[发明专利]采用中心抽头绕组系统和方法的DC电机

说明书

一种直流电机，其包含生成转子磁场的转子、包含绕组组件、第一切换装置和第二切换装置的第一换向单元。第一绕组组件包含在第一绕组组件的第一端子与第二端子之间电耦合的第一部分和在第一绕组组件的第三端子与第二端子之间电耦合的第二部分。第一切换装置电耦合到第一端子，并且在由转子磁场的旋转跨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第三端子，并且在由转子磁场的旋转跨第二部分感应的第二电压为负时闭合。

背景技术

本公开一般涉及电机，并且更具体地说，涉及DC电机。

通常，电机可用来在电能与机械能之间转换。例如，在供应电功率时，电机可在马达模式中操作。具体而言，电功率可产生磁场，其造成电机中转子的致动，由此将电能转换成机械能。另一方面，在供应机械能时，电机可在发电机模式中操作。具体而言，机械能可致动转子，这在电机中感应电功率，由此将机械能转换成电能。

因此，电机可在各种应用中使用。实际上，可至少部分基于电机被使用在其中的上下文，选择利用的电机的类型。例如，直流(DC)电机可用来将DC电功率转换成机械能和/或将机械能转换成DC电功率。为了促进，传统DC电机通常利用大能量存储电容器 - 特别是在高功率应用中。然而，在一些情况下，利用大能量存储电容器可以是在DC电机的操作可靠性和/或设计灵活性方面的限制因素。

发明内容

下面阐述本文中公开的某些实施例的摘要。应理解的是，提出这些方面只是用来向读者提供这些某些实施例的概述，并且这些方面不意图限制本公开的范围。实际上，本公开可囊括在下面可未阐述的多个方面。

在一个实施例中，描述了在马达模式、发电机模式或两者中操作的直流电机。直流电机包含生成转子磁场的转子和第一换向单元，第一换向单元包含第一绕组组件、第一切换装置和第二切换装置。第一绕组组件包含在第一绕组组件的第一端子与第二端子之间电耦合的第一部分和在第一绕组组件的第三端子与第二端子之间电耦合的第二部分。第一切换装置电耦合到第一绕组组件的第一端子，并且在由转子磁场的旋转跨第一绕组组件的第一部分感应的第一电压为正时闭合。第二切换装置电耦合到第一绕组组件的第三端子，并且在由转子磁场的旋转跨第一绕组组件的第二部分感应的第二电压为负时闭合，其中第一电压和第二电压的极性是相反的。

在另一实施例中，描述了操作直流电机的方法。方法包含使用以通信方式耦合到直流电机的控制器，接收来自第一传感器的指示通过转子的旋转而在直流电机的第一换向单元中的第一中心抽头线圈中感应的第一电压的第一传感器数据；使用控制器比较第一电压和第一电压阈值；使用控制器，指示在第一换向单元中的第一切换部件在第一电压大于第一电压阈值时通过第一中心抽头线圈的第一半传导电流；使用控制器,指示第一换向单元中的第二切换部件在第一电压不大于第一电压阈值时通过第一中心抽头线圈的第二半传导电流，其中第二切换部件和第一中心抽头线圈的第二半与第一切换部件和第一半并联耦合；在指示第一切换部件通过第一半传导电流后，使用控制器指示与第一换向单元串联耦合的第二换向单元中的第三切换部件通过第二换向单元中的第二中心抽头线圈的第三半传导电流；以及在指示第二切换部件通过第二半传导电流后，使用控制器指示第二换向单元中的第四切换部件通过第二中心抽头线圈的第四半传导电流。

在另一实施例中，描述了配置成存储由机器系统中一个或更多个处理器可运行的指令的有形非暂时性计算机可读媒介。指令包含用来以下操作的指令：使用一个或更多个处理器，确定通过在电机中转子的旋转而在电机的第一换向单元中的第一线圈中感应的第一电压，其中第一换向单元不包括能量存储电容器或共振电容器；使用一个或更多个处理器，至少部分基于第一电压而指示第一换向单元中的第一切换装置打开以阻断电流流过第一线圈，并且闭合以使电流能够仅在一个方向上通过第一线圈流到与第一换向单元串联电连接的第二换向单元；以及使用一个或更多个处理器，至少部分基于第一电压而指示第一换向单元中的第二切换装置打开以阻断电流流过第一换向单元中的第二线圈，并且闭合以使电流能够仅在一个方向上通过第二线圈流到第二换向单元，其中第一线圈和第二线圈被电磁耦合。

本发明提供一组技术方案,如下: