[发明专利]利用多重多相线圈磁场锁定的电磁机械

说明书

本申请涉及电磁机械，所述电磁机械包括：旋转轴；定子，所述定子包括多相线圈；动子(1转子)，所述动子(1转子)与定子隔开预设间隔，包括多相线圈；及控制部，所述控制部独立地控制定子的第一磁场及动子(1转子)的第二磁场。根据本申请的电磁机械具有如下效果，即，可以解决能够独立地主动控制的绕线型定子与动子(1转子)在启动或必要时的扭矩问题，可以以最小大小发生最大驱动扭矩，可以使效率最大化。

技术领域

本申请涉及利用多重多相线圈磁场锁定的电磁机械，特别是涉及一种利用多重多相线圈磁场锁定的电磁机械，在电磁机械(Electromagnetic machine)中具备独立生成旋转磁场(Rotating magnetic field)的可主动控制的转子和定子，并对其独立地控制，从而作为电动机，可以增加启动(Starting-up)时或运行中要求的扭矩(Torque)，可以更好地调节方向、扭矩和速度，同时，作为发电机，可以排除动力源(prime mover)的不稳定性，供应稳定的电力，不仅具有广泛的运转范围，以较小的大小便具有较高效率，而且还可以在广泛区域调节扭矩和速度。

背景技术

在多个产业领域，大量要求要在系统内安装包括旋转构件的可逆的电磁机械。根据机械所安装的系统的工作条件，变换为由这种旋转构件的旋转运动产生的机械能，利用这种机械能生成电能的是发电机(Generator)。由这种发电机生成的电力可以供应给或存储于其他系统要素。另外，向机械供应电能并变换成机械能从而使旋转构件旋转而获得旋转动力的是电动机(Motor)。

这种电动机/发电机中使用的电磁机械是我们生活周边最广泛使用的电气设备，容量从数十W的小型到数MW的大型，在家庭和工业现场广泛使用，特别是广泛用于电风扇、洗衣机、电冰箱、汽车、电梯、水泵、起重机等。对这种电磁机械的一般要求不仅是节省费用，特别是在诸如地面车辆或飞机的运输装置中，还要小型化及轻量化。

另外，电磁机械包括定子和转子构成。一般而言，利用转子借助于电流在定子线圈(coil)中流动时产生的旋转磁场而产生旋转扭矩的原理进行工作。将转子借助于旋转扭矩而旋转的力用作旋转动力。

直流电动机在空隙中使用固定磁场驱动电枢线圈而生成扭矩。如要转换电枢，则为了转换电流而需要整流子，感应电动机具有在空隙中生成移动或旋转磁场的具有多相线圈的定子，转子生成来源于永磁铁或电磁铁的预设磁场，以与转子轴的速度相同的速度旋转。换句话说，以往的电磁机械具有固定于轴的磁场旋转。

在直流电动机中，由于利用机械式整流器(电刷)，因而需要定期维护，在高速驱动时存在困难，安装场所也有限制。另一方面，在无机械式整流器的永磁同步电动机(PMSM：Permanent Magnet Synchronous Motor)中，由于使用永磁铁，因而存在最大输出时盈余少、高温时磁铁性能低下的问题。

一般而言，在感应电动机中，在启动时由于负载及电动机本身的惯性而发生的扭矩小，正常运转需要时间。另外，在电动机启动时，在电动机线圈中暂时流动被称为浪涌电流(In-rush current)的大电流。因此，使用感应电动机时，存在需良好地调节浪涌电流的问题。

感应电动机大致可以分为笼型感应电动机(Squirrel cage induction motor)和绕线型电动机(Wound motor)。就笼型感应电动机而言，结构简单而坚固，运转容易，维护简单。但在结构特性上，启动时需要大电流，生成小扭矩。因此，在要求频繁的启动与停止或需要控制速度或电源容量小的情况下难以适用。

另外，就绕线型电动机而言，相比笼型电动机，启动电流小，生成大扭矩。但为了生成大扭矩，需增加电动机本身大小，这存在费用增加的问题。另外，绕线型电动机需要滑环。

发明内容

本申请旨在解决如上所述以往问题，本申请的目的在于提供一种包括能够独立地主动控制的绕线型转子和定子的电磁机械。