[发明专利]模块化多相电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机，尤其涉及用在电动车辆的轮毂中的多相电动马达。

背景技术

电动车辆需要简单、安全、高效且提供良好性能的电动马达。电动马达通常属于工作电压高的电动马达和工作电压低(通常为50V以下)的电动马达这两种电动马达其中之一。高电压电动马达在用在车辆中的情况下显然会对人和动物构成较大的电击风险，因而受制于严格的安全要求，这导致这些高电压电动马达变复杂因而成为高成本的解决方案。由于功率是电流和电压的乘积，因此为了提供相同功率，低电压马达需要更高的工作电流。然而，使传统的低电压三相电动马达利用高绕组电流工作提出了包括如下问题的数个问题：需要更大的线缆和连接器、需要高电流切换所用的更复杂的控制器、需要更大电容要求以及需要低电感。另外，由于绕组的电阻所引起的热损失或铜损失(线圈电阻×线圈电流的平方)变得极大。

WO 2004073157描述了意图解决该问题的具有分布式绕组的低电压电动马达。在该马达中，总电流跨数个线圈或绕组分布，从而大大降低了绕组电流。然而，单独对各线圈进行控制，从而需要具有大量电子器件的复杂控制器。在GB2462940A中也描述了低电压轮内三相电动马达。该马达具有分布在定子周围的多个独立控制的线圈组。各线圈组包括三个线圈子组，其中以不同的相位驱动各线圈子组。然而，在每个线圈组中使用相同的三个相位。该配置相对于WO 2004073157的公开内容提供了一些简化，然而由于控制器针对各线圈组需要独立的CPU控制器，因此该控制器仍很复杂。

因而，尽管已知提供低电压高电流的电动马达，但需要以不会损害高性能的简单且具有成本效益的方式提供这些马达。

发明内容

上述和其它目的是在如下的多相电动马达中实现的，其中该多相电动马达包括转子和定子，其中：所述转子包括指向所述定子的多个磁体，以及所述定子包括配置在所述定子的圆周面周围且指向所述磁体的多个相位绕组，其中所述相位绕组连接至控制单元，所述控制单元被配置为选择性地向所述相位绕组施加电流，以感应作用于所述转子的所述磁体的电磁力，从而实现所述转子的转动。所述多相电动马达还包括至少两个控制单元，并且各控制单元被配置为控制向三个相位绕组的电流供给，以使得向所述三个相位绕组各自供给不同的相位电流，其中所述不同的相位电流之间的相位偏移为120°。此外，不存在利用相同的电流相位的两个控制单元。

通过利用两个或更多个控制单元(其中这两个或更多个控制单元各自基本用作控制分离了120°的电流相位的简单3相控制器，而且各自与其它的控制单元相比控制不同的相位)，可以使电流分布在至少六个相位。因而，能够在不存在高电流的关联缺点的情况下进行低电压操作，同时，控制相对于传统系统极大地简化。

优选地，所述相位绕组是利用m个不同的电流相位其中之一进行驱动的，其中m是3的倍数且至少等于6。然后，在电流相位之间的相位偏移为360°/m的情况下是有利的。

为了实现最优控制，在定子的圆周面周围的相位绕组的配置如下的情况下特别有利：利用相对于邻接的相位绕组中的电流在相位上偏移了180°+180°/m的电流来驱动各相位绕组。因而，控制单元不连接至顺次排列的相位绕组。作为代替，所有线圈单元的相位绕组呈交错配置。因而，在设置有两个控制单元的情况下，第一控制单元控制第一个、第三个和第五个相位绕组，而第二控制单元控制第二个、第四个和第六个相位绕组。

根据本发明的特别优选实施例，单个控制单元所控制的相位绕组是如下所述从相位绕组的序列中所选择的：如果k是控制总共m个相位电流向相位绕组的供给的控制单元的数量，则k个控制模块各自被配置为控制相位绕组i、i+m/3、i+m*2/3，其中i是满足1≤i≤k的整数。

各控制单元所控制的所述三个相位绕组可以是采用Y字形结构(Y结构)或者采用德耳塔即Δ结构配置的。

根据本发明的优选实施例，各控制单元包括3相半桥电路，所述3相半桥电路被配置为优选利用大致呈矩形的电流波形来使所述相位绕组(6)通电。

这种控制器电路构造简单或容易利用，并且构成简单但高度有效形式的控制。由于控制器电路仅需在任一时间使所连接的三个相位绕组中的两个相位绕组通电，因此在使用矩形波形来驱动相位绕组的情况下，该控制特别简单。可选地，3相半桥电路可被配置为使用大致梯形或正弦的电流波形。

根据又一实施例，至少一个控制器被配置为控制至少一个控制单元的操作。在这种配置中，针对各控制单元的控制器可以彼此独立或以某种方式联网，以提供信息的交换。