具有摆线电机的电气系统技术方案

本发明专利技术涉及具有摆线电机的电气系统。一种电气系统包括具有定子和平衡转子的摆线电机。该转子在径向上偏心地定位在该定子内，使得该转子以两个自由度（2DOF）移动。该2DOF运动包括绕转子轴线的旋转运动和绕定子轴线的绕动运动。转子约束机构约束该转子的运动，使得该转子能够在耦接的负载上产生转矩。该转子约束机构的一部分可与该转子一体地形成。耦接机构可被耦接到该转子，并且构造成将该2DOF转换成1DOF，即没有绕轨道运动的旋转。该转子可包括相互耦接的转子。至少一个配重例如可在外部或该气隙内连接到该转子。可以可选地通过多个转子和/或该配重来提供该平衡转子的平衡。

【技术实现步骤摘要】
具有摆线电机的电气系统
技术介绍
电动马达和发电机在本领域中通常被称为旋转电机。这种类型的电机包括旋转的部件/转子和固定的部件/定子。转子可被径向地设置在定子内，使得定子围绕或外接转子，但是也存在转子存在于定子外部的其他实施例。取决于电机的构型，永磁体或电磁体可被布置在转子的叠片上和/或转子的叠片内。围绕定子周界的等距径向槽可缠绕有多段导线或条形导体段。施加于定子绕组的多相输入电压会产生具有交变极性的电磁场。所产生的转子和定子磁场之间的推拉力最终会使转子绕其纵向轴线旋转。这样的旋转所给予的转矩可被利用，并且用于在系统中产生有用功。例如，电机可被用作马达，其中来自电机的转矩驱动耦接的负载。当电机当作发电机时，原动机可为转子供能，并且由此，产生用于为电池组充电的电流。
技术实现思路
本公开总体上涉及具有定子和偏心定位且平衡的转子的径向磁通型旋转电机。在一些实施例中转子通过气隙与定子分开，其中该气隙的大小随转子的绕动位置而变化。可设想如下其他实施例，即：其维持转子和定子之间的接触，并且因此，以没有这样的气隙为特征。本文所述的电机在如下意义上是“摆线”的，即：转子被约束为以两个自由度移动：（1）绕转子的旋转轴线的旋转运动；以及（2）绕定子的轴线的绕动运动（orbitingmotion）。对于典型的旋转电机，定子和转子之间的上述气隙内存在的电磁转矩可根据下式[1]得到，其中t和r分别表示示例性圆柱坐标系中的径向和切向转矩分量：[1]在式[1]中，Te是以牛顿-米为单位的电磁转矩，R是以米为单位的气隙的平均半径，Lef是也以米为单位的电机的活性材料的有效堆叠长度（effectivestacklength），并且Ft是以牛顿为单位的气隙内存在的切向力。该切向力Ft被定义为：[2]其中，P是电机的极数，ft表示每单位长度的气隙力密度的切向分量，并且ϕr是以弧度为单位的覆盖每个极对的电角度。根据式[1]和[2]中表达的关系，为切向力的若干倍的径向气隙力不会有助于电机的输出转矩。因此，所公开的摆线电机的实施例旨在将否则不使用的径向气隙力结合到电机的输出转矩中，以便实现某些性能优势，包括使得能够在较低的马达速度下输出较高水平的马达转矩。如上所述，在各个所示实施例中，平衡转子相对于定子偏心地定位，而定子围绕转子。所述电气系统的一个示例性实施例包括摆线电机和转子约束机构（RCM）。转子相对于定子的偏心定位为转子提供了两个自由度（2DOF）的运动，即旋转和绕动运动。该RCM被构造成约束转子的运动，使得转子能够在耦接的负载上产生转矩，所述耦接的负载例如驱动桥（driveaxle）、驱动轮或其他受驱动负载。在一些实施例中，RCM可与转子一体地形成，而在其他实施例中，RCM可被实施为一组外部部件，例如摆线齿轮组。所述电气系统可包括机械地连接到平衡转子的可选的耦接机构，例如奥尔德姆耦接器机构（Oldhamcouplermechanism）。该耦接机构被构造成将偏心转子的上述2DOF运动转换成1DOF运动，例如转子绕转子的轴线的旋转，而没有伴随的绕动运动。这样的1DOF运动可用在各种应用中，包括但不限于为交通工具的驱动桥和/或驱动轮供能。该耦接机构可从其他实施例中省略，使得旋转和绕动运动被赋予受驱动负载。这样的2DOF运动可用在各种有益的应用中，包括但不限于研磨机、混合机和洗涤机。在所述电机的一些构型中，平衡转子可包括多个相互耦接的转子，其中多个转子是为平衡转子提供所述平衡的结构。可替代地，一个或多个配重可被连接到转子，以帮助平衡转子。本专利技术还包括以下技术方案。方案1.一种电气系统，包括：具有定子和平衡转子的摆线电机，所述定子和所述转子具有相应的定子轴线和转子轴线，其中，所述平衡转子相对于所述定子轴线在径向上偏心地定位在所述定子内，使得所述平衡转子以两个自由度（2DOF）移动，并且其中，所述2DOF包括绕所述转子轴线的旋转运动和绕所述定子轴线的绕动运动；以及转子约束机构（RCM），其构造成约束所述平衡转子的运动，使得所述平衡转子能够产生输出转矩并且将所述输出转矩以所述2DOF中的至少一个传递到耦接的负载。方案2.如方案1所述的电气系统，其特征在于，所述定子和所述平衡转子通过气隙彼此分开。方案3.如方案1所述的电气系统，其特征在于，所述RCM的至少一部分与所述平衡转子一体地形成。方案4.如方案1所述的电气系统，其特征在于，所述RCM处于所述平衡转子的外部。方案5.如方案1所述的电气系统，还包括：下游耦接机构，其耦接到所述平衡转子，并且构造成将所述2DOF转换成1DOF，其中，所述1DOF是所述旋转运动，而没有所述绕动运动。方案6.如方案5所述的电气系统，其特征在于，所述耦接的负载是交通工具的驱动桥。方案7.如方案5所述的电气系统，其特征在于，所述下游耦接机构是奥尔德姆耦接器机构。方案8.如方案1所述的电气系统，其特征在于，所述平衡转子包括共同构造成平衡所述平衡转子的多个相互耦接的转子。方案9.如方案1所述的电气系统，还包括：配重，其连接到所述平衡转子，其中，所述配重的质量和位置被构造成平衡所述平衡转子。方案10.如方案9所述的电气系统，其特征在于，所述定子和所述平衡转子通过气隙彼此分开，并且所述配重位于所述气隙内。方案11.如方案9所述的电气系统，其特征在于，所述配重位于所述平衡转子的外部。方案12.一种电气系统，包括：具有定子和平衡转子的摆线电机，所述定子具有定子轴线，所述平衡转子具有转子轴线，其中，所述定子和所述平衡转子通过气隙彼此分开，并且其中，所述平衡转子在径向上偏心地定位在所述定子内，使得所述平衡转子具有两个自由度（2DOF），所述2DOF包括绕所述转子轴线的旋转运动和绕所述定子轴线的绕动运动；转子约束机构（RMC），其构造成约束所述平衡转子的所述运动，使得所述平衡转子能够产生转矩并且将所述转矩以所述2DOF中的至少一个传递到耦接的负载；以及下游耦接机构，其被耦接到所述平衡转子，并且构造成将所述2DOF转换成1DOF，其中，所述1DOF是所述旋转运动，而没有所述绕动运动。方案13.如方案12所述的电气系统，其特征在于，所述RCM的至少一部分与所述平衡转子一体地形成。方案14.如方案12所述的电气系统，其特征在于，所述RCM处于所述平衡转子的外部。方案15.如方案14所述的电气系统，其特征在于，所述耦接的负载是交通工具的驱动桥。方案16.如方案12所述的电气系统，其特征在于，所述下游耦接机构是奥尔德姆耦接器机构。方案17.如方案12所述的电气系统，其特征在于，所述平衡转子包括共同构造成平衡所述平衡转子的多个相互耦接的转子。方案18.如方案12所述的电气系统，还包括：配重，其连接到所述平衡转子，并且构造成平衡所述平衡转子。方案19.如方案18所述的电气系统，其特征在于，所述配重位于所述气隙内。方案20.如方案本文档来自技高网...

【技术保护点】
1. 一种电气系统，包括：/n具有定子和平衡转子的摆线电机，所述定子和所述转子具有相应的定子轴线和转子轴线，其中，所述平衡转子相对于所述定子轴线在径向上偏心地定位在所述定子内，使得所述平衡转子以两个自由度（2DOF）移动，并且其中，所述两个自由度包括绕所述转子轴线的旋转运动和绕所述定子轴线的绕动运动；以及/n转子约束机构（RCM），其构造成约束所述平衡转子的运动，使得所述平衡转子能够产生输出转矩并且将所述输出转矩以所述两个自由度中的至少一个传递到耦接的负载。/n

【技术特征摘要】
20190228 US 16/2883361.一种电气系统，包括：
具有定子和平衡转子的摆线电机，所述定子和所述转子具有相应的定子轴线和转子轴线，其中，所述平衡转子相对于所述定子轴线在径向上偏心地定位在所述定子内，使得所述平衡转子以两个自由度（2DOF）移动，并且其中，所述两个自由度包括绕所述转子轴线的旋转运动和绕所述定子轴线的绕动运动；以及
转子约束机构（RCM），其构造成约束所述平衡转子的运动，使得所述平衡转子能够产生输出转矩并且将所述输出转矩以所述两个自由度中的至少一个传递到耦接的负载。


2.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述定子和所述平衡转子通过气隙彼此分开。


3.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述转子约束机构的至少一部分与所述平衡转子一体地形成。


4.如权利要求1所述的电气系统，其特征在于，所述转子约束...

【专利技术属性】
技术研发人员：DF拉尔，A法特米，
申请(专利权)人：通用汽车环球科技运作有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US