電控通用發動機的制作方法
【技術領域】
[0001 ]技術領域涉及電動機，并且更具體地，涉及其中的轉子組件和定子組件都具有繞組布置的發動機。
【背景技術】
[0002]存在配置電動機的若干不同的方式，其中每種方式具有它自己的優勢和劣勢。這些配置中有許多提供非常有效的操作。然而，這種高效率通常受限于發動機的特定最佳操作頻率，并且當發動機離開該操作頻率時，效率會急劇下降。為了解決這個問題，現有技術中的發動機結合傳動系統進行操作，從而使得它們可以以不同的速度驅動傳動軸，并且仍然近似于它們自身最佳的轉動頻率進行操作。齒輪的提供增加了系統的成本并且它們自身會降低效率。
[0003]—種已知的發動機類型是圖1中示意性示出的、具有都有繞組布置的轉子組件和定子組件的通用發動機。這種通用發動機可以用DC電源或AC電源操作并且通常提供緊湊型和高功率的發動機。某種程度上，通用發動機可以被看作是結合了感應電動機和永磁電動機兩者的優勢。然而，與將所需波形耦合至轉子繞組布置相關聯的困難具有顯著的弊端。這個問題在US8450954中進行了解決。
[0004]雖然這種通用發動機可以提供緊湊型和高功率的發動機，但是這種發動機的效率在離開最佳操作頻率時仍會急劇減小，因此，這種發動機通常結合某種傳動機制來進行操作。
【發明內容】
[0005]第一方面提供了一種電動機裝置，包括:
[0006]定子組件和轉子組件，轉子組件被旋轉地與定子組件共軸安裝并且被安裝在定子組件內；
[0007]定子組件和轉子組件分別包括被配置為從電流產生電磁場的繞組；
[0008]電動機還包括中間屏蔽組件，中間屏蔽組件被旋轉地安裝在定子組件和轉子組件之間、并且被配置為在轉子組件和定子組件之間提供至少一些磁屏蔽；
[0009]中間屏蔽組件包括至少一些磁激活部分，這些磁激活部分被配置為使得由轉子組件或定子組件上的繞組中的變化的電流產生的變化的磁場來產生對磁激活部分的力以使得中間屏蔽組件旋轉；以及
[0010]用于根據期望的輸出旋轉速度獨立控制供應給在轉子組件和定子組件上的繞組的電能的控制電路。
[0011]本發明認識到其中定子和轉子都具有被獨立供電的繞組的發動機是已知的并且這種發動機提供了一種能夠提供高力矩的緊湊型發動機。然而，還認識到存在關于以不同的旋轉速度有效運行此類發動機的問題。通過在定子和轉子都具有驅動繞組的此類發動機的轉子和定子之間放置可旋轉的中間屏蔽組件從而使得從之前相互作用以提供驅動轉子的力的定子和轉子中產生的磁場經由中間屏蔽層被相互解耦能解決該問題。這允許轉子和定子實際上擔當獨立發動機，轉子的速度取決于這兩個“發動機”的電能和方向。因此，發動機可以以多個不同的速度相對有效地運行，而不是具有提供特定旋轉速度的單個最佳功率負載(其他速度具有低很多的效率)。這些速度包括當轉子以它的最佳效率或接近它的最佳效率被單獨供電時產生的速度、當只有定子以它的最佳效率或接近它的最佳效率被單獨供電時產生的速度、以及當轉子和定子被一起供電以便以它們的高效率水平產生相同方向或相反方向的旋轉時的其它速度，從而使得產生的轉子的旋轉速度是由轉子和定子組件分別產生的旋轉速度的總和。
[0012]通過以這種方式修改發動機并且擴展它有效操作的速度的范圍，減小或者在某種情況下消除了對傳動系統的需求，這減少了成本并且提升了系統的效率。事實上，在可變齒輪組被避免的情況下，對相應傳輸的需求也被避免了。從而避免了例如通過連接至第二發動機的行星齒輪組提供齒輪可變性的復雜技術，并且因此不需要第二發動機。
[0013]雖然在一些實施例中，定子組件和轉子組件可以包括不同數量的繞組，在其他實施例中它們可以包括相同數量的繞組。由于定子大于轉子，因此它可以容納更多的繞組，因此在一些實施例中在定子上布置更多的繞組是有效的。然而，在其它實施例中，定子和轉子具有相同數量的繞組可能是有利的，因為這使得設計更加對稱，并且在一些情況下更容易設計以及制造。
[0014]在一些實施例中，中間屏蔽組件包括在高電導材料的內表面和外表面中的至少一個上的多個嵌件，所述多個嵌件與縱軸成一定偏移角度布置以形成鼠籠，在相同表面上的多個嵌件在任一端耦合以形成回路。
[0015]在一些實施例中，屏蔽組件包括高電導材料的鼠籠，從而使得電流在高電導材料的回路中被感應，隨后此電流自身產生磁場。通過這種方式，產生了感應發動機。
[0016]在一些實施例中，多個嵌件(insert)被布置在內表面和外表面上。
[0017]雖然嵌件可以只在中間屏蔽組件的表面中的一個表面上，但在許多實施例中，它們可以在兩個表面上，感應發動機是在中間屏蔽組件的外表面和定子之間、以及中間層的內表面和轉子之間產生。
[0018]在一些實施例中，在所述內表面上的多個嵌件被布置在與所述外表面上的多個嵌件不同的圓周位置。
[0019]嵌件被布置在內表面和外表面上的不同圓周位置處是有利的。這允許中間屏蔽組件被制成更薄，這會使得產生更緊湊型的發動機。
[0020]在轉子和定子上的繞組的布置被設計為適于與布置的嵌件相互作用。因此，在一些實施例中，在轉子和定子上可能存在相同數量的繞組并且在內表面和外表面上可能存在相同數量的嵌件。在這種情況下，這些嵌件被優先布置在不同的圓周位置，從而使得外表面上的嵌件例如插入在內表面上的嵌件之間的間隙內。
[0021]在其它實施例中，中間屏蔽組件包括在所述內表面和所述外表面上的多個凸起(protrus1n)。
[0022]中間屏可以具有凸起并且由一些磁激活材料形成并且發動機反應器是開關磁阻發動機，而不是感應發動機。
[0023]在一些情況下，所述內表面和所述外表面包括相同數量的多個凸起，所述內表面上的多個凸起相比于所述外表面上的多個凸起有偏移，從而使得所述內表面上的多個凸起不與所述外表面上的凸起在相同的圓周位置處形成。
[0024]使得凸起彼此偏移允許較薄但穩健的中間屏蔽表面，這使得建造所需材料得以有效利用。
[0025]在一些實施例中，所述凸起由是波浪表面的內表面和外表面形成的，這些波浪表面以基本相同的速率并且在相同的方向波動，從而使得所述中間屏蔽組件的厚度圍繞著圓周基本恒定。
[0026]允許外表面上凹陷成為內表面上的凸起，這減少了形成中間屏蔽組件所需的材料的量并且還減小了中間屏蔽組件的厚度，這允許更緊湊的發動機。
[0027]在內表面和外表面上具有相同數量的凸起允許外表面上的凹陷(indent)成為內表面上的凸起，這減小了形成中間屏蔽組件所需的材料的量并且減小了中間屏蔽組件的厚度，這允許更緊湊型的發動機。例如，當定子和轉子上的繞組的數量相同時，那么中間屏可以被配置為在內表面和外表面上具有相同數量的凸起。
[0028]在一些實施例中，轉子組件和中間屏蔽組件被安裝在相同的軸上。
[0029]雖然中間屏蔽組件可以被安裝在轉子本身上的軸承上，但將它安裝在與轉子相同的軸上可能是有利的。軸通常被加工