[发明专利]电机系统

说明书

技术领域

本发明一般地涉及电机系统，更具体地，涉及具有带有至少一个永磁体的转子、带有凸极的定子、带有缠绕在定子的凸极上的线圈的多个多相线圈组和用于供应多个多相电流的驱动器。

背景技术

近来，市场上强大的稀土磁体的出现使转子中使用稀土磁体的小型、高效、高功率永磁体型同步电机的开发成为可能。这些电机在各种工业中用作动力源和控制驱动源。为了以高功率使用这些电机，增加了用于电机的变换器(inverter)的电流容量。

图7所示为常用电机系统的一个示例。该电机系统具有带有分路连接的分布式绕组的两个三相线圈组以及与单个线圈串联的两个变换器。每个变换器配备有互补连接的六个绝缘栅双极型晶体管(IGBT)。各个IGBT由使用PWM方法控制的栅极驱动器驱动，以便从IGBT经由电流并联电抗器(parallel reactor)L向电机的两个线圈提供三相AC电源。另一个变换器以相同方式构成，以便经由两个变换器并行驱动并联的各个三相线圈组。也就是，在该结构类型的电机中，两个变换器并联到两个三相线圈组。在该结构类型中，电流并联电抗器L对于减轻来自两个变换器的各个电流之间的失衡是必不可少的。

图8示出了另一个常用电机系统。该电机系统具有带有分路连接的单一三相线圈组的电机以及具有并联的IGBT的变换器71、72和73。该电机系统通过并联相对低价的当下(below-current)IGBT来使大电流的供应成为可能。然而，因为IGBT并联，所以难以平衡IGBT之间的电流，典型地必须具有考虑到10％和30％之间降额(derating)的电路设计(因为必须使用具有相对于所用功率的富余(margin)的额定值的设备)。因此，必须使用相对于电机所需最大电流值具有大额定功率的IGBT，这增加了制造变换器的成本。

日本专利申请公布JP-A-9-331694公开了一种感应电机，其中通过分离每一个相的线圈来形成大量复合分离线圈，以及提供了能够单个地应用多相交流电源到分离多相线圈的多个变换器初级电路。该电机在不需要与低功率元件相比相对昂贵的高功率切换元件的情况下提供高功率变换器电机。

日本专利申请公布JP-A-7-298685公开了一种使用两个三相PWM变换器的用于驱动6相感应电机的系统。6相感应电机有六相线圈u1、y1、w1、x1、v1和z1，其中线圈u1、w1和v1形成三相绕组W1，而线圈y1、x1和z1形成三相绕组W2。两个三相PWM变换器产生具有180°相位差的波形的电压，它们被连接到各个三相绕组W1和W2。如此，公开了向每个绕组提供同相或反向对称电压波形的高功率驱动系统，其中两个不同绕组通过形成六相感应电机被连接到多个变换器，其中形成在三相感应电机中用于单一相的相对极上的绕组被分开。

日本专利申请公布JP-A-2004-64893公开了一种感应电机，其中两个三相变换器和两个三相绕组被各自分离并连接。两个三相变换器的相位互相脱相180°。

日本专利申请公布JP-A-2006-203957公开了一种感应电机，其中两个三相变换器和两个三相绕组每个均被分离并连接。单一线圈被连接到每一相，其中构成单一三相连接的线圈在定子上以120°角被设置，而两个三相连接互相偏移60°被设置。相同相的两个三相变换器向各自三相连接提供电源。

然而，上述参考文件中公开的电机是感应电机，因此具有根本上不同于在转子中使用永磁体的同步电机的结构。

发明内容

附带参考本发明实施例的对应部件、部分或表面，仅仅用于示意而不用于限制，本发明宽泛地提供一种改进的电机系统，包括：转子(9)；定子(8)；转子和定子被安装用于互相相对运动；转子具有多个磁极(11)；定子具有面向磁极的多个凸极(12)；第一线圈组(1A)和第二线圈组(1B)；第一线圈组具有三相，每一相包括串联并以相对于转子的不同方向环绕不同凸极的第一线圈(u1，v1，w1)和第二线圈(u1′，v1′，w1′)；第二线圈组具有三相，每一相包括串联并以相对于转子的不同方向环绕不同凸极的第一线圈(u2，v2，w2)和第二线圈(u2′，v2′，w2′)；被配置为以第一三相电压(U1，V1，W1)驱动第一线圈组并以第二三相电压(U2，V2，W2)驱动第二线圈组的驱动器(2)；该驱动器被配置以便驱动第一三相电压的第一相和具有相对相位偏移的第二三相电压的第一相。