[发明专利]电控通用电机

说明书

技术领域

本发明涉及电动机，具体地，涉及转子和定子均具有绕组布置的通用电动机。

背景技术

众所周知，有各种不同的方法配置电动机，每种方法有各自的相关优点和缺点。图1示意性地说明了永磁体直流(DC)电动机的轴视图，其中，在环绕中心转子外周处布置有一组永磁体，同时将能量供给在定子上的固定绕组使得转子相对于定子转动。大家知晓这种直流电动机相对是大功率的，但是受到安装在转子上的永磁体的磁阻力，从而损失效率。

图2示意性地说明了具有与图1所示相同的定子布置的感应电动机，但是其中铁转子具有嵌入的导电条(例如由铜制成)，而非永磁体。向定子绕组布置供给能量引起转子导电条中的电流。由定子绕组布置产生的电磁场和这些感应电流之间的相互作用因此使得转子相对于定子转动。大家知晓感应电动机在给定设计速度下是非常有效率的，但是当在不同速度下运行时会损失效率。

另一种众所周知的电动机类型是通用电动机，由图3图示说明。这里的转子和定子均有绕组布置。这种通用电动机可以在直流电源或者交流(AC)电源下运转，而且通常提供了紧凑并且高功率的电动机。某种程度上，通用电动机可被认为是结合了感应电动机和永磁体电动机的优点。然而，将所需波形耦合到转子绕组布置而带来的困难具有明显的缺陷。

图4中示意性地说明了通用电动机布置的更多细节。构造成在轴15上转动的转子10具有围绕转子的外周布置的一组绕组20。定子(未明确显示)环绕转子10，在定子内布置一组定子线圈(绕组)30以对应于转子绕组20。电源35将电力供给定子线圈控制单元40和转子线圈控制单元45两者。定子线圈控制单元40从供给的电力产生合适的转子波形并且将其提供给定子线圈30。然而，由于转子转动，向转子绕组20提供电力并不像向定子绕组30提供电力那么简单。因此，典型通用电动机的设计寻求通过提供整流器50(整流器50将外部供给的电力耦合到转子线圈20上)利用转子的转动。整流器包括围绕在转子的轴的外周安装的一组接触器55，接触器55间歇地与接触器60接触。这组接触器55电耦合到相应的不同绕组20上，绕组20组成了转子绕组布置。因此，转子的转动按顺序地将不同的转子线圈20耦合到转子线圈控制单元45上，使一系列波形能够施加到转子线圈20上。然而整流器是相对原始的机械连接件，容易产生噪音并且效率低。

将所需电连接件提供给转子的另一种公知的方法是将电连接件以滑环(slip ring)方式布置。然而，由于通常需要的分离的电连接件的数量，和还必须提供的滑环的对应数量，所以包含大量滑环的转子和转子的具有对应数量的同轴电力通道(通常布置在轴上)的轴伴随有巨大的加工复杂性。

因此期望提供构造成通用电动机的电动机装置，从而具有通用电动机的上述优点，但是没有通过有噪音且效率低的整流器或者使用大量滑环将电动机绕组耦合到外部电源的上述缺点。

发明内容

从第一方面看，本发明提供电动机装置，一种构造为通用电动机的电动机装置，所述电动机装置包括：

转子部件和定子部件，所述转子部件布置成相对于所述定子部件转动；

转子绕组布置，所述转子绕组布置安装在所述转子部件上；

定子绕组布置，所述定子绕组布置安装在所述定子部件上；

转动位置指示器，所述转动位置指示器构造成产生表示所述转子部件和所述定子部件的相对方位的转动位置信息；

转子绕组控制单元，所述转子绕组控制单元固定安装在所述转子部件上，所述转子绕组控制单元耦合到提供给所述转子部件的转子供给电压，并且构造成执行转子波形产生操作以根据所述转动位置信息从所述转子供给电压产生转子波形并且将所述转子波形施加到所述转子绕组布置；和

定子绕组波形生成器，所述定子绕组波形生成器构造成接收定子供给电压，由此根据所述转动位置信息产生定子波形，并且将所述定子波形施加到所述定子绕组布置，

其中，所述转子波形和所述定子波形产生为与所述转子部件和所述定子部件的所述相对方位同步，使得所述转子绕组布置和所述定子绕组布置的相互作用与所述相对方位同步。