電壓應該能夠符合該開關用於在該設定的速率之後切換所需的電壓。該輔助線圈(20)的匝係被選擇成使得該所需的電壓係只有在該設定的速率之後被產生。該設定的速率是該些開關被導通以擴大該馬達的速率範圍至下一個可能的速率範圍所在的速率。下一個可能的速率範圍是一旦該些開關(s101、s102)被激勵後，在該Ke 的值上受到該繞組的重新配置影響的最小的改變。該重新配置係在此文件的稍後的部分中詳細描述。例如，若導通該些開關所需的電壓是5伏特，則輔助繞組上的充分數量的匝係被纏繞在每一相位上，使得其係在該設定的rpm到達該電壓，並且該些開關(s101、s102)係被閉合，藉此致能該些線圈被重新配置。此係節省能量，因為該輔助線圈(20)係自動且有效地控制該些開關(s101、s102)，而不需要該控制單元的能量。
將被纏繞在該輔助線圈中的匝數量亦依據該電氣機器(16)的幾何以及該些線圈必須被重新配置所在的設定的rpm而定。一數量的匝將會產生該電壓，甚至是在該設定的rpm之前，藉此在需要之前先閉合該些開關(s101、s102)並且擴大該速率範圍。較少數量的匝將不能夠在該設定的rpm產生所需的電壓，因而並不容許該電氣機器(16)來擴大其速率範圍至其下一個可允許的帶。該電氣機器(16)的輔助線圈(20)的反電動勢係依據許多的參數而定，像是極的數量、繞組因數、轉子(18)的外半徑、平均的空氣間隙通量密度、每相位的每極的槽數量、以及匝的數量。由於待被閉合的開關(s101、s102)在該設定的rpm需要5伏特(例如)，因此該電氣機器(16)的輔助線圈(20)的反電動勢可以藉由將待被感應的電壓除以每秒以弧度計的馬達設定的速率而被計算出。該電氣機器(16)的輔助線圈(20)的反電動勢對於該機器的幾何而言是固定的，並且在此例中唯一改變的部分可以是該些匝。為了符合該電氣機器(16)的Kea ，該些匝係針對於每一相位而被計算出，藉此產生在該設定的rpm所需的電壓。Kea 是用於該輔助線圈的反電動勢常數。
考量一情形是其中該電氣機器(16)的無負載的rpm是900rpm。該些開關(s101、s102)係被設定為在作為該設定的速率的850rpm閉合。導通該些開關(s101、s102)所需的電壓是5伏特(例如)。該輔助線圈(20)的反電動勢可以藉由將所感應的電壓除以用rad/s計的無負載的速率而被計算出。因此，該電氣機器(16)的輔助線圈(20)的反電動勢常數將會是5/(2*3.14*850/60)=0.056v/rads-1 。為了達到此所需Kea 的值，由於該幾何(例如，轉子外半徑、平均的空氣間隙通量密度)以及極槽的組合(極的數量、繞組因數、每相位的每極的槽數量)對於該電氣機器(16)而言是固定的，因此唯一的改變是被纏繞在該電氣機器(16)(輔助繞組)上的匝數量。此將會確保符合針對於該850rpm的設定的速率的所需的電壓。當該電氣機器(16)跨過850rpm時，該些開關(s101)及(s102)(如同在圖1中者)(其可以是繼電器)係藉由閉合該些開關來加以激勵，藉此增大該馬達的速率範圍。閉合該些開關(s101)及(s102)的影響係稍後在此文件中加以解說。該些開關(s101、s102)可以利用單一電氣脈衝來加以操作、或是可以個別地加以操作。
理想的馬達在寬的速率帶之下，在起動時需要高的起動力矩。為了產生此起動力矩，該電氣機器(16)最初係被設計成具有較高的Kt 。為了產生較高的Kt ，更大數量的匝是所需的。並非是使得所有的匝成為一具有單一區段的線圈，而是使得一線圈具有多個區段係可能的。這些具有多個區段的線圈係被纏繞在該定子(15)的相同的齒部上。該線圈的每一個區段的開始及結束線係接著被取出，並且藉由開關(s101、s102)來加以連接。在起動期間，線圈的每一個區段係以線圈的第一區段的結束與線圈的下一個區段的開始連接，線圈的第一區段的開始係一起連接至該控制器的相位，並且線圈的最後一個區段的結束線係連接至接地的此種方式來加以連接。於是，每一相位係具有更大數量的以相關彼此的一串聯配置來連接的匝。為了增大馬達驅動模式的速率範圍至下一個最低的可能的極限，該些開關配置係根據線圈的區段以及在整個區段中的匝而被激勵，以使得有某些線圈的區段並聯連接，並且某些線圈的區段是串聯的。該電氣機器(16)係被容許運作在該操作範圍，使得電阻係被降低，並且其可以便利地被操作在該帶的最高的效率下。再者，該些速率帶係藉由開關的配置而被增大，以減少該些匝並且增加該線圈的並聯的區段，以確保該電氣機器(16)藉由所有可能的開關組合而總是接近最大的效率範圍來加以操作。
在一例如是如同在圖1中的三個的奇數區段的線圈中，開關(s101)以及(s102)在正常的操作中是開路的，所有的線圈區段都以一串聯配置來加以連接。串聯配置的匝越多則給出一越高的Kt 。在該設定的速率之後，該些開關(s101、s102)係藉由在該機器(16)中所感應的電壓來加以閉合。該些線圈區段現在是並聯連接的，此係降低該電氣機器(16)的電阻，藉此改善該機器的效率。該三個線圈區段現在是並聯連接的，此係減少匝，藉此增加無負載的速率以及該馬達的操作範圍。該並聯的組合亦提供較小的電阻。該馬達的效率亦被移位至曲線的右側，此係改善該系統效率。
實施例2：該些輔助線圈亦可以串聯連接並且被纏繞在每一相位中的至少一齒部上，以產生切換該些開關(s101、s102)所必要的電壓。在此例中，所有在該設定的速率產生該電壓所需的匝都被纏繞在每一相位中的單一齒部上。此係維持該電氣機器(16)的Kea 與該先前的例子中相同的值。該些開關(s101、s102)可以是繼電器，其可以藉由從該電氣機器(16)的輔助線圈(20)感應的電壓來加以操作。該些開關(s101、s102)是只有在該設定的速率之後才需要運作的。在該輔助線圈(20)中所感應的電壓應該能夠符合該開關用於在該設定的速率之後切換所需的電壓。在該輔助線圈(20)中的匝係被選擇成使得該所需的電壓係只有在該設定的速率之後才被產生。該設定的速率是該些開關(s101、s102)被導通以擴大該馬達的速率範圍至下一個可能的速率範圍所在的速率。該下一個可能的速率範圍是一旦該些開關被激勵後，在該Ke 的值上受到該繞組的重新配置影響的最小的改變。該重新配置係在此文件的稍後的部分中詳細描述。例如，若導通該些開關(s101、s102)所需的電壓是5伏特，則充分數量的匝(輔助繞組)係被纏繞在每一相位的齒部上，使得其係在該設定的rpm到達該電壓，並且該些開關係被閉合，藉此致能該些線圈被重新配置。
將被纏繞在該些輔助線圈中的匝數量亦至少部分依據該電氣機器(16)的幾何以及該些線圈必須被重新配置所在的設定的rpm而定。更多的匝數量將會產生該電壓，甚至是在該設定的rpm之前，藉此在需要之前先閉合該些開關(s101、s102)，並且擴大該速率範圍。較少數量的匝將不能夠在該設定的rpm產生所需的電壓，因而並不容許該電氣機器(16)來擴大其速率範圍至其下一個可允許的帶。該電氣機器(16)的反電動勢係依據許多的參數而定，像是極的數量、繞組因數、轉子的外半徑、平均的空氣間隙通量密度、每相位的每極的槽數量、以及匝的數量。由於待被閉合的開關(s101、s102)在該設定的rpm需要5伏特(例如)，因此該電氣機器(16)的反電動勢可以藉由將待被感應的電壓除以用rad/s計的馬達設定的速率而被計算出。該電氣機器(16)的反電動勢對於該機器的幾何而言是固定的，因而在此例中唯一改變的部分可以是該些匝。為了符合該電氣機器(16)的Kea ，該些匝係針對於每一相位而被計算出，藉此產生在該設定的rpm所需的電壓。
實施例3：該些輔助線圈亦可以串聯連接並且被纏繞在該些相位的任一個中的至少一齒部上，以產生切換該些開關(s101、s102)所必要的電壓。在此例中，所有在該設定的速率產生該電壓所需的匝都被纏繞在該些相位的任一個中的單一齒部上。此係維持該電氣機器(16)的Kea 與該先前的例子中相同的值。該些開關(s101、s102)可以是繼電器，其可以藉由從該機器的輔助線圈(20)感應的電壓來加以操作。該些開關(s101、s102)是只有在該設定的速率之後才需要運作的。在該輔助線圈(20)中所感應的電壓應該能夠符合該開關用於在該設定的速率之後切換所需的電壓。在該輔助線圈(20)中的匝係被選擇成使得該所需的電壓係只有在該設定的速率之後才被產生。該設定的速率是該些開關(s101、s102)被導通以擴大該馬達的速率範圍至下一個可能的速率範圍所在的速率。該下一個可能的速率範圍是一旦該些開關(s101、s102)被激勵後，在該Ke 的值上受到該繞組的重新配置影響的最小的改變。該重新配置係在此文件的稍後的部分中詳細描述。若導通該些開關所需的電壓是5伏特，則充分數量的匝(輔助繞組)係被纏繞在該些相位的任一個中的一齒部上，使得其係在該設定的rpm到達該電壓，並且該些開關(s101、s102)係被閉合，藉此致能該些線圈被重新配置。
將被纏繞在該些輔助線圈中的匝數量亦依據該電氣機器(16)的幾何以及該些線圈必須被重新配置所在的設定的rpm而定。更多的匝數量將會產生該電壓，甚至是在該設定的rpm之前，藉此在需要之前先閉合該些開關(s101、s102)，並且擴大該速率範圍。較少數量的匝將不能夠在該設定的rpm產生所需的電壓，因而並不容許該電氣機器(16)來擴大其速率範圍至其下一個可允許的帶。該機器(16)的反電動勢係依據許多的參數而定，像是極的數量、繞組因數、轉子的外半徑、平均的空氣間隙通量密度、每相位的每極的槽數量、以及匝的數量。由於待被閉合的開關(s101、s102)在該設定的rpm需要5伏特(例如)，因此該電氣機器(16)的反電動勢可以藉由將待被感應的電壓除以用rad/s計的馬達設定的速率而被計算出。該電氣機器(16)的反電動勢對於該機器的幾何而言是固定的，因而在此例中唯一改變的部分可以是該些匝。為了符合該電氣機器(16)的Kea ，該些匝係針對於該些相位的任一個而被計算出，並且其係被纏繞在該齒部的周圍，藉此產生在該設定的rpm所需的電壓。
如同在圖3中所示，由三相的二極體橋所構成的電子電路係在前兩個實施例的情形中加以連接，因為所產生的電壓將會是三相的ac，其必須整流及調節至該開關用於切換其狀況所需的電壓。用於這些三相的電路的整流器必須使用一個三相的橋，其係具有六個二極體D1、D2、D3、D4、D5、D6以提供全波整流，其中該三相位的每一線各有兩個二極體，D1及D2、D3及D4、D5及D6。圖3係展示一個三相的橋式整流器的電路圖。從此圖來看，必須注意到的是該電氣機器(16)的輔助線圈(20)的輸出係被展示連接至該二極體整流器。來自該電氣機器(16)的輔助線圈(20)的三相的電壓的線圈A係連接至其中二極體D2的陰極連接到二極體D1的陽極之點。線圈B係連接至其中二極體D4的陰極連接到二極體D3的陽極之點，並且線圈C係連接至其中二極體D6的陰極連接到二極體D5的陽極之點。二極體D2、D4及D6的陽極係連接以提供一用於該輸出電源的DC負端子之共同的點。二極體D1、D3及D5的陰極係連接以提供一用於該輸出電源的DC正端子之共同的點。
一由單相的二極體橋所構成的電路係被展示在圖4中，其係被使用在該第三實施例的情形中，因為該些線圈係只被纏繞在一相位上，並且可被整流及調節至該開關用於切換其狀況所需的電壓。標示為D7、D8、D9、D10的四個二極體係以"串聯對"來加以配置，使得在每一個半週期期間只有兩個二極體導通電流。在該供應的一正的半週期期間，二極體D7及D10係串聯導通，而二極體D8及D9是被反向偏壓的，因而該電流係如同在以下所示地流過該負載。在該供應的一負的半週期期間，二極體D8及D9係串聯導通，但是二極體D10及D7係切換"關斷的"，因為它們現在是被反向偏壓的。該電流係在如同之前的相同的方向上流過該負載。
在此例中，用於閉合該些開關(s101、s102)所需的電壓係由該機器(16)所提供，因而其並不需要該控制器或是電池來提供該電壓。
11‧‧‧交通工具
12、13‧‧‧輪
14‧‧‧動力單元
15‧‧‧定子
16‧‧‧電氣機器
18‧‧‧轉子
19‧‧‧主要線圈
20‧‧‧輔助線圈
s101‧‧‧開關
s102‧‧‧開關
圖1係描繪在該定子中具有一奇數區段的線圈之電子電路。當該些開關被操作時，該馬達繞組係獲得重新配置以具有一較寬的操作速率帶。 圖2係描繪具有一電氣機器的交通工具，該電氣機器係具有根據本標的之一實施例的一輔助線圈。 圖3係描繪具有一個三相的二極體橋的電子電路。 圖4係描繪具有單相的二極體橋的電子電路。

Claims (9)

  1. 一種節省能量及控制器的修改之電氣機器(16)，該電氣機器(16)係包括： 一轉子(18)以及一定子(15)，其係藉由一空氣間隙來加以分開； 主要線圈(19)，其係被纏繞在該定子(15)的複數個齒部的周圍；以及 一或多個開關(s101、s102)，其係連接至該主要線圈(19)以用於繞組的重新配置，其中： 該電氣機器(16)係包含一被纏繞在該定子(15)的該些齒部的周圍的輔助線圈(20)，該一或多個開關(s101、s102)係在功能上連接至該輔助線圈(20)，並且該輔助線圈(20)係根據該電氣機器(16)的預設的參數來致能該一或多個開關(s101、s102)的切換，以用於繞組的重新配置。
  2. 如申請專利範圍第1項之電氣機器(16)，其中在該輔助線圈(20)中所感應的電壓係被用來控制用於繞組的重新配置的該些開關(s101、s102)。
  3. 如申請專利範圍第1項之電氣機器(16)，其中在該些線圈中所感應的該電壓係依據針對於一給定數量的匝的旋轉的速率而定，並且該旋轉的速率是該預設的參數中之一。
  4. 如申請專利範圍第1項之電氣機器(16)，其中為了透過該些開關(s101、s102)來致能繞組的重新配置，該電壓必須是超過一臨界電壓，此係超過該轉子(18)的一預設的轉速來加以達成。
  5. 如申請專利範圍第1項之電氣機器(16)，其中用於繞組的重新配置的該些開關(s101、s102)係被設置成使得在正常狀況下的繞組配置係不同於在一經激勵的形式下的一繞組配置，因此其係產生轉變的馬達特徵。
  6. 如申請專利範圍第1項之電氣機器(16)，其中該些輔助線圈係串聯連接，並且例如是用於一個產生一三相的電壓之三相的二極體橋的一重新配置的每一相位的所有的齒部係， (i)利用一具有六個二極體(D1、D2、D3、D4、D5、D6)的三相的橋來操作以提供全波整流，其中三個相位的每一線係有兩個二極體(D1及D2、D3及D4、D5及D6)； (ii)該電氣機器(16)的輔助線圈(20)的輸出係連接至一二極體整流器； (iii)來自該電氣機器(16)的輔助線圈(20)的三相的電壓的一線圈A係連接至其中二極體D2的一陰極連接到二極體D1的一陽極所在的一點； (iv)一線圈B係連接至其中二極體D4的陰極連接到二極體D3的陽極所在的一點； (v)一線圈C係連接至其中二極體D6的陰極連接到二極體D5的陽極所在的點； (vi)二極體(D2、D4、D6)的陽極係連接在一起以做成一用於輸出電源的DC負端子的共同的點，並且二極體(D1、D3、D5)的陰極係連接在一起以形成一用於該輸出電源的DC正端子的共同的點；以及 (vii)為了符合該輔助線圈(20)的反電動勢常數Kea ，匝係針對於每一相位而被計算出，藉此產生在該設定的rpm所需的電壓。
  7. 如申請專利範圍第1項之電氣機器(16)，其中該些輔助線圈係串聯連接，並且被纏繞在該相位的任一個中的至少一齒部上，以產生切換該些開關(s101、s102)所必要的電壓，用於一單相的二極體橋的一重新配置係， (i)該些線圈只被纏繞在一相位上，其係被整流及調節至該開關用於切換其狀況所需的電壓； (ii)二極體(D7、D8、D9、D10)係以"串聯對"來加以配置，其中在每一個半週期期間只有兩個二極體導通電流； (iii)在供應的一正的半週期期間，該二極體(D7)及(D10)係串聯導通，而該二極體(D8)及(D9)係被反向偏壓，並且該電流係流過該負載； (iv)在該供應的一負的半週期期間，該二極體(D8)及(D9)係串聯導通，但是該二極體(D10)及(D7)係切換"關斷的"，因為它們係被反向偏壓，其中電流流過該負載的方向係與稍早為相同的方向； (v)用於閉合該些開關(s101、s102)所需的電壓係藉由該電氣機器(16)來加以供應，因而並不需要控制器或是電池來提供該電壓；以及 (vi)為了符合該輔助線圈(20)的反電動勢常數Kea ，該些匝係被計算出，並且被纏繞在該些相位的任一個的該齒部的周圍，藉此其係產生在該設定的rpm的所需的電壓。
  8. 如申請專利範圍第1項之電氣機器(16)，其中在該輔助線圈(20)中所感應的該電壓係被用來操作該些開關(s101、s102)，以用於改變切換的配置。
  9. 一種兩輪車輛或三輪車輛(11)，其係設置有如申請專利範圍第1至8項中任一項的電氣機器(16)。
TW107104610A 2017-02-13 2018-02-09 用於電氣機器的輔助線圈 TWI770116B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
IN201741005098 2017-02-13
IN201741005098 2017-02-13

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201841454A true TW201841454A (zh) 2018-11-16
TWI770116B TWI770116B (zh) 2022-07-11

Family

ID=63107961

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW107104610A TWI770116B (zh) 2017-02-13 2018-02-09 用於電氣機器的輔助線圈

Country Status (2)

Country Link
TW (1) TWI770116B (zh)
WO (1) WO2018146604A1 (zh)

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005354807A (ja) * 2004-06-10 2005-12-22 Yaskawa Electric Corp 永久磁石同期電動機
US7746025B2 (en) * 2005-02-14 2010-06-29 Lg Electronics Inc. Variable speed motor
JP5305753B2 (ja) * 2008-06-20 2013-10-02 株式会社東芝 永久磁石式回転電機
US7911175B2 (en) * 2008-08-18 2011-03-22 Emerson Electric Co. Two speed induction motor with tapped auxiliary winding
US20110187307A1 (en) * 2010-02-04 2011-08-04 Hamilton Sundstrand Corporation Multi-speed induction motor
WO2012047886A2 (en) * 2010-10-04 2012-04-12 Evantage Limited Electric motor having windings operable in parallel and/or series, and related methods

Also Published As

Publication number Publication date
TWI770116B (zh) 2022-07-11
WO2018146604A1 (en) 2018-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5216686B2 (ja) 永久磁石形発電機
US8618760B2 (en) Electrical machine
EP3376650A1 (en) Permanent magnet starter-generator with magnetic flux regulation
KR101154022B1 (ko) 전동기
JP5065902B2 (ja) 電気機械の飽和制御
EP2782226B1 (en) Flux controlled PM electric machine rotor
KR100780018B1 (ko) 전동 및 발전 기능을 복합 구비한 시스템
US9106122B2 (en) Single phase switched reluctance machine with short flux path
JP6446932B2 (ja) 回転電機
CN104242521B (zh) 一种双模电动发电机
WO2009056879A1 (en) Permanent magnet reluctance machines
JP2011512776A (ja) ハイブリッド励磁式ロータを有する電気機械
JPH11514195A (ja) 界磁弱化（又は増強）機能を備えた二重突極永久磁石機械
JP2009303471A (ja) 永久磁石式発電機の制御装置
US20090322176A1 (en) Synchronous motor with rotor having suitably-arranged field coil, permanent magnets, and salient-pole structure
JP5543186B2 (ja) スイッチドリラクタンスモータ駆動システム
JP2015509697A (ja) 同期式の電気機械
GB2468695A (en) A stator assembly incorporating permanent magnets and wound field poles for an inductor machine.
GB2454171A (en) Reluctance machines or the inductor type with permanent magnets integrated into the stator
WO2016067634A1 (ja) 定電流制御によるモータ駆動システム
TWI770116B (zh) 用於電氣機器的輔助線圈
JP2004509599A (ja) 電気機械
JP2019193352A (ja) 回転電機
Tanujaya et al. Design a novel switched reluctance motor for neighborhoods electric vehicle
JP2001025286A (ja) Ｓｒモータ

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees