專利名稱：電子換向型高效電動機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電子換向型高效電動機。
電子換向型高效電機，下文稱為ECM，用脈沖調(diào)制且一般以超聲波頻率操作，伴隨著非常大紋波電流脈沖的吸收。在供電電線中不使用昂貴和笨重的L-C濾波器，傳導和輻射的電干擾級會大于當前規(guī)則所允許的。為了降低成本，所述濾波器可以用一個有源型的代替，以便能夠隔離由電動機從電池電流吸收的電流。就成本和性能而論，一種已知和特別有效的工具是，在電池與ECM之間插入一個用根據(jù)從ECM產(chǎn)生的控制信息CFB的RFB進行電流控制的升壓轉(zhuǎn)換器，控制信息CFB用已知的方法與一個輸入的速度Vset相比較。所述轉(zhuǎn)換器的特征在于用大于Vb的Vc操作，從電池吸收具有如希望的一樣小的紋波的、基本上連續(xù)的電流(具有恒定的傳輸功率)，這是用已知方法通過選定電感器L和切換頻率來實現(xiàn)的。電流ib的波形表示在圖2中，圖2表示與操作有關(guān)的典型時間1/T是切換頻率，Ton和Toff是電子電源開關(guān)P(

圖1)的通斷時間；還表示的是疊加在平均吸收電流上的紋波和由ip與iD之和組成的合成量ib，iD由電容器C積分以提供向ECM供電的i2(來自基本上連續(xù)的Vc)。
本發(fā)明的目的在于，基本上根據(jù)從電池吸收的電流的波形實現(xiàn)圖1電路的可操作性，同時通過取消電感L和開關(guān)P顯著地減小成本和體積。雖然從操作的觀點看不可能取消這些元件，但本發(fā)明提出了一種方案，該方案利用對于ECM的正常操作已經(jīng)存在的ECM的某些開關(guān)和某些繞組，同樣實現(xiàn)開關(guān)P和電感L的功能。
根據(jù)本發(fā)明用一種電子換向型高效電動機實現(xiàn)這一目的，該電動機包括一個單定子單元和一個單轉(zhuǎn)子單元，其特征在于包括一個第一子電機和一個第二子電機，其中-所述第一子電機由一個電壓源供電，并與一個用來測量從所述供電線吸收的電流的傳感器相連；所述第一子電機包括至少兩個其特征在于串聯(lián)連接的一個電感、一個電阻、一個感生電動勢和一個開關(guān)的繞組。
-所述第二子電機由一個電容器供電，該電容器以一個受控電壓充電；-為所述第一繞組的每一個提供了一個二極管，使其諸極的一個連接到各自繞組的端部，各自繞組連接到開關(guān)上，而剩余的極連接到如此以受控電壓充電的電容器的端部之一上；-第一子電機是脈沖調(diào)制驅(qū)動的，并通過經(jīng)所述二極管以該電壓充電的電容器，實現(xiàn)向該子電機供電的功能。
下文參照附圖描述本發(fā)明的電機，在附圖中圖1是已知類型電動機的電路圖；圖2表示通過圖1電動機的電流波形；圖3是根據(jù)本發(fā)明的電動機的基本電路圖；圖4和5是形成本發(fā)明的電動機的兩種電磁結(jié)構(gòu)；圖6是本發(fā)明的電動機的專用電路圖；圖7表示本發(fā)明的電動機的相電動勢；圖8是對應于圖6的簡化電路圖；圖9是本發(fā)明電機的另一個電路圖；圖10是波形圖；圖11是本發(fā)明裝有保護裝置的電動機的電路圖；圖12和13是另外的波形圖；及圖14是用于本發(fā)明電動機的一個另外電路的電路圖。
基本上根據(jù)本發(fā)明，圖1的電感L和開關(guān)P集成進一種適當結(jié)構(gòu)的ECM中，受到控制并被定尺寸，以便把有源濾波器的功能加到其電動機的功能上，從而用其本身覆蓋圖1電路的整個可操作性。本發(fā)明(圖3)提出的ECM的第一特征在于，它作為兩個子電機操作，這兩個子電機機械地把其作用結(jié)合在ECM的同一轉(zhuǎn)子處，而在電氣上作為兩個分離的電機操作和受到控制。第一個，下文稱之為M1，由電池以電壓Vb供電，而第二個，下文稱之為M2，由通過如下描述的M1的操作把一個電容器C充電到電壓Cc來供電。該方案由連接到電容器C上的快速二極管D實現(xiàn)，如圖3中所示。還表示了輸入速度Vset和霍爾位置傳感器的信號。
第二特征在于，為了同時實現(xiàn)圖1的電感L和開關(guān)P的功能，必須把子電機M1設計成一種帶有兩個或多個繞組(取決于被確定的相數(shù)和并聯(lián)供電的繞組數(shù))的單極結(jié)構(gòu)，使繞組之間的磁耦合盡可能地松。為其正常PWM驅(qū)動已經(jīng)提出的其繞組的電感和開關(guān)P提供了圖1的L和P功能。
第三特征在于，子電機M2可能具有與子電機M1不同的相數(shù)和繞組數(shù)，在其繞組之間有任意的磁耦合，但與M1的繞組磁隔離。
第四特征在于，M2的驅(qū)動器完全獨立于M1的驅(qū)動器。因此它可以是單極的、橋接的、線性的或PWM類型的，并且其特征在于，具有一種保證在所有的操作條件下由M1的操作感生的經(jīng)二極管D的電流完全由M2吸收的控制功能(例如在Vc上的控制反饋)。不限制上述操作原理的一般性，為了更好地分類和為了提供主設計原理，將參考兩相電池供電的永磁式單極無刷電動機。
通過非限制性實例，在圖4和5中表示實現(xiàn)上述磁耦合條件的電磁結(jié)構(gòu)。
特別是，對于相同的標稱EMC操作條件和相同的極數(shù)，圖5的結(jié)構(gòu)具有較低的相電感和較小的去磁反作用(圖4結(jié)構(gòu)去磁反作用的1/3)。
實現(xiàn)所述原理(圖1和圖3)的專用電路表示在圖6中。為了完成控制電子線路，除了已經(jīng)描述的之外，它還包括在超過開關(guān)P2允許的VDSS的過電壓時用于通過已知電路(箝位電路)完成一種保護的兩個信號Vm2。后者與其他電路細節(jié)一起是已知的，而不形成本發(fā)明思想的部分，因此下文將不再提及。選擇的兩相結(jié)構(gòu)例如是具有作為兩個單相電機供電(以全半波)的四個單極繞組的已知類型。第一單相電機(包括相1和相3)包括子電機M2的作用，并以Vc供電。每相的電動勢(eF1、eF2、eF3、eF4)表示在圖7中，其中能看到他們的電相位相差90度。
磁結(jié)構(gòu)，在子電機M1的每個繞組(在圖4、5和6中標為相1和相3)中由電流產(chǎn)生磁通的位置必須是這樣的，保證這些繞組的電感盡可能相互隔離以防止在以驅(qū)動順序在一個繞組與下一個之間切換期間的吸收電流間隙(在兩個之間存在互感時一個已知的問題)，并且保證與M2繞組的電感耦合是臨界的。這通過非纏繞的隔離器齒(用Td表示)的存在和在物理分開的齒上纏繞兩相(相1和相3)來實現(xiàn)(見圖4和5)。當所述M2繞組通過已知方法(例如，Hall位置傳感器的適當譯碼)與永久電動勢半波嚙合時，還作為產(chǎn)生主動轉(zhuǎn)矩的電動機操作。磁結(jié)構(gòu)，在子電機M2的每個繞組(在圖4、5和6中標為相2和相4)中由電流產(chǎn)生磁通的位置必須保證在這種情況下，在他們之間有非常緊密的磁耦合，能夠在切換期間以最小的損失經(jīng)二極管D2傳遞存儲的磁能量(從停止導電的繞組到開始導電的繞組)。這通過把所述相纏繞在相同齒上實現(xiàn)(見圖4和5)。
當兩個子電機并聯(lián)操作以提供希望的機械功率時，這樣定他們的尺寸一般是有益的至少在標稱條件下，把供給的機械功率和損失劃分成相等的部分。
用于所述操作點的(n)的設計數(shù)據(jù)是Pmech(n)機械功率RPM(n)速度η(n)效率Vb供給速度已知用來構(gòu)造電機所選的設計數(shù)據(jù)、幾何形狀和材料，用已知方法能預計鐵損、通風損耗和摩擦損耗Pfe、v、a(n)。
選擇RFB的值，從而使跨過它的電壓降作為第一近似認為可以忽略，從而為了簡化計算，把二極管模擬為帶有一個等于Rpi的串聯(lián)電阻器的理想二極管(見圖8)。
舉例來說，對于圖8的電機，能使用圖6所示的等效方案，圖8表示用來定兩個電機尺寸的基本元件，這些元件是Lf1，M1的每個繞組的電感Rf1，M1的每個繞組的電阻Ef1，在M1的每個繞組的標稱速度時每半波的平均電動勢Rp1，用于M1的每個繞組的電源開關(guān)(例如，MOSFET)的內(nèi)電阻。
圖8還表示用于M2的相應元件。
必須按如下設計兩個子電機(M1)和(M2)。子電機M1的尺寸
i1(n)可以從下式得出η(n)＝Pmech(n)/Vb(n)i1(n)所以il(n)＝Pmech(n)/Vb(n)η(n)(式1)式1以及成本考慮和開關(guān)P1的其他已知操作方面一起能使其類型被確認，并因此Rp1有資格作為一個數(shù)據(jù)項。已經(jīng)確認了il(n)和Rp1，就能得到Ef1(n)、Ef1(1000)和Rf1(n)。由已知的關(guān)系Pgap＝Pmech+Pfe、v、a(n)＝E·I，并且記住必須把功率相等地分配在電機M1與M2之間，對于M1Ef1(n)il(n)＝[Vb(n)il(n)η(n)+Pfe、v、a(n)]/2因此Ef1(n)=12[Vb(n)η(n)+Pfe,v,a(n)]]]>用式1代替il(n)給出Ef1(n)=12Vb(n)η(n)+{1+Pfe,v,a(n)/Pmech(n)]]]>(式2a)由于Pfe、v、a(n)與Pmech(n)相比可忽略，(式2a)能重寫成Efl(n)≈12Vb(n)η(n)]]>(式2b)由此能得到Ef1(1000)如下Ef1(1000)＝[Ef1(n)/RPM(n)]·1000 (式3)所以用已知公式能計算繞組的匝數(shù)和Lf1的值。為了得到Rf1(n)，能使用能量平衡，其中電機M1吸收總功率的50％。因此[Ef1(n)+(Rf1+Rp1)i1(n)]i1(n)=12Vb(n)i1(n)]]>給出Ef1(n)+(Rf1+Rp1)i1(n)=12Vb(n)]]>由此Rf1＝[Vb(n)/2-Ef1(n)]/il(n)-Rp1(式4)子電機M2的尺寸把Ton和Toff分別定義為開關(guān)P1的通斷時間T＝Ton+Toff，D＝Ton/T，Toff/T＝(1-D)。
不管電容器C的電壓Vc，能由總是有效的關(guān)系得到其充電電流i2＝i1Toff/T＝i1(1-D)在正常操作點處的關(guān)系能寫為i2(n)＝i1(n)(1-D(n)) (式5)
現(xiàn)在能得到對于其各自特征元件在M1與M2之間的關(guān)系。記住相等功率的條件，那么Ef2(n)·i2(n)＝Ef1(n)·i1(n)所以Ef2(n)＝Ef1(n)·i1(n)/i2(n)并且最后Ef2(n)＝Ef1(n)/(1-D(n)) (式6)同時記住相等消耗功率的條件，那么Rf2(n)·i2(n)2＝Rf1(n)·i1(n)2所以Rf2(n)＝Rf1(n)·(i1(n)/i2(n))2并且最后Rf2(n)＝Rf1(n)/(1-D(n))2(式7)唯一知道的是D(n)，由下式能得到Δi1、Ton＝Δi1、Toff由此，已經(jīng)假定RD＝Rp1(Vb-[Ef1+(Rf1+Rp1)i1])Ton/Lf1T＝(Rp1i1+Vc-[Vb-(Ef1+Rf1i1)])Toff/Lf1T(式8)代入A＝Vb-[Ef1+(Rf1+Rp1)i1]，那么D＝(Vc-A)/Vc(式9)所以，記住(式4)，1-D(n)＝Vb(n)·Vc(n)/2 (式10)由此看到已經(jīng)固定Vb，由Vc(n)明確地定義(1-D(n))。
三個保證條件以助于明確定義Vc(n)。這些條件是條件1為了使電流不經(jīng)子電機M1的該繞組循環(huán)，電機M1的電動勢、由于電機M1的繞組之間和這些繞組與子電機M2的那些繞組之間的不希望耦合產(chǎn)生的運動部分Ef1(n)和變壓器部分Em1(n)之和，會對機械功率的產(chǎn)生產(chǎn)生不利影響，跨過連接到所述繞組上的電源開關(guān)P1off的電壓VDS1(off)必須小于跨過電容器C的電壓。僅以這種方式能相反地偏振二極管D1(off)，并因此電流不能從中通過。因此必須滿足如下條件(見圖8和圖9)Vc(n)≥VDS1(off)＝Vb(n)+Ef1(n)+Em1(n)(條件1)
條件2當在其中連接到其上的子電機M2的該繞組是無源的時間間隔期間，出現(xiàn)跨過電源開關(guān)P2的最大電壓VDS2(off)時，那么VDS2(off)＝Vc(max)+Ef2(max)＝2Vc(max)；所以為了不超過電源開關(guān)P2的擊穿電壓VDSS2，必須滿足如下條件2Vc(max)≤VDSS2(條件2)條件3記住-在子電機M2繞組之間的耦合必須如所述的那樣盡可能的高；-在子電機M2繞組之間切換期間經(jīng)D2發(fā)生的磁能量傳遞損耗越小，供電電壓與瞬時過電壓Vts2(off，t)之差越大，供電電壓在這種情況下是Vc，當電源開關(guān)P2斷開時跨過電源開關(guān)P2出現(xiàn)瞬時過電壓Vts2(off，t)(所述箝位電路使之盡可能接近VDSS2)；-電容器C的成本隨其額定電壓升高而增大；顯然Vc(n)必須盡可能地低(條件3)。
在實際中給出Ef1(n)+Em1(n)≈12Vb(n)]]>那么(見(條件1))Vc(n)≈32Vb(n)]]>(式11)由(式10)和(式11)同樣得到如下i2(n)＝i1(n)/3(式12.1)Ef2(n)＝3Ef1(n)(式12.2)Rf2(n)＝32Rf1(n)(式12.3)Rp2(n)＝32Rp1(n)(式12.4)從結(jié)構(gòu)觀點看，明確確定子電機M2尺寸的式12.1-12.4表示了感興趣的方面，即對于兩個子電機，能使用相同橫截面的導線，對于兩個子電機并聯(lián)的導線根數(shù)不同。
如果lm是對于兩個子電機的所有繞組相同的平均匝長，Sc1是子電機M1每個繞組的導線橫截面，而Sc2是子電機M2每個繞組的導線橫截面，那么Rf1＝ρ(lmNs1)/Cc1(式13.1)Rf2＝ρ(lmNs2)/Cc2(式13.2)由(式12.2)給出，能推導出子電機M1每個繞組的匝數(shù)Ns1必須是子電機M2每個繞組的匝數(shù)Ns2的1/3Ns1＝1/3·Ns2(式13.3)由(式12.3)和(式13.1-13.3)ρ(lm·Ns2)/Sc2＝32ρ(lm·Ns1)/Sc1＝32ρ(lm·Ns2/3)/Sc1所以Sc1＝3Sc2(式14)后者表示通過并聯(lián)定位橫截面與用于子電機M1繞組的單根導線橫截面相同的三根導線能形成子電機M1的繞組。一種在固定頻率處的PWM控制對策通常在圖1所示類型的升壓轉(zhuǎn)換器上實現(xiàn)。給出，如在發(fā)明思想描述中所分類的那樣，由作為感生電動勢的位置的繞組實現(xiàn)圖1電感器L的功能，上述之類的對策難以把電池電流紋波包含在預定的極限范圍內(nèi)。為此，采用的控制對策是磁滯類型的，僅作用在子電機M1的接通相上，并且按照已知的方法，把由ECM吸收的電流，如經(jīng)電阻器RFB測量的那樣，保持在預定最大和最小值的范圍內(nèi)，以便使紋波盡可能象希望的一樣小，與涉及所用切換裝置的技術(shù)狀態(tài)的技術(shù)限制相容。這自然意味著子電機M1的電源開關(guān)的切換頻率沒有設置，而直接與其電氣參數(shù)(電感、電動勢、供給電壓)有關(guān)。方便的是，對于跨過電容器C的電壓Cc使用一種控制對策，用于每個輸出轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)動速度條件的電容器C滿足所述的(條件1)，同時由已知方法把Vc與VDS1(off)之差保持得象希望的那樣小。所述對策使電池電流能夠在子電機M1的繞組切換期間完全受到控制。如果在子電機M1的繞組切換期間發(fā)生切斷相的電流下降得比接通相的電流增大得快，則電流不會低于最小設置值，如果相反當切斷一相時的電流下降得比接通相的電流增大得慢，則這種控制把電流保持在預定極限范圍內(nèi)。為了得到這種條件，必須在切換期間使Ef1的平均值，稱為Ef1，avg，是這樣的以致于Vb-Ef1，avg＞Vc-(Vb-Ef1，avg)
由于Vc≈
Vb，所以必要的是Ef1，avg＜0.25Vb。
給出這通過簡單地預先考慮切換來實現(xiàn)(對子電機M2的操作已經(jīng)是必要的，并且容易完成)，所以無論如何吸收的電流紋波都是容易控制的。一個用來消除傳導的和輻射的電氣干擾的濾波器方便地設置在ECM供電線中(見圖11)，并且比不采用本發(fā)明思想的ECM所需的成本低、尺寸小。保護電池供電的ECM的最簡單方法是連接一個與操作繼電器串聯(lián)的功率二極管。除了成本高和體積大之外，這個二極管還引入一個電壓降(一般為0.7伏特)，所以降低了EM效率(對于相同的吸收功率)。鍵控操作的操作繼電器必須承受的接通電流如此之大以致于要求不能接受的過大尺寸。根據(jù)圖11所示的電路圖，ECM不是由電池經(jīng)電子控制單元ECU控制的繼電器RL直接供電。一個低功率二極管Dp和一個鎮(zhèn)流電阻器Rz如圖11那樣連接。給出控制繼電器RL的電子控制單元是經(jīng)Dp鍵控供電的，保護ECM免受極性顛倒。鎮(zhèn)流電阻器Rz延長了當操作啟動開關(guān)時，給電容器C和CF充電的電流脈沖的持續(xù)時間，從而限制了電容器經(jīng)受的dV/dt程度，并防止了破壞性電流通過開關(guān)。電子控制單元ECU測量跨過電阻器Rz的電壓，并且僅當該電壓，并因而是接通電流，不低于預定的安全值時，使繼電器RL動作。
參照式(11)Vc≈3/2Vb，有一些其中必須使Vc＞3/2Vb的情形(例如，為了降低經(jīng)電容器C的電流有效值，為了降低經(jīng)子電機M2的開關(guān)的電流等等)。在這種情形下可能發(fā)生的是，在子電機M1的相轉(zhuǎn)換期間，斷開相中的電流下降得比接通相中的電流增大的快電池電流將落到規(guī)定的公差帶之外。
為了避免電池電流的下降，必須添加一個電子電路(圖14)以控制切斷相中的電流。如下面描述的那樣，這通過以下方式實現(xiàn)人為地延長子電機M1每一相的導通間隔，把同正?？刂谱与姍CM1的相的PWM信號求邏輯與的一個時鐘信號送到相應MOSFET的門，以便把電池電流保持在規(guī)定的公差帶內(nèi)。以這樣一個值控制相電流相對于時間的減小(斜率)，以避免電池電流落到上述的公差帶之外。
當相電流到零時，邏輯線路保持MOSFET明確地斷開。對于子電機M1的兩相的一個(命名為1)將解釋電路的動作，只要輔助電路用于其他。
參照圖12和13，讓相1斷開。
VD1＝在MFT1的漏極處的電壓Vc＝跨過電容器C的電壓clock＝工作周期小于pwm信號的50％工作周期且頻率值至少大于pwm信號頻率的三倍的方波hall＝接通相1的Hall效應傳感器信號pwm＝正?？刂谱与姍CM1的相以便把電池電流保持在規(guī)定公差帶內(nèi)的信號。
當HALL下降到<低>時，MFT1斷開(瞬時)，VD1變得高于Vc，b1走到<高>，y1走到<高>且q1將鎖住時鐘，由同時鐘一求與的pwm將控制out1＝clockMFT1(見圖12)。
當經(jīng)相1的電流到零且q1(鎖住到時鐘的)斷開MFT1時，VD1不能超過Vc，B1走到<低>且當時鐘到<低>時，y1走到<低>；q1將突然走到<低>，out1將走到<低>并且將確定地斷開MFT1(見圖13)。
權(quán)利要求
1.一種電子換向型高效電動機，包括一個單定子單元和一個單轉(zhuǎn)子單元，其特征在于包括一個第一子電機(M1)和一個第二子電機(M2)，其中-所述第一子電機(M1)由一個電壓源(Vb)供電，并與一個用來測量從所述供電線吸收的電流的傳感器(RFB)相連；所述第一子電機(M1)包括至少兩個其特征在于串聯(lián)連接的一個電感(Lf1)、一個電阻(Rf1)、一個感生電動勢(EA)和一個開關(guān)(P)的繞組；-所述第二子電機(M2)由一個電容器(C)供電，該電容器以一個受控電壓(Vc)允電；-為所述第一繞組的每一個提供了一個二極管(D)，使其諸極的一個連接到各自繞組的端部，各自繞組連接到開關(guān)(P)上，而剩余的極連接到如此以受控電壓(Vc)充電的電容器(C)的端部之一上；-第一子電機(M1)是脈沖調(diào)制驅(qū)動的，并通過經(jīng)二極管(D)以電壓(Vc)充電的電容器(C)，實現(xiàn)向該子電機(M2)供電的功能。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于所述第二子電機(M2)包括至少兩個繞組，這兩個繞組的特征在于包括串聯(lián)連接的一個電感(Lf2)、一個電阻(Rf2)、一個感生電動勢(Ef2)和一個開關(guān)(P2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動機，其特征在于每個子電機(M1、M2)的繞組并聯(lián)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動機，其特征在于包括與所述開關(guān)(P1、P2)并聯(lián)連接的一個二極管(D2)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機，其特征在于包括一個電子控制單元(ECU)，以根據(jù)如下信號控制多個電源開關(guān)(P)電容器(C)的受控電壓(Vc)，在電壓源(Vb)內(nèi)循環(huán)的電流，跨過第二子電機(M2)的開關(guān)(P2)的電壓，電動機的電影量(Vset、Hall)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于所述電感器(Lf1)彼此電磁隔離，或者所述電感器(Lf1)的繞組感應地分離。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機，其特征在于所述第二子電機(M2)的電感器(Lf2)的數(shù)量等于第一子電機(M1)的電感器(Lf1)的數(shù)量。
8.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機，其特征在于所述第二子電機(M2)的電感器(Lf2)的數(shù)量不同于第一子電機(M1)的電感器(Lf1)的數(shù)量。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的電動機，其特征在于第二子電機(M2)的所述電感器(Lf2)電磁耦合在一起。
10.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的電動機，其特征在于第二子電機(M2)的所述電感器(Lf2)與第一子電機(M1)的所述電感器(Lf1)電磁地隔離。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于第二子電機(M2)的驅(qū)。動器獨立于第一子電機(M1)的驅(qū)動器。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電動機，其特征在于把第二子電機(M2)的驅(qū)動器選擇為如下類型的之一單極、橋接、線性、PWM。
13.根據(jù)權(quán)利要求6或10所述的電動機，其特征在于在提供有繞組的兩個相鄰的定子齒之間，插入一個不帶有繞組的鐵磁元件(Td)。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動機，其特征在于這樣形成第一子電機(M1)的繞組，從而使各個相纏繞在由一個不帶有繞組的鐵磁元件(Td)分離的不同齒上。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的電動機，其特征在于這樣形成第二子電機(M2)的繞組，從而使各個相纏繞在相同齒上。
16.根據(jù)權(quán)利要求6或10所述的電動機，其特征在于在提供有繞組的每個定子齒分開成叉形，在其端部之間插入一個不帶有繞組的鐵磁元件(Td)。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的電動機，其特征在于這樣形成第一子電機(M1)的繞組，從而使各相纏繞在兩個相鄰齒的叉形端部，所述端部由不帶有繞組的所述鐵磁元件(Td)分離。
18.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于把電源選擇為如下類型的之一d.c電壓發(fā)生器、蓄電池、整流的a.c電壓發(fā)生器。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的電動機，其特征在于所述驅(qū)動器是電流滯后型的，所述驅(qū)動器作用在所述第一子電機(M1)的繞組上，以把經(jīng)所述電壓源(Vb)循環(huán)的電流保持在要求的范圍內(nèi)。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的電動機，其特征在于所述第一子電機(M1)的開關(guān)(P)的切換頻率取決于所述第一子電機(M1)的電氣參數(shù)。
21.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的電動機，其特征在于第一子電機(M1)由電壓源(Vb)經(jīng)一個設計成消除傳導的和輻射的干擾的L-C濾波器供電，并且受電子控制單元(ECU)控制的且由一個鍵控電路操作的至少一個繼電器(RL)、一個功率二極管(Dp)和一個電阻器(Rz)串聯(lián)連接，并且整個與由繼電器相交的電氣支路并聯(lián)地定位，所述電子控制單元(ECU)基于跨過所述電阻器(Rz)的電壓作用，以在跨過所述電阻器(Rz)的電壓落到低于一個預定值時，通過所述繼電器(RL)的操作供給一個信號。
22.根據(jù)權(quán)利要求1或21所述的電動機，其特征在于如果給所述電容器(C)充電的受控電壓值(Vc)等于跨過所述電壓源(Vb)的電壓值的1.5倍，則通過并聯(lián)定位數(shù)量等于用于所述第二子電機(M2)的電感器(Lf2)的繞組導線數(shù)量的三倍、且具有相同橫截面的多根導線，形成所述第一子電機(M1)的電感器(Lf1)的繞組。
23.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動機，其特征在于所述電動機是帶有四個電感器繞組的單極兩相電機，其中所述繞組的兩個感應地彼此隔離以形成第一子電機(M1)，而另外兩個感應地耦合在一起以形成第二子電機(M2)，所述第二子電機(M2)的驅(qū)動器經(jīng)至少兩個MOS晶體管作用，以便利用所述晶體管的寄生二極管進行能量恢復。
24.根據(jù)權(quán)利要求5所述的電動機，其特征在于電子控制單元(ECU)提供跨過電容器(C)的電壓(Vc)的控制，以致于Vc≥Vb+Ef1+Em1這里Vb是供電電壓；Ef1是子電機(M1)繞組的每一個的每個半波的端部；Em1是由子電機(M1)繞組之間的不希望耦合感生的電動勢。
25.根據(jù)權(quán)利要求1或21所述的電動機，其特征在于如果給所述電容器(C)充電的受控電壓值(Vc)大于跨過所述電壓源(Vb)的電壓值的1.5倍，則提供一個電子電路以控制切斷相中的電流。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的電動機，其特征在于所述電子電路提供一個供給到相應MOSFET的門的pwm信號，以便人為地延長子電機M1的每一相的導電間隔。
27.根據(jù)權(quán)利要求25或26所述的電動機，其特征在于提供一個電子邏輯線路，以便一旦所述相中的電流達到零值就確定地切斷所述pwm信號。
全文摘要
一種電子換向型高效電動機,該電動機帶有一個單定子單元和一個單轉(zhuǎn)子單元,包括一個第一子電機(M1)和一個第二子電機(M2),其中第一子電機(M1)由一個電壓源(V
文檔編號H02K29/00GK1207217SQ97191613
公開日1999年2月3日 申請日期1997年2月26日 優(yōu)先權(quán)日1996年3月1日
發(fā)明者皮喬·德菲里皮斯 申請人:比特朗公司