[发明专利]采用中心抽头绕组系统和方法的DC电机

权利要求书

1.一种配置成在马达模式、发电机模式或两者中操作的直流电机，包括：

转子，配置成生成转子磁场；以及

第一换向单元，包括：

第一绕组组件，包括：

第一部分，电耦合在所述第一绕组组件的第一端子与第二端子之间；以及

第二部分，电耦合在所述第一绕组组件的第三端子与所述第二端子之间；

第一切换装置，电耦合到所述第一绕组组件的所述第一端子，并且配置成在由所述转子磁场的旋转跨所述第一绕组组件的所述第一部分感应的第一电压为正时闭合；以及

第二切换装置，电耦合到所述第一绕组组件的所述第三端子，并且配置成在由所述转子磁场的所述旋转跨所述第一绕组组件的所述第二部分感应的第二电压为负时闭合，其中所述第一电压和所述第二电压的极性是相反的。

2.如权利要求1所述的直流电机，其中：

第一通信单元不包括能量存储电容器或共振电容器；以及

所述第一绕组组件的所述第一部分和所述第一绕组组件的所述第二部分被电磁耦合。

3.如权利要求1所述的直流电机，包括与所述第一换向单元串联电耦合的第二换向单元，其中所述第二换向单元包括：

第二绕组组件，包括

第三部分，电耦合在所述第二绕组组件的第四端子与第五端子之间；

第四部分，电耦合在所述第二绕组组件的第六端子与所述第五端子之间；

第三切换装置，电耦合到所述第二绕组组件的所述第四端子，并且配置成在由所述转子磁场的所述旋转跨所述第二绕组组件的所述第三部分感应的第三电压为正时闭合；以及

第四切换装置，电耦合到所述第二绕组组件的所述第六端子，并且配置成在由所述转子磁场的旋转跨所述第四部分感应的第四电压为负时闭合，其中所述第三电压和所述第四电压的极性是相反的。

4.如权利要求3所述的直流电机，其中：

所述直流电机包括配置成将所述直流电机电连接到直流功率源或直流电气负载的第七端子；

所述第一换向单元包括：

第八端子，电耦合到所述直流电机的所述第七端子、所述第一切换装置和所述第二切换装置；以及

第九端子，电耦合到所述第一绕组组件的所述第二端子；以及

所述第二换向单元包括：

第十端子，电耦合到第一通信单元的所述第九端子、所述第三切换装置和所述第四切换装置；以及

第十一端子，电耦合到所述第二绕组组件的所述第五端子。

5.如权利要求1所述的直流电机，其中：

所述第一绕组组件包括中心抽头线圈，所述第一部分包括所述中心抽头线圈的第一半，并且所述第二部分包括所述中心抽头线圈的第二半；或者

所述第一部分包括第一线圈，并且所述第二部分包括第二线圈。

6.如权利要求1所述的直流电机，其中所述第一换向单元包括：

第三切换装置，所述第三切换装置与所述第一切换装置反并联耦合，其中所述第一切换装置配置成在闭合时仅在第一方向上传导电流，并且所述第三切换装置配置成在闭合时仅在与所述第一方向相反的第二方向上传导电流；以及

第四切换装置，所述第四切换装置与所述第二切换装置反并联耦合，其中所述第二切换装置配置成在闭合时仅在所述第一方向上传导电流，并且所述第四切换装置配置成在闭合时仅在所述第二方向上传导电流。

7.如权利要求3所述的直流电机，包括：

传感器，所述传感器跨所述第一绕组组件耦合以测量包括所述第一电压和所述第二电压的第三电压；以及

控制器，以通信方式耦合到所述第二绕组组件，并且配置成：

将第一切换信号传送到所述第一切换装置，其中所述第一切换信号配置成至少部分基于所述第三电压，指示所述第一切换装置何时打开和何时闭合；以及

将第二切换信号传送到所述第二切换装置，其中所述第二切换信号配置成至少部分基于第三电压，指示所述第二切换装置何时打开和何时闭合。