[发明专利]电机及其控制方法

说明书

本发明的电机具有多段独立线圈，可通过电流控制模块可选择性地控制每一个线圈的供电方向，并且能根据电机的工作状况选择最合适的线圈组合作为相绕组。有利于提高电机的适应性，使电机在不同工况下能具有较高的工作效率。线圈的控制具有较高的独立性和组合性，可选择性分段工作，使线圈实现轮换工作，减小线圈发热的集中程度，有利于电机内部的散热，从而提高电机整体的工作性能。

技术领域

本发明涉及电机及其控制方法。

背景技术

电机是日常中常见的驱动设备，能把电能转换成机械能。电机包含定子组件和转子组件，依靠电磁变换来实现转子组件相对定子组件的转动，转子通过转轴输出动力。

目前的飞行器、电动车或船等行驶装置通常使用单模态电机，工作电压固定时只有一个最佳效率点。然而行驶装置在不同的工作环境下对电机的动力输出有不同的要求，如行驶装置在启动或负载较大时，需要低转速大扭矩，有较高的转速常数的适合高速运行的电机在这些工况下会产生过大的电枢电流，发热严重。然而有较低的转速常数的适合低速运行的电机利于行驶装置启动和重载运行，但无法高速运转，行驶装置只能低速行驶。单模态电机无法在不同的工况下达到最佳效率状态，使得行驶装置整体行驶效率较低。

发明内容

本发明的第一目的是提供一种适应性高的电机。

本发明的第二目的是提供一种适应性高的电机控制方法。

为实现本发明的第一目的，提供一种电机，包括基座，定子组件和转子组件，定子组件上设置有绕组和导磁元件，转子组件上固定有沿电机周向均匀分布的永磁体，转子组件与定子组件共轴线设置。绕组，包括沿电机的周向均匀分布的线圈构成的线圈阵列；线圈的轴线沿电机的径向分布；每个线圈分别具有用于与独立的电流控制模块电连接的独立的引脚；沿电机轴向设置有最少两个线圈阵列。

由上述方案可见，本发明的电机具有多段独立线圈，可通过电流控制模块可选择性地控制每一个线圈的供电方向，并且能根据电机的工作状况选择最合适的线圈组合作为相绕组。有利于提高电机的适应性，使电机在不同工况下能具有较高的工作效率。线圈的控制具有较高的独立性和组合性，可选择性分段工作，使线圈实现轮换工作，减小线圈发热的集中程度，有利于电机内部的散热，从而提高电机整体的工作性能。

进一步方案为，沿电机的轴向，转子组件设置有数量与线圈阵列一致的磁极阵列。有利于保证线圈阵列与永磁体之间的磁效应，有利于电机的模态切换时，保证电机运转的稳定性。

进一步方案为，沿电机的轴向，至少一个磁极阵列的永磁体工作面呈锥状分布。使电机能够受到较集中的磁力，转子组件呈碟状，具有较强的陀螺仪效应，回转时具有较强的定轴性，有利于提高电机转动的稳定性。

进一步方案为，磁极阵列的磁极由最少两片充磁方向相近的永磁体构成。有利于增强磁极磁场强度，提高气隙磁密，提高永磁体的利用率。

进一步方案为，定子组件的导磁元件设置有齿；沿电机的周向，齿的齿冠与永磁体之间设置有呈波浪状分布的气隙。永磁体和齿相对运动时，波浪状的气隙有利于永磁体和齿构之间造较大的过渡力，过度平稳，提高电机的工作效率。

进一步方案为，正对的永磁体和齿冠之间的最大气隙靠近该永磁体的中部。由此方案可见，永磁体和齿相对运动的过程中，永磁体和齿冠正对时，靠近该永磁体中部处在最大气隙，因此靠近永磁体中部的磁密线较疏，磁力较小；靠近永磁体两端部具有较小气隙，磁密线较密，磁力较大，使永磁体和齿冠的工作面之间受到分布较为均匀的力，有利于进一步构造较大的过渡力，过渡平稳。

进一步方案为，位置传感器安装在电机上，用于检测绕组与永磁体的相对位置。

为实现本发明的第二目的，提供一种电机的控制方法。电机为上述任一电机，电机具有最少两种模态，控制步骤如下：

S1. 监测转换信号。