CN101188374B - 双转子电磁机的控制 - Google Patents

Abstract

双转子电磁机的控制，本发明所述的同步电机包括：外壳；第一轴，可旋转地支撑在该壳体内；第二轴，可旋转地支撑在该壳体内；第一转子，固定在第一轴上以可旋转；第二转子，固定在第二轴上以可旋转，所述第一转子和第二转子均具有永磁体场磁极；第一环形定子，其安装在所述外壳内并包围所述第一转子；及第二环形定子，其安装在所述外壳内并包围所述第二转子，所述第一和第二定子各具有缠绕在其上的定子线圈；及行星齿轮装置，其连接至所述第一和第二轴并且该连接机构在所述第一和第二轴旋转过程中可操作，以调节所述第二轴相对所述第一轴的角定位。本发明的同步电机具有一种简单且廉价的调节转子相对角度位移的机构，能在所述电机运行时操作并能承载高转矩负载。

Description

双转子电磁机的控制

交叉引用相关申请

这是罗纳德·迪安·布莱纳(Ronald D Bremner)于2006年10月26日提交的名称为“双转子电磁机”、申请号为11/588546的专利申请的部分继续申请案，它们的发明人相同。

技术领域

本发明涉及一种无刷永磁电动机和发电机，尤其涉及那些诸如用在混合车辆或电机工具中的必须在宽幅速度范围内运转的电动机和发电机。

背景技术

无刷永磁电动机具有与其速度成比例的反电动势。在高速时，所述电动机的反电动势可能高达超过所能给予的动力。超过此速度时，必须增加附加电流以减弱电动机的磁场。这就是常说的“磁场弱化”，这在转让给优尼克移动(UniqueMobility)有限公司的专利号为5677605的美国专利中有描述。该电流造成电力损失并产生热，还需要该电子装置增加电容。

申请号为6998757的美国专利描述了解决该问题的一个方案，其中一种多转子同步电机包括设置在定子铁芯的外部和内部表面的第一和第二转子。安装在所述第二转子内部的机构控制所述第一和第二转子的相对转动。专利号为4739201的美国专利描述了一种具有两个转子的电磁机，所述转子成角度地互相位移以减少转矩波动，但是没有描述可以控制所述两转子之间位移的相对角度的机构。专利号为6975055的美国专利描述了另一种具有两个转子的电磁机，其中所述两个具有场磁体的转子被旋在一根螺杆上。

然而，上述这些电机都没有一种用于调节转子相对角位移的机构，该机构应当简单、便宜，当所述电机运转时该机构能够操作并能承载高转矩负载。此外，这些电机都没有使用相互180度排列时提供反电动势的多个转子。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种双转子电磁机，其具有一种简单且廉价的调节转子相对角位移的机构。

本发明的另一目的是提供一种双转子电磁机，其具有一种能在所述机器运行时操作的机构。

本发明的另一目的是提供一种双转子电磁机，其具有一种能承载高转矩负载的机构。

实现本发明的上述目的的技术方案如下：一种同步电机，包括外壳和可旋转地支撑在该壳体内的一对轴；第一转子固定在第一轴以可旋转；第二转子固定在第二轴以可旋转，两个转子载有永磁体场磁极；第一环形定子安装在所述外壳内并包围所述第一转子；第二环形定子安装在所述外壳内并包围所述第二转子，两个定子各具有缠绕在其上的定子线圈；一间隙分隔开所述第一和第二定子；一连接机构连接至所述第一和第二轴并且该连接机构在所述第一和第二轴旋转过程中可操作，以调节所述第二轴相对所述第一轴的角定位。

所述连接机构是行星齿轮装置，其具有连接至所述第一轴的第一太阳齿轮、连接至所述第二轴的第二太阳齿轮、连接至所述第一太阳齿轮的第一行星齿轮组、连接至所述第二太阳齿轮的第二行星齿轮组、可旋转地支撑所述第一和第二行星齿轮组的行星架、固定在所述外壳上并与所述第一行星齿轮组啮合的固定齿圈、及由所述壳体可转动地支撑并与所述第二行星齿轮组啮合的活动齿圈。

一种控制同步电机的方法，包括：确定符合要求的两个转子间的排列角度，所述两转子各具有不同的长度而且各具有至少一队安装在其外缘的磁体；在电机运行过程中，利用行星齿轮装置自动改变该电机内的所述两个转子间的角位移至符合要求的排列角度。所述角位移为0度(即所述两个转子相互对准)能使在一基本速度下的反电动势等于角位移为180度(即所述两个转子完全未对准)在一最高速度下的反电动势。

一种制造同步电机的方法，包括：当所给定的具体电机有一个转子时，预先确定该给定的具体电机的总的转子长度；根据给定的具体期望的基本速度和最大速度确定两个转子中每一个转子的不同长度。所述同步电机被制造成具有确定的分别不同的转子长度。所述分别不同的转子长度根据以下公式来计算：

Δ＝基本速度/最大速度，及

第一转子长度＝(0.5+Δ/2)*总的转子长度

第二转子长度＝(0.5-Δ/2)*总的转子长度

对于驱动所述电机的至少一个电动机设备的给定额定电压，根据在基本速度下的反电动势确定线圈的第一数量，所述同步电机被制造成具有所述确定的线圈的第一数量。同样，如果线圈的第二数量是根据具有一个转子或具有两个相同长度且呈0度排列的转子的同步电机的最大速度下的反电动势确定的，则要求所述线圈的第一数量从第二数量增加；从而线圈数量的增加减小了所述电机的电流需求量。

附图说明

图1是本发明实施例所述电磁机拆除端板后的透视图；

图2是图1所示的电磁机的剖视图；

图3是图2中沿线3-3的剖视图；

图4是图2中沿线4-4的剖视图；

图5是图1所示的电磁机的端视图；

图6是图1的转子装置的透视图；

图7是本发明实施例所述电磁机的透视图，所述电磁机使用螺线管改变所述转子的相对角位置；

图8是确定移位角的控制逻辑的流程图；

图9是位移子程序的流程图；

图10是移位子程序的流程图；

图11A是本发明的实施例的控制逻辑的流程图；

图11B是本发明实施例的系统的方块图；及

图12是本发明的实施例的控制逻辑的流程图；

图13是制造同步电机的工艺流程图。

具体实施方案

参考图1，本发明实施例所述的多转子同步电磁机10具有外壳，该外壳包括第一端盖12、中心壳体14及第二端盖16；圆柱形座圈18由所述第二端盖16的端部突出并包围一行星齿轮机构20；具有蜗轮24的执行器22连接至所述座圈18。

参考图2，中心壳体14具有内套30和外套32。端板19盖在所述座圈18上。在内套30的外部表面形成有若干水冷却通道34，所述水冷却通道34被所述外套32覆盖并密封。优选地，套30具有T形横断面形状并由诸如铝的导热材料制成。套30具有环形中心腿31，该腿31由圆柱形边缘33的内表面向内径向突出。端盖12具有中心孔36。端板19形成中心盲孔38。轴承40安装在所述孔36中，轴承42安装在所述孔38中，从而可旋转地支撑双轴装置44。

轴装置44包括第一中空外轴46和第二实心内轴48。第二轴48包括较大直径部分50和可旋转地接纳第一轴46的较小直径部分52。轴48的所述较大直径部分50由轴承40可旋转地支撑，而较小直径部分52的一端部53由轴承42可旋转地支撑。较大直径部分50延伸穿过第一轴46至端部53，该端部53外向第一轴46的一轴端突出。轴承座套49在接近连接轴48的较大直径部分和较小直径部分的交接处可旋转地支撑中空轴46的内端。

中空环形定子54和56与轴装置44同轴且不可旋转地安装在所述外壳内部，并优选用铁心硅钢制造而成。一常规中空环形线圈装置58不可旋转地安装在所述定子54和56内部，而且其也与轴装置44同轴。

第一转子60与所述第一轴46成为一整体或安装并固定在所述第一轴46上以可旋转。第二转子62与所述第二轴48的较大直径部分50成为一整体或安装并固定在所述第二轴48的较大直径部分50上以可旋转，所述第二转子62与所述第一转子60轴向间隔开；一气隙将定子装置54和56与转子60和62分隔开。

环形电磁感应环61安装在轴46上靠近转子60的外端表面处。环形电磁感应环63安装在轴50上靠近转子62的外端表面处。所述环形电磁感应环61和63是常规感应环并可用于提供其安装在轴上的位置的信号。优选地，该电动机具有3相绕组。一控制器(未示出)根据感应的轴的位置传递电流至该绕组。

参考图2和5，行星齿轮装置20被座圈18环绕。所述行星齿轮装置20包括在第一轴46的外端形成的第一太阳齿轮72，和安装并通过止转楔(未示出)固定在所述内轴48端部53的第二太阳齿轮74。太阳齿轮72和74优选具有相同的内径。可旋转的行星架75包括若干行星支撑柱76。第一组行星齿轮78可旋转地安装在所述柱76上以与第一太阳齿轮72的齿啮合。第二组行星齿轮82可旋转地安装在所述柱76上靠近所述行星齿轮78处以与太阳齿轮74的啮合。固定齿圈84被固定至座圈18的内表面并与所述第一行星齿轮78啮合。活动齿圈86可旋转地安装在所述座圈18上靠近固定齿圈84处。活动齿圈86与所述第二组行星齿轮82啮合。执行器22的蜗轮24与活动齿圈86外表面形成的齿啮合。

如图3所示，所述第一转子60包括环形转子件90和安装在其外缘的若干个永磁体91-96，永磁体91、93和95的北磁极方向径向朝外，永磁体92、94和96分别位于永磁体91、93和95相邻的两两磁体之间，并且它们的南磁极方向径向朝外。因此，围绕转子60的外缘，各磁体的磁极方向与其相邻的磁体或转动180度对应的磁体的磁极方向相反。各转子具有至少一对磁体且该对磁体中第一磁体的北磁极方向径向朝外，而第二磁体的南磁极方向径向朝外。所述该对磁体中的第一和第二磁体被安装成180度间隔开。对于超过一对磁体的，其磁体安装定位方式与此类似并与其它对的磁体均匀间隔开，因此径向朝外的磁极将在包围该转子的均匀间隔开的多对磁体间在北极和南极之间转换。

如图4所示，第二转子62包括环形转子件100和安装在其外缘的若干个永磁体101-106，永磁体101、103和105的北磁极方向径向朝外，永磁体102、104和106分别位于永磁体101、103和105相邻的两两磁体之间，并且它们的南磁极方向径向朝外。因此，围绕转子62的外缘，各磁体的磁极方向与其相邻的磁体或转动180度对应的磁体的磁极方向相反。优选地，所述永磁体91-96与所述永磁体101-106具有相同的角宽度，而且它们也可以具有相同的轴向长度。

如图2所示，定子54和56被轴向间隔开，并且它们之间的间隙或间隔被套30的腿31所填充，在腿31中形成冷却液通道35以将热从那里传导出去。再参考图3和图4，套30的腿31向内径向延伸并包括若干狭槽37，各狭槽接纳线圈装置58的相应线圈。因此，所述腿31包围线圈装置58的除了内端之外的所有部分，所以有效地将热由所述线圈装置58传导出去。

所述转子60和62以电动机速度转动。如图6所示，在基本速度以下时，转子60和62相互导向以便它们各自的磁体91-96和101-106的北和南磁极在径向具有相同的排列。这导致每一线圈段产生最大的反电动势。在基本速度以上时，通过旋转齿圈86，转子60和62有意相互不对准。例如，如图1所示逆时针方向旋转齿圈86，将相对第一转子60顺时针旋转太阳齿轮74、轴48及第二转子62。利用行星齿轮装置20，在该电动机10运行时可改变和控制所述转子60和62的排列，所述行星齿轮装置20可经受住高功率和转矩水平运转。

优选地，转子60和62其中之一及安装在其上的磁体在轴向方向比另一转子及安装在其上的磁体更长。例如，在图2中，转子62在轴向比转子60长55％-45％。因此，在基本速度下，转子60和62如图6所示对准排列，所结合的反电动势将最大(100％)。转子60和62的未对准减少了所述反电动势的总数。所以，在相同速度下，如果所述转子完全未对准，所结合的反电动势将是最大值(55％-45％)的10％。在10倍于所述基本速度时，如果所述转子完全未对准，所结合的反电动势将是基本速度下最大值(10×(55-45))的100％。

可选择地，如果每一转子上的磁体具有相同的尺寸和形状并具有相同的磁性能，所述转子可被完全未对准(对于载有6个磁体的转子以60度)，或使转子60的北极对准转子62的南极，将没有反电动势产生。因此，所述电动机10在超速运行过程可被配置成不产生反电动势电压，从而防止过电压和线圈装置58的短路。

本发明的一个实施例，在电动机运行过程中，低于和高于基本速度，控制所述转子的移位以达到期望水平的反电动势电压(如果有)。控制所述转子的移位包括控制所述转子相互之间的排列位置。所述基本速度可以是任意选择的速度，该速度下当所述转子对准时产生最大的可接受的反电动势。

在该基本速度以下时，所述转子将相互对准，因此所述第一转子的北极与第二转子的北极对准。如果所述转子被对准，超过了该基本速度，则所属电动机将产生超过期望值的更多的反电动势。因此，超过该基本速度时，所述转子将被移位以使所述反电动保持大致恒定。市售的电动机控制器不要求恒定的反电动势。然而，在本发明的实施例中，具有相当恒定的反电动势可容许所述控制器使用更低的电流工作。

如果所述转子具有相等的长度，当所述转子被排列成180度时所述反电动势将变为0。然而，如果所述转子不等长，当所述转子被排列成180度时所述反电动势可通过下列公式计算：

$\mathrm{\Δ}=\frac{|a-b|}{a+b}$

V₁₈₀＝V₀Δ

其中：

Δ是反电动势比率，由转子长度计算

a是第一转子的长度

b是第二转子的长度

V₀是0度对准排列时的反电动势

V₁₈₀是180度对准排列时的反电动势

从上述得出，所述转子优选的长度可根据基本速度和最大速度计算出。该速度比率可由下列公式定义：

R_速度＝(基本速度/最大速度)

其中R_速度是速度比率。如果R_速度被设为等于Δ，而且所述排列角度被设为等于180，在最大速度下的反电动势将与在基本速度下对准排列的转子的反电动势相同。

从以上得出，a和b的长度可以由下列公式计算：

第一转子长度＝(0.5+Δ/2)*总的转子长度

第二转子长度＝(0.5-Δ/2)*总的转子长度

对于给定的具体的只具有一个转子的同步电机，通过预先计算总的转子长度可配置、设计并制造一种同步电机。根据给定的基本速度和最大速度可以计算出各个转子的不同的长度。第一转子的长度加上第二转子的长度的总和等于预先计算的总的转子长度。

有一个数学恒等式：

asinx+bsin(x+α)＝csin(x+β)

其中

$c=\sqrt{a^2+b^2+2\mathrm{ab}\cos \mathrm{\α}}$

$\mathrm{\β}=\arctan \left(\frac{b\sin \mathrm{\α}}{a+b\cos \mathrm{\α}}\right)$

其中

a是第一正弦波的幅值

b是第二正弦波的幅值

c是结果正弦波的幅值

α是第一正弦波与第二正弦波之间的相角

上述的β关系式在优选的实施例的系统中未被使用。

在一实施例中，所属转子的长度与所述正弦波的幅度成比例。因此，“a”等于第一转子的长度除以两个转子的总长度。换而言之，如果第一转子长50mm，第二转子长50mm，则a＝50/100＝0.50。如果第一转子长30mm，第二转子长70mm，则a＝50/100＝0.30。“b”等于第二转子的长度除以两个转子的总长度。在一个优选的实施例中，“a”和“b”被定义成“a”加“b”恒等于1。

对于两个转子具有相同长度的情形，a＝b＝0.50：

α是一个转子相对于第二转子移位的角度。哪一个转子在另一转子之前移位都没关系。

c将决定电动机产生的反电动势的数量，与两个转子被对准排列其将产生的反电动势的数量比较。从上述的恒等式看出，c的最大值等于1且发生在α＝0时cosα＝1。

如果电动机的运行速度慢于该基本速度，c将设为等于1，所述的转子将会被排列对准，具有0度的移位角。如果电动机的运行速度快于该基本速度，反电动势将减少。

对于标准的永磁电机，反电动势基于下列方程式：

E＝K_Eω_m

其中E是反电动势，

K_E是电压常数，及

ω_m是电动机速度。

当所述电机的速度高于该基本速度时，对于该实施例所述的电机，上述方程式可以修正为下列方程式：

E＝c(ω)K_Eω_m

其中E是恒定的反电动势，及

c(ω)是可变的，计算如下：

c(ω)＝ω_b/ω_m

其中ω_b是所述电机的基本速度。

上述的恒等式可被处理成以下方程式：

c²＝a²+b²+2abcosα

2abcosα＝c²-(a²+b²)

$\cos \mathrm{\α}=\frac{c^2-(a^2+b^2)}{2\mathrm{ab}}$

∴

$\mathrm{\α}=\arccos \left(\frac{c^2-(a^2+b^2)}{2\mathrm{ab}}\right)$

当电动机速度改变超过基本速度时，c将按上述方程式减小。括号内的值的反余弦值将给出所述转子需要调整排列的角度。

在一个实施例中，反余弦值的计算是在所述机器运行时通过处理器进行。在另一实施例中，使用预先根据所述电机的速度执行计算产生的查询表。所述查询表具有用于电动机速度的增量的期望角度，在该角度转子需要调整对准以符合期望的反电动势。

在又一实施例中，转子的期望的移位角度是根据所述电机的感应的反电动势计算的。这可以通过使用诸如A/D变流器测量所述电机的反电动势来实现。当所述电机的反电动势高于基本速度下的反电动势时，期望的移位角度将增加直到所述反电动势被校正。在一个感应反电动势的实施例中，可以除去这里所述的一个或二个转子位置传感器。

当电机运行时无论是所述转子间的角位移通过处理器计算，或通过查询表确定，或通过测量所述电机的反电动势来确定，所述计算值以执行器要求的形式输入，以使所述转子根据该计算值改变队列。所述执行器接收信号并对该信号作出反应，改变所述转子的相对角位置。

在一个控制转子相互间的相对角位置的实施例中，一齿圈是固定的，第二齿圈是可旋转的。通过转动所述可旋转的齿圈来排列所述转子，该齿圈可以通过汽缸旋转，汽缸作用一转矩于所述齿圈上。所述汽缸可以是水压、气压或电动汽缸。图7表示具有可通过汽缸701调节的齿圈的构造。

可选择地，所述齿轮可通过与该齿轮啮合的蜗轮旋转，图1和图2表示了一种具有所述齿圈的构造。所述执行器22驱动所述蜗轮24。

一种控制同步电机的方法，包括：确定符合要求的两个转子间的排列角度，所述两转子各具有不同的轴向长度而且各具有至少一队安装在其外缘的磁体；在电机运行过程中，自动改变该电机内的所述两个转子间的角位移至符合要求的排列角度。所述符合要求的排列角度是根据电机的速度和反电动势至少其中之一来计算。一处理器、一查询表和一感应的反电动势至少其中之一被用于进行上述计算。所述方法还可需要确定所述电机的速度是否大于一基本速度，并确定当电机的速度大于该基本速度时符合要求的排列角度。通过自动改变所述电机内两个转子间的角位移来控制相应电机速度的反电动势。但电机速度从该基本速度增加时，最后的反电动势与电机在该基本速度运行产生的基本反电动势保持恒定。

一种控制同步电机的系统，包括：一传感器，用于感应所述电机的当前状态，其中所述当前状态包括电机的速度、电机的反电动势及两个转子间的排列角度其中至少之一，所述两个转子各具有不同的轴向长度并各具有至少一对安装在其外缘的磁体；及一执行器，用于在所述机器运行过程中对接收根据当前状态输入的反应，自动改变所述机器内的两个转子间的角位移。所述电机的反电动势通过执行器根据电机的当前速度自动改变所述机器内的两个转子间的角位移来控制。

一种控制同步电机的系统，包括用于根据电机的速度确定具有不同轴向长度的两个转子间符合要求的排列角度的控制逻辑；及一执行器，用于根据确定的符合要求的排列角度，在所述机器运行过程中对速度的变化作出反应，自动改变所述机器内的两个转子间的角位移。如果所述电机的速度大于一基本速度，则该控制逻辑确定符合要求的排列角度，并且所述执行器对速度超过该基本速度的改变作用反应，自动改变角位移。所述电机的反电动势通过执行器根据电机的当前速度自动改变所述机器内的两个转子间的角位移来控制。

图8表示移位角如何被测定的流程图。处理开始801，确定所述电动机的速度是否大于一基本速度802。如果是，就计算出“c”作为反电动势比率，其等于基本速度除以电动机速度803。在步骤804中，使用常数“a”和“b”表示一给定电动机。这些常数可由该电动机的制造商获得。常数“a”是转子1比率，其等于转子1长度除以总的长度。常数“b”是转子2比率，其等于1-“a”。在步骤806中，通过上述方法计算排列角度。处理过程将继续到图9所示的排列子程序810。然而，再回到步骤802，如果所述电动机的速度不大于该基本速度，则进入步骤807，排列角度等于零。处理过程将继续到图9所示的排列子程序810。

图9是排列子程序810和如何测定系统误差的流程图。分别在步骤811和812中，输入转子1的电角度和输入转子2的电角度。在步骤814中，通过用转子1的电角度减去转子2的电角度得到相对位置。步骤815中，通过用排列角度减去相对位置得到所述误差。处理过程继续进行移位子程序，步骤820。

图10是移位子程序820及当误差已知时所述移位如何发生的流程图。判定块822确定所述误差的绝对值是否大于所述磁滞带。如果否，则程序在步骤826退出。如果是，则进行确定823是否所述移位角度太小。如果是，则进行步骤825中增加该移位角度。如果否，在进行步骤824减小所述移位角度。然后程序在步骤826退出。

图11A是一实施例的流程图。一种控制同步电机的方法，包括：确定符合要求的两个转子间的排列角度210，所述两转子各具有不同的轴向长度而且各具有至少一队安装在其外缘的磁体；在电机运行过程中，自动改变该电机内的所述两个转子间的角位移至符合要求的排列角度212。所述符合要求的排列角度是根据电机的速度201和反电动势202至少其中之一来计算。一处理器211、一查询表212和一感应的反电动势213至少其中之一被用于进行上述计算。所述方法还可需要确定所述电机的速度是否大于一基本速度220。如果否，所述角位移被调节至或保持在0度223。如果速度大于基本速度，则改变角位移222。通过自动改变所述电机内两个转子间的角位移来控制相应电机速度的反电动势。但电机速度从该基本速度增加时，最后的反电动势与电机在该基本速度运行产生的基本反电动势保持恒定。

图11B是一优选实施例的方块图。一种控制同步电机的系统240，包括：一传感器250，用于感应所述电机的当前状态，其中所述当前状态包括电机的速度251、电机的反电动势252及两个转子间的排列角度253其中至少之一，所述两个转子各具有不同的轴向长度并各具有至少一对安装在其外缘的磁体；及一执行器260，用于在所述机器运行过程中对接收根据当前状态输入的反应，自动改变所述机器内的两个转子间的角位移。所述电机的反电动势通过执行器根据电机的当前速度自动改变所述机器内的两个转子间的角位移来控制。

一种控制同步电机280的系统240，还可包括用于根据电机的速度确定具有不同轴向长度的两个转子间符合要求的排列角度的控制逻辑270；及一执行器260，用于根据确定的符合要求的排列角度，在所述机器运行过程中对速度的变化作出反应，自动改变所述机器内的两个转子间的角位移。如果所述电机的速度大于一基本速度，则该控制逻辑270确定符合要求的排列角度，并且所述执行器260对速度超过该基本速度的改变作用反应，自动改变角位移。所述电机的反电动势通过执行器根据电机的当前速度自动改变所述机器内的两个转子间的角位移来控制。

图12是用于本发明实施例的控制逻辑的流程图。所述电机的速度被传感器901感应并被输入所述控制逻辑，所述控制逻辑确定所述速度是否超过一基本速度903。如果否，该速度继续被感应901直到被确定超过一基本速度903。如果超过了基本速度，则该控制逻辑确定转子的相对旋转以获得符合要求的角位移905。所述确定可通过此处提供的计算使用微码、程序代码指令及处理器作出，或者使用对于给定电机预先产生的查询表作出。根据输入，所述控制逻辑确定所述转子是否需要调整以达到符合要求的角位移907。如果否，该控制就返回步骤901。如果是，一信号被传送至一控制器，该控制器根据确定的角位移旋转一转子相对另一转子的角位置909。测量反电动势911。所述控制逻辑确定所测量的反电动势是否符合要求的水平913。如果否，所述转子的相对角位移被调整909并且控制返回测量反电动势911。如果所述反电动势被确定为达到要求水平913，则控制返回步骤903以确定所述速度是否超过基本速度903。

图13是制造同步电机的工艺流程图。接收关于给定同步电机的说明书中包括尺寸的输入951。确定对于给定具体电机的一个转子的总转子长度961。接收关于给定同步电机的给定的基本速度和最大速度的输入952。根据该输入952和根据确定的总转子长度961，确定转子1和转子2的不同的转子长度962。接收驱动该电机的至少一设备的给定额定电压的输入953。由此，确定在基本速度下需要的线圈的数量963。一具有不同转子长度和确定数量线圈的同步电机被制造出来970。

上述具有不同轴向长度的转子的实施例的有益之处是：当所述转子完全未对准时，即各具有一对磁体的两个转子以180度排列，所述同步电机能提供反电动势。

上述实施例的有益之处还在于：所述电动机，即同步电机，可被设计成在低速上时需要相当少的电流。如果给定了转子和定子的结构，电动机的线圈的数量也通过该电机额定的最大反电动势所限制，在常规永磁电机中，该最大值出现在最高的额定速度下，而在此处的实施例中，该最大值出现在低于基本速度下。所描述的实施例容许该电机的反电动势在速度超过该基本速度时减小，使所述反电动势与基本速度下的值保持恒定。因此，可增加线圈的数量。例如，如果该电机的反电动势减小一半，则线圈的数量可增加一倍。

所述电机的电流需求量由线圈的数量和该电机的安培转向需求量决定。所述电流需求量等于安培转向需求量除以线圈数量。因此，如果线圈的数量翻倍，则所述电流需求量将减半。相似地，如果所述反电动势减小至三分之一，则线圈数量增加到三倍，而所述电流需求量将减小至最初电流需求量的三分之一。同样，所述电流需求量减小的百分数与所述反电动势减小的百分数相同。同样，所述电流需求量减小的百分数与所述线圈数量增加的百分数相同。这减小了电力电子设备的电流需求量。

上述的另一有益之处在于：如果所述线圈数量不增加，电力电子设备的电压需求量将减小。所述最大的发电动势将减小，因此设备可以使用更低的额定电压。上述两个优点将减小电力电子设备的成本。

应当注意，术语“角位移”指一角度，该角度是一转子上的磁体的方向与另一转子上的磁体的方法的角度。如果所述两个转子按一方式排列以使它们之间达到一定相对角度，则所述两个转子被称为具有角位移。如果该角度是除了0度的任何值，则所述两个转子被称为未对准。所述术语“位移”和“排列”可交换使用来描述以一定角度相对角偏移或偏置。角位移包括0度排列及任何角度的位移。

尽管结合具体实施例对本发明进行了详细描述，应当理解的是，根据本发明上述的内容进行的诸多修改、变化及替换对本领域技术人员是显而易见的。例如，所述转子和磁体可以具有不同的尺寸和形状及材料，或者所述转子可以载有更少或更多的磁体。因此，本发明将要包括此类在所附权利要求的精神和范围内的修改、变化及替换。

已经详述了上文的优选实施例，但是在不脱离所附权利要求定义的本发明的范围的不同修改是显而易见的。

Claims (3)

1.一种制造同步电机的方法，其特征在于，包括：

预先确定给定的具体电机的第一转子长度与第二转子长度的总的转子长度；

根据给定的具体电机的期望的基本速度和最大速度确定两个转子中每一个转子的不同长度，其中：

Δ＝基本速度/最大速度，

第一转子长度＝(0.5+Δ/2)*总的转子长度，

第二转子长度＝(0.5-Δ/2)*总的转子长度；及

制造具有确定的分别不同的转子长度的所述同步电机。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括：

对于驱动所述电机的至少一个电动机设备的给定额定电压，根据在基本速度下的反电动势确定线圈的第一数量；及

制造具有确定的线圈的所述第一数量的同步电机。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于：如果一线圈的第二数量是根据最大速度下的反电动势确定的，则所述线圈的第一数量由要求的线圈的该第二数量增加；从而线圈数量的增加减小了所述电机的电流需求量。

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