[发明专利]具有被动控制的可变转子/定子对准的永磁电动机

说明书

一种电动机，包括：第一子系统和第二子系统，所述第一子系统和所述第二子系统中的一个为磁转子组件，并且所述第一子系统和所述第二子系统中的另一个为线圈定子组件；毂组件，所述毂组件支撑所述磁转子组件和所述线圈定子组件并限定旋转轴线；以及轴承组件，所述轴承组件将所述第一子系统和所述第二子系统中的至少一个支撑在所述毂组件上，其中所述第一子系统具有用于生成轴向定向磁场的升力生成元件阵列；所述第二子系统具有与所述第一子系统的所述升力生成元件阵列对准且与其相对的导电区域；并且其中，所述轴承组件使得所述磁转子组件能够围绕所述毂组件的旋转轴线旋转，并且使得所述磁转子组件距所述线圈定子组件的分隔距离能够变化。

相关申请的交叉引用

本申请要求2017年9月5日提交的美国临时申请号62/554,068和2018年3月21日提交的美国申请号15/927,328的权益，两者以引用的方式并入本文中。出于美国目的，本申请是美国申请号15/927,328的连续案。

技术领域

本发明的实施例大体上涉及电动机，且更具体地涉及表现出可变转矩常数的电动机。

背景技术

电动机可以由转矩常数Kt表征，转矩常数Kt基本上为由电动机产生的转矩除以产生该转矩所需的线圈电流。具有高转矩常数的电动机通常可用于在低RPM下产生高转矩；而具有较低转矩常数的电动机可更适合于在不需要高转矩时产生较高速度。在非常一般的意义上，转矩常数是在线圈组件和磁转子组件之间的电磁耦合的量度。相比较低的耦合，较高的耦合产生更高的转矩常数。但使用具有较高转矩常数的电动机的不利方面中的一个是相对较高的反向EMF和在较高速度时生成的感生的涡电流。反向EMF和感生的涡电流降低了电动机可达到的最大速度，且在较高速度下产生较高损耗，即，较低效率操作。因此，可能需要在操作范围上改变转矩常数，从而在较低速度下提供较高转矩常数且在较高速度下提供较低转矩常数。

发明内容

一般而言，在一个方面，本发明的特征在于一种电动机，包括：第一子系统和第二子系统，所述第一子系统和第二子系统中的一个包括磁转子组件，并且所述第一子系统和第二子系统中的另一个包括线圈定子组件；毂组件，所述毂组件支撑所述磁转子组件和所述线圈定子组件并限定旋转轴线；以及轴承组件，所述轴承组件将所述第一子系统和所述第二子系统中的至少一个支撑在所述毂组件上。所述磁转子组件包括转矩生成磁体阵列；所述线圈定子组件包括驱动线圈阵列，所述驱动线圈阵列与所述磁定子组件的所述转矩生成磁体阵列相对；所述第一子系统包括用于生成轴向定向磁场的升力生成元件阵列；所述第二子系统包括与所述第一子系统的所述升力生成元件阵列对准且与其相对的导电区域，所述升力生成元件阵列和所述导电区域在所述轴向方向上彼此间隔开分隔距离；并且其中，所述轴承组件使得所述磁转子组件能够围绕所述毂组件的旋转轴线旋转，并且使得所述磁转子组件和所述线圈定子组件的分隔距离能够响应于由所述升力生成元件阵列和所述导电区域相对于彼此的相对移动产生的升力而变化。

其它实施例包含以下特征中的一个或多个。所述轴承组件将所述第一子系统支撑在所述毂组件上，和/或将所述第二子系统支撑在所述毂组件上。所述第一子系统包括所述磁转子组件，并且所述第二子系统包括所述线圈定子组件；或替代地，所述第一子系统包括所述线圈定子组件，并且所述第二子系统包括所述磁转子组件。所述升力生成元件阵列是永磁体阵列或电线圈阵列。所述轴承组件包括将所述磁转子组件支撑在所述毂组件上的旋转轴承组件。所述轴承组件包括将所述线圈定子组件支撑在所述毂组件上的线性轴承组件。所述轴承组件将所述磁转子组件支撑在所述毂组件上，且使得所述磁转子组件能够围绕所述旋转轴线旋转且沿着所述旋转轴线纵向地来回移动。所述第二子系统包括形成所述导电区域的环形形状的导电板。所述磁转子组件和所述线圈定子组件形成径向磁通电动机或轴向磁通电动机。

附图说明

图1描绘了在导电板上方的移动磁体。

图2是对于图1的系统的升力和阻力随转速而变的图形。