[发明专利]用于电机中进行力补偿的配置和方法

说明书

技术领域

本发明技术公开一般涉及与电机有关的装置和方法，以及具体地涉及具有径向力的主动补偿的电机及其方法。

背景技术

一般，在旋转电机中，不同的力作用于转子与定子之间。一些力是由于负载或对旋转轴施加力所致。此类力通常是机械力。其他力，例如磁力，可能看上去像是不理想的转子和/或定子配置所导致。此类力通常由不同类型的轴承承载。旋转电机通常同时具有径向和轴向轴承，其任一个或二者可以是无接触类型的。

根据现有技术的一些旋转电机利用将控制磁通加入到定子中的正态偏置定子磁通的原理。存在附加的定子绕组，这使得能够向定子的不同部分提供不同的磁通。在环向方向上，不同位置处的定子电流之差意味着沿着气隙气隙磁通密度是变化的。变化的气隙磁通密度导致转子与定子之间变化的力。

A.Laiho等人在IEEE Transactions on magnetics，第45卷，编号2009年12月12日第5388-5398页的“Attenuation of Harmonic Rotor Vibration in a Cage Rotor Induction Machine by a Self-Bearing Force Actuator”公开利用定子控制绕组以便减弱转子弯曲振动的电机的一个示例。在所公布的国际专利申请WO03/032470 A1中，提出一种具有生成侧向力的能力的电机。定子电流按不同量值分布在定子绕组的不同部分之间，这导致转子和定子之间的合力。

在美国专利5,053,662中，公开轴的电磁阻尼。来自位置传感器的输入信号指示具有永磁体或开关磁阻转子的电机，需要电机轴的阻尼。响应于传感器指示，促使与转子电磁耦合的定子绕组选择性地赋能以抑制轴的振动。

此类现有技术解决方案的一个问题是，需要修改电机设计以包含附加的定子控制绕组，这影响整个电机的性能。再者，在大型电机中，控制实现适合的力所需的定子功率较高，这需要复杂且昂贵的功率电子器件。

发明内容

本发明公开的一般目的在于提供补偿径向力的解决方案，其易于作为现有电机的改装来提供以及易于在新设计中实现且与现有技术中使用的功率电子器件相比，所需的功率电子器件较不复杂。

上文的目的通过根据独立权利要求的方法和装置来实现。从属权利要求中定义了优选实施例。

一般来说，在第一方面中，一种电机包括转子、定子、转子供电源、至少一个传感器和转子磁化控制配置。所述转子具有用于控制转子磁极的磁化的转子绕组。所述定子在所述转子周围提供且布置成用于使所述转子能相对于所述定子旋转。所述转子供电源布置成向所述转子绕组提供电流。所述传感器布置成测量与所述定子的部分或机械附接到所述定子的部分与所述转子的部分或机械附接到所述转子的部分之间的相对力关联的参数。所述转子磁化控制配置通信上连接到所述至少一个传感器，所述至少一个传感器用于接收表示所测得的参数的信号。所述转子磁极分成至少两组转子磁极，其中每组转子磁极具有至少一个磁极。所述转子磁化控制配置布置成通过从所述转子供电源向所述至少两组转子磁极中每一个的转子绕组提供相应可个别控制的转子电流，从而个别地控制所述至少两组转子磁极的磁化。所述转子磁化控制配置布置成根据表示所述至少一个传感器的测得的参数的信号来个别地控制相应的转子电流。

在第二方面中，考虑一种用于控制电机的方法。相关的电机具有定子以及具有转子绕组的转子，所述转子绕组包括用于控制转子磁极的磁化的转子绕组。所述转子磁极分成至少两组转子磁极，其中每组转子磁极具有至少一个转子磁极。该方法包括测量与所述定子的部分或机械附接到所述定子的部分与所述转子的部分或机械附接到所述转子的部分之间的相对力关联的参数。向所述至少两组转子磁极中每一个的所述转子绕组提供相应可个别控制的转子电流，以用于控制所述至少两组转子磁极与所述定子之间的相应磁力。所述相应转子电流是根据所测得的参数个别地进行控制的。

所提出的技术的一个优点在于，通过控制用于激励所述转子的电流来控制转子磁极磁化，能够以相对较低电流实现力的补偿。由此，可以使用与现有技术中相比较不复杂的功率电子器件。在阅读详细描述时，将显见到其他优点。

附图说明

参考下文结合附图的描述，将最佳地理解本发明及其其他目的和优点，在附图中：

图1A是一种电机的示意性剖面图；

图1B是图示图1A的电机在理想情况中转子磁极与定子之间的径向磁力的示意图；

图2A是具有多组转子磁极的电机实施例的示意性剖面图；