[發明專利]電動機/發電機和電動機驅動電路

在審

• 申請號: 202080032092.5
• 申請日: 2020-04-07
• 公開（公告）號: CN113785472A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 馬丁·休·波特伍德
• 申請（專利權）人: DG創新有限公司
• 主分類號: H02K1/14
• 分類號: H02K1/14;H02K21/24
• 代理公司: 上海和躍知識產權代理事務所(普通合伙) 31239
• 代理人: 尹洪波

用作電動機或發電機的設備，包括：第一部分；第二部分，其可相對于第一部分移動并與第一部分隔開一氣隙；以及設置在第一部分上的多個間隔開的電磁體元件(120)，每個電磁體元件可操作以響應于電流的施加而在氣隙中施加磁場；其中每個電磁體元件包括：極靴，其包括：限定面積A₁、周長P₁、橫向寬度W₁和縱向長度L₁的細長面向氣隙的表面(125A)的外部部段(124A、124B)，其中L₁大于W₁；和橫截面積為A₂、橫截面周長為P₂、橫向寬度為W₂、縱向長度為L₂的線圈繞組段；以及圍繞極靴的線圈繞組部段纏繞的導電線圈(128)；其特征在于P₂小于P₁并且W₂基本上等于L₂。

本發明涉及用作電動機或發電機的設備，以及用于驅動電動機設備的電動機驅動電路(和相應的方法)。

種類繁多的磁電機/發電機設計在本領域中是已知的。雖然具體設計可能因應用而異，但基本設計通常基于使用一個或多個電磁體元件，該電磁體元件通過將導電線纏繞在非永久性可磁化極靴上以形成線圈而形成。極靴(通常是鐵基的)可操作以將由流經線圈的電流產生的磁通量引導至電機的移動部件和固定部件(例如旋轉機器中的轉子和定子)之間的氣隙。在氣隙中產生的磁通量然后被設置在氣隙相對側的磁鐵吸引或排斥。

本領域中的磁電機/發電機設計通常被假定為基于扭矩產生而操作，該扭矩產生是每個電磁體元件中的安培匝數和線圈長度的函數。因此，經典的旋轉電機被構造為徑向磁通或軸向磁通設計，包括一系列圍繞電機旋轉軸周向間隔開的電磁體單元。圖1A-B和圖1C-D分別顯示了典型電磁體單元10、10'的示例。

每個電磁體單元10、10'包括具有縱向細長橫截面輪廓的極靴20、20'和長度為L、L'的相應細長面向氣隙的表面22、22'。導電線圈的幾層匝數繞極靴20、20’纏繞以形成線圈繞組30、30'。面向氣隙的表面22、22'在縱向方向上是細長的，以便最大化由每個電磁體單元產生的通量。

經典電機教科書教導了導電線的長度與氣隙中產生的通量之間的關系。產生的力通常定義為線匝數x線匝長度x流過匝的電流。由于所產生的力取決于線匝的長度，因此傳統電機的電磁體元件設計為在機器中放置盡可能多的最長長度的安培匝數。

本申請人已確定一種改進的電動機/發電機設計，其提供優于現有技術的增強的性能。

根據本發明的第一方面，提供一種用作電動機或發電機的裝置，包括：第一部分；可相對于第一部分移動并與第一部分隔開一氣隙的第二部分；以及設置在第一部分上的多個(例如橫向)間隔開的電磁體元件，每個電磁體元件可操作以響應于電流的施加而在氣隙中施加(例如產生)磁場；其中每個電磁體元件包括：(例如不可永久磁化的)極靴，該極靴包括：限定面積A₁、周長P₁、橫向寬度W₁和縱向長度L₁(其中L₁大于W₁)的細長面向氣隙的表面的外部部段；和橫截面面積為A₂、橫截面周長為P₂、橫向寬度為W₂、縱向長度為L₂的線圈繞組部段；以及纏繞在極靴的線圈繞組部段上的導電線圈；其特征在于P₂小于P₁并且W₂基本上等于L₂。