[發明專利]磁通切換馬達的感測和健康監測

在審

• 申請號: 201910979072.8
• 申請日: 2019-10-15
• 公開（公告）號: CN111435811A
• 公開（公告）日: 2020-07-21
• 發明（設計）人: 澤田直;P.S.桑加
• 申請（專利權）人: 哈米爾頓森德斯特蘭德公司
• 主分類號: H02K11/21
• 分類號: H02K11/21;G01D5/12;G01R31/34
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 張小文;傅永霄

本公開利用在雙凸極永磁電機中通常被視為問題的情況?即，外部磁通泄漏?因為在定子芯外部的傳感器測量磁通泄漏并且使用所述磁通泄漏作為轉子位置和/或電機健康的指示。

技術領域

本公開涉及監測轉子的位置和/或監測馬達健康。

背景技術

用于將電力轉換為扭矩的馬達用于非常廣泛的應用中。馬達通常包括定子和轉子，轉子隨著位于轉子中的磁體相對于定子旋轉。由轉子和定子產生的磁場彼此交互，其將電力轉換為機械動力。

標準永磁馬達具有擁有齒的定子和位于轉子上或轉子內的永磁體，電線圈纏繞在所述齒周圍。將磁通維持在定子芯內。

其中永磁體位于定子中的雙凸極永磁電機在功率密度和穩健性方面可能優于常規永磁電機，功率密度和穩健性是用于電推進和其他航空航天應用的基本特性。磁通切換電機是可以用于飛機中的雙凸極永磁電機的示例。

關于這類電機的問題是它們在定子芯和外殼外部可能具有漏磁通。

為了監測和控制馬達的操作以提供所需功率，有必要監測轉子的位置，根據轉子的位置可以確定轉子速度并且還可以激勵適當的繞組。存在測量轉子位置的各種已知方式，諸如安裝在馬達內的編碼器或分解器或霍爾效應傳感器。US 9,722,517教導了用于確定轉子位置的磁通監測器。

通常，用于感測轉子位置的裝置包括安裝在馬達內的旋轉部件。這需要馬達內的空間并且還增加馬達的重量和部件維護的難度。

在例如飛機中，提供電推進的電機或馬達需要為高效的并且具有高功率密度。因此，為了轉子位置感測設備而將這些馬達內的空間用完是不合需要的，尤其因為這些馬達的傳感器必須非常穩健，并且因此通常將比其他領域中的馬達所需的傳感器更大和更重。旋轉部件將因為磨損而具有有限的壽命并且因此也將具有有限的可靠性。

需要具有用于可靠地確定轉子位置和監測電機健康的穩健的感測機構的高功率密度電機。

發明內容

本公開利用在雙凸極永磁電機中通常被視為問題的情況-即，外部磁通泄漏-因為在定子芯外部的傳感器測量磁通泄漏并且使用所述磁通泄漏作為轉子位置和/或電機健康的指示。

本公開因此提供了一種永磁電機組件，所述永磁電機組件包括：馬達，所述馬達由定子形成，所述定子具有安裝在其上或集成在其中的多個永磁體；以及轉子，所述轉子能夠相對于所述定子旋轉以產生電力，其中所述組件還包括安裝在所述定子外部以用于測量所述馬達外部的磁通泄漏的構件和用于從所述對磁通泄漏的測量得到轉子位置的構件。

本公開還提供了一種確定永磁電機中的轉子的位置的方法，所述永磁電機包括：定子，所述定子具有安裝在其上或集成在其中的多個永磁體；以及轉子，所述轉子能夠相對于所述定子旋轉以產生電力，所述方法包括測量所述定子外部的漏磁通并且從所述測量的漏磁通得到轉子位置。

各種傳感器可以用來測量漏磁通，并且這些傳感器可以采用各種位置，例如在馬達外殼中在定子與馬達外殼之間，在外殼外部。

附圖說明

現在將僅通過示例并參考附圖來描述優選實施方案。

圖1示出了常規永磁電機和其磁通圖。

圖2示出了雙凸極永磁電機的磁通圖。

圖3示出了根據本公開的組件的示例。

圖4示出了在定子芯外部感測到的電壓的示例。

具體實施方式

圖1示出了在常規永磁電機中磁通線10如何都容納在定子芯1和外殼2內。這類電機及其行為是眾所周知的并且此處無需進行進一步解釋。