[发明专利]用于电动机内转子定位的系统和方法

说明书

一种用于控制电动机的系统(20)，所述电动机(22)包括由润滑剂(31)支撑在定子(25)上的转子(24)，所述定子具有多个定子磁极(29)和定子绕组(28)，所述系统包括通过控制器监测所述转子的径向位置(26)和转子角度(27)。该系统包括由控制器产生调节，以使定子磁极向转子施加净径向力。该净径向力可用于例如使转子以电动机的中心轴(30)为中心，并且对于润滑剂支撑的转子尤其有利。电动机驱动器向定子绕组提供交流电流以及对一个或多个定子绕组中的电流进行相位电流调节，以沿垂直于驱动轴的方向向转子施加净径向力。

技术领域

本申请要求于2018年7月27日提交的美国临时专利申请序列号62/711,107和于2019年7月26日提交的美国实用新型专利申请序列号16/522,838的权益，其内容通过引用整体并入本文。

技术领域

本发明总体上涉及一种用于控制电动机的系统和方法。更具体地讲，本发明涉及一种用于控制电动机内定子绕组中的电流以控制转子在电动机内位置的系统和方法。

背景技术

电动机通常包括转子，该转子通过与支撑定子绕组的定子磁极的电磁相互作用而绕驱动轴旋转，定子磁极由电流激励。

传统的电动机包括支撑在转子主轴上的转子，该转子主轴被安装在主轴轴承上，该主轴轴承将转子保持在相对于定子磁极居中的径向位置。主轴轴承必须足够坚固以承受施加到转子上的径向和扭转载荷。这种主轴轴承容易磨损，并且如果主轴轴承磨损或由于其他方式损坏，则会导致电动机故障。主轴轴承还增加了传统电动机的重量。

发明内容

本发明提供了一种用于控制电动机的系统。电动机包括可绕驱动轴旋转的转子和定子，定子包括多个绕中心轴彼此径向间隔开的定子磁极。该系统包括：控制器，其被配置为监测转子相对于定子磁极的径向位置；以及电动机驱动器，其被配置为向多个定子绕组中的每一个提供交流电流以控制转子绕驱动轴旋转。控制器被配置为使电动机驱动器在一个或多个定子绕组中提供电流，以控制转子的径向位置。

本发明还提供了一种用于控制电动机转子的径向位置的方法。这种方法包括控制向电动机的定子中的多个定子绕组施加电流，以控制转子绕驱动轴的旋转；测量转子相对于定子中心轴的径向位置；以及在所述多个定子绕组的一个或多个中提供电流，以向所述转子施加净径向力，并使所述转子相对于所述中心轴径向和横向移动。

附图说明

本发明设计的更多细节、特征和优点从以下参考附图对实施方式的描述中得到。

图1A是处于第一位置的示例电动机的侧剖视图；

图1B是处于第二位置的示例电动机的侧剖视图；

图2是符合本发明的一个方面的系统的原理框图；和

图3是列出符合本发明的方法的示例步骤的流程图。

具体实施方式

重复特征在图中用相同的参考数字标记，其中公开了用于控制电动机22的系统20的示例实施方式。在一些实施方式中，电动机22用作牵引电动机，用于驱动轮式车辆，例如汽车或卡车。更具体地讲，在一些实施方式中，电动机22被设置在轮式车辆的车轮内或车轮附近。这种轮端电动机应用可以使电动机22经受强大的力(例如，由凸起和其它不规则地形产生的力)。这种轮端电动机的应用可以受益于簧下质量的减小，这是由于缩小或取消了传统电动机中使用的主轴轴承而导致的。

图1A示出了电动机22，其包括处于停放位置的转子24，与定子25接触。图1B示出了电动机22，其中转子24在定子25内居中，转子24的驱动轴26覆盖定子25的中心轴30并与定子25的中心轴30共线。