專利名稱：軸隙式馬達/發(fā)電機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及一種用于具有定子和布置成沿著軸向相互面對的轉(zhuǎn)子 的軸隙式馬達/發(fā)電機的控制。更具體地說，本發(fā)明涉及一種用以防止或減小 轉(zhuǎn)子的平面式振動的控制，這種振動會導致轉(zhuǎn)子沿軸向產(chǎn)生變形。
背景技術(shù)：
. 在電動車輛、混合式車輛以及燃料電池車輛中用作電源的交流電(AC) 馬達/發(fā)電機設計成提供大的輸出。從這種類型的大輸出AC馬達/發(fā)電機發(fā) 出的石茲性噪音會造成問題。由于使用這種AC馬達/發(fā)電機時的轉(zhuǎn)速的范圍較 寬地從低轉(zhuǎn)速區(qū)域變化至高轉(zhuǎn)速區(qū)域，所以當AC馬達/發(fā)電機的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時 產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子振動也會造成問題。存在公知技術(shù)來消除這些問題。這種技術(shù)的 一項實例公開在日本未審公開專利出版物No. 2005-304237中。日本未審公開專利出版物No. 2005-304237中公開的技術(shù)通過迭加流動 于馬達/發(fā)電機的電樞線圈中的多相交流電的不同分量來增加或減小多相AC 馬達/發(fā)電機的磁性噪音。更具體地說，不同分量包括基頻分量和高階諧波分 量?；l分量假定為一階頻率分量，高階諧波分量具有與基頻分量相反的相 序并且具有n-l (n為整數(shù))階。通過將n-l階高階諧波分量迭加在多相交流 電上來增加或減小n階磁性噪音。通過使用日本未審公開專利出版物No. 2005-304237中公開的上述技術(shù)，可衰減AC馬達/發(fā)電機中產(chǎn)生的徑向磁性 激發(fā)力的n階高階諧波分量。日本未審公開專利出版物No. 2005-304237中 公開的技術(shù)應用至徑向間隙式馬達/發(fā)電機。鑒于上述情況，本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開內(nèi)容可知，需要一種用于軸&: 式馬達/發(fā)電機的改善的交流電控制裝置。本發(fā)明處理本領(lǐng)域的這一需求以及其他需求，本領(lǐng)域技術(shù)人員從本公開內(nèi)容中可清楚地得知。 發(fā)明內(nèi)容近年來，為了獲得具有較高扭矩的馬達，已經(jīng)研究增加具有轉(zhuǎn)子和布置這種軸向馬達/發(fā)電機中，轉(zhuǎn)子沿其中心軸線方向具有小尺寸，沿徑向方向具 有大尺寸。沿著轉(zhuǎn)子的周向方向布置大量的永磁體，使得轉(zhuǎn)子具有大量的磁 極。另一種布置結(jié)構(gòu)是雙轉(zhuǎn)子、單定子馬達/發(fā)電機，其中的兩個圓盤形轉(zhuǎn)子 部件安裝在共同的軸上，定子布置在兩個轉(zhuǎn)子部件之間。在這種軸隙馬達/ 發(fā)電機中，振動會導致平面式振動的問題，該振動使得轉(zhuǎn)子部件經(jīng)受沿軸向 的變形。轉(zhuǎn)子部件在低階平面式變形的作用下產(chǎn)生變形。隨著平面振動的階 數(shù)變高，彎折位置的數(shù)量變多。更具體地說， 一階至四階平面式振動一般會 產(chǎn)生問題。如果日本未審公開專利出版物No. 2005-304237中公開的技術(shù)應用至具 有大量磁極的軸隙式馬達/發(fā)電機，那么如下文所述將要產(chǎn)生特定問題。當階 數(shù)n由于轉(zhuǎn)子的極數(shù)較大而較高時，有必要產(chǎn)生(n-l)階的高階諧波分量從而 應用日本未審公開專利出版物No. 2005-304237中公開的技術(shù)。由于難于控 制更高階的諧波，所以(n-l)階諧波具有無法受控的高頻，該技術(shù)可實際地應 用至具有大量極數(shù)的馬達的程度會受到較大的限制。因此，該技術(shù)不能解決 專門于軸隙式馬達的平面式振動的問題。曰本未審公開專利出版物No. 2005-304237中公開的技術(shù)能夠有效地應 對的唯一的平面式振動的階數(shù)是轉(zhuǎn)子以碗狀方式變形的0階平面振動。由于 會在軸隙式馬達/發(fā)電機中造成問題的振動是一 階至四階平面式振動，所以曰 本未審公開專利出版物No. 2005-304237中公開的技術(shù)不能解決專門于軸隙 式馬達的平面式振動的問題。因此，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可通過將具有階數(shù)差2 (即，每對頻率分量的階數(shù)相差 2)的兩對迭加頻率分量的交流電傳送至同步馬達/發(fā)電機的繞組來獲得消除 或適當?shù)販p小上述平面式振動的效果。因此，本發(fā)明的目的是提供一種可有為了實現(xiàn)上述目的，提供一種軸隙式馬達/發(fā)電機，該馬達/發(fā)電機基本上包括定子、轉(zhuǎn)子和交流電控制裝置。該定子包括多個定子鐵芯，繞組設置 在每個定子鐵芯上。轉(zhuǎn)子面對定子，該轉(zhuǎn)子包括多個磁極。該交流電控制裝 置對流動于繞組中的單相或多相交流電流執(zhí)行交流電控制。該交流電控制裝 置包括迭加控制部分和頻率分量控制部分。該迭加控制部分用以通過迭加多 個頻率分量來產(chǎn)生交流電流，所述多個頻率分量包括一階基波分量和頻率等 于基波分量的頻率的整數(shù)倍并且階數(shù)等于所述整數(shù)倍的數(shù)值的多個高階諧 波分量。該頻率分量控制部分用以控制所述頻率分量之間的關(guān)系，使得階數(shù) 相差2的兩對頻率分量相對于彼此對準。本領(lǐng)域技術(shù)人員通過下述詳細說明將清楚地了解本發(fā)明的這些和其他 目的、特征、方面和優(yōu)勢，下述詳細說明結(jié)合附圖公開了本發(fā)明的優(yōu)選實施 例。


現(xiàn)在參照形成本初始公開的部分內(nèi)容的附圖圖1是裝配有根據(jù)一項實施例的交流控制裝置的軸隙式馬達/發(fā)電機的簡化垂直橫截面剖視圖；圖2是圖1所示的軸隙式馬達/發(fā)電機的轉(zhuǎn)子的透視圖； 圖3是示出在圖l所示的軸隙式馬達/發(fā)電機中的平面式振動的簡化透視圖；圖4是由平面式振動(的幅值)造成的變形量相對于轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速的曲線圖； 圖5是判定交流電控制中使用的一階頻率分量的系數(shù)的圖表； 圖6是判定交流電控制中使用的 一 階頻率分量的系數(shù)的圖表； 圖7是判定交流電控制中使用的三階頻率分量的系數(shù)的圖表； 圖8是判定交流電控制中使用的三階頻率分量的系數(shù)的圖表； 圖9是判定交流電控制中使用的五階頻率分量的系數(shù)的圖表； 圖10是判定交流電控制中使用的五階頻率分量的系數(shù)的圖表； 圖11示出由同一交流電控制實現(xiàn)的減小平面式振動(的幅值)造成的 變形的效果；以及圖12示出由同 一交流電控制產(chǎn)生的交流電的波形。
具體實施方式
下面將參照

本發(fā)明的選定實施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員從該公開內(nèi) 容可知，本發(fā)明的實施例的下述說明只是示意性的，并不是為了限定本發(fā)明 的范圍。首先參照圖1，示出裝配有根據(jù)一項所示實施例的交流電控制裝置的雙 轉(zhuǎn)子單定子軸隙式馬達/發(fā)電機的簡化垂直橫截面剖視圖。圖2是圖1所示的 軸隙式馬達/發(fā)電機的轉(zhuǎn)子的透視圖。軸隙式馬達/發(fā)電機的橫截面的中心平面包括中心旋轉(zhuǎn)軸線O。馬達/發(fā)電機基本上具有轉(zhuǎn)子1、轉(zhuǎn)子軸2、馬達殼 體5和定子6。轉(zhuǎn)子1包括一對圓盤形轉(zhuǎn)子部件1A。轉(zhuǎn)子部件1A固定地連 爭至轉(zhuǎn)子軸2,使得轉(zhuǎn)子部件1A不能相對于轉(zhuǎn)子軸2旋轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)子軸2布置 成沿著采用單點劃線示出的中心旋轉(zhuǎn)軸線O延伸。軸2可旋轉(zhuǎn)地支承于馬達 殼體5。轉(zhuǎn)子部件1A的內(nèi)表面跨過軸向位于轉(zhuǎn)子部件1A與定子6之間的空 氣(軸向)間隙4面向定子6。定子6固定于馬達殼體5。定子6具有環(huán)形 形狀，其中間部分具有孔7。轉(zhuǎn)子軸2穿過孔7，使得轉(zhuǎn)子部件1A沿著中心 旋轉(zhuǎn)軸線O的方向布置在定子6的兩側(cè)上。定子6設置有多個定子鐵芯8，這些定子鐵芯沿著周向方向布置，使得 每個定子鐵芯8沿著平行于中心旋轉(zhuǎn)軸線O的方向延伸。繞組9纏繞至每個 定子鐵芯8上。永磁體3沿周向布置在轉(zhuǎn)子部件1A的內(nèi)表面上，并且位于 與定子6的鐵芯8的端部相面對的位置。雖然在附圖中未示出，但是可在定子6中沿著周向方向設置多個槽，并 使定子鐵芯8布置在相鄰槽之間?？蛇x擇地，如果軸隙式馬達/發(fā)電機采用單 轉(zhuǎn)子單定子類型，那么齒部可沿周向布置在定子上，并且齒部可用以作為定 子鐵芯。因此，不管根據(jù)定子6的類型和形狀定子鐵芯8是否被認為是包括 槽之間的部分或者包括齒部，定子鐵芯8的數(shù)量將等于槽的數(shù)量，上述內(nèi)容 示出馬達/發(fā)電機的定子的規(guī)格。交流電控制裝置10操作連接至繞組9從而控制繞組9中流動的交流電。 尤其地，如下文詳細地說明，交流電控制裝置10用以執(zhí)行流動于繞組9中 的單相或多相交流電的交流電控制。交流電控制裝置10包括迭加控制部分 和頻率分量控制部分，這兩個部分相互配合從而控制繞組9中流動的交流電。 交流電控制裝置10優(yōu)選地包括具有控制流動于繞組9中的電流的交流電控 制程序(迭加控制部分和頻率分量控制部分)的微電腦?；旧?，迭之 控制 部分用以通過迭加多個頻率分量來產(chǎn)生所述交流電流，所述多個頻率分量包括一階基波分量和頻率等于基波分量的頻率的整數(shù)倍并且階數(shù)等于所述整 數(shù)倍的數(shù)值的多個高階諧波分量。頻率分量控制部分用以控制頻率分量之間 的關(guān)系，使得階數(shù)差值為2的兩對頻率分量相對于彼此對準。采用交流電控制裝置10，上述平面式振動可通過限定流動于定子繞組9 中的電流的迭加頻率分量之間的關(guān)系來減小至適當?shù)某潭?，使得階數(shù)差2的 兩對頻率分量相對于彼此對準。同樣，交流電控制裝置10,即使存在高階的 平面式振動，也可減小高階諧波分量的階數(shù)，使其更容易控制高階諧波分量。 因此，即使在具有較多數(shù)量的極的軸隙式馬達/發(fā)電機中，也可消除或有效地 ;咸小平面式纟展動。個相的多相馬達/發(fā)電機。當電流流過繞組9時，產(chǎn)生通過定子鐵芯8的磁通 并JU茲通穿過軸向間隙4從而形成;茲通路，并且轉(zhuǎn)子部件1A的永》茲體3布 置在定子6的兩側(cè)上。通過控制流動于繞組9中的交流電的頻率分量(或者 交流電壓)來旋轉(zhuǎn)該轉(zhuǎn)子部件1A。繞組9中的電流包括多個迭加頻率分量。 頻率分量包括正弦波的基波分量以及高階諧波分量。采用軸隙式馬達/發(fā)電機，會產(chǎn)生平面式振動，導致轉(zhuǎn)子部件1A沿著中 心旋轉(zhuǎn)軸線O的方向變形。當轉(zhuǎn)子部件1A處于特定轉(zhuǎn)速時，該平面式振動 變得明顯并且將產(chǎn)生平面式共振。如果，例如軸隙式馬達/發(fā)電機是具有18 個定子鐵芯8和20個周向布置的永磁體3的18槽20極類型，那么平面式 振動的階數(shù)將為2 (2階)，等于槽數(shù)量與永磁體3數(shù)量之間的差值。圖3示 出二階的平面式振動。如圖3所示，轉(zhuǎn)子部件1A變形為馬鞍形形狀。隨著 馬達/發(fā)電機的扭矩變高，轉(zhuǎn)子部件1A的變形在低階平面式振動的作用下變 大。如果軸隙式馬達/發(fā)電機具有S槽和P極，那么共振將為IP-Si階的平面式 振動。轉(zhuǎn)子部件1A共振時轉(zhuǎn)速(例如每分鐘的轉(zhuǎn)數(shù))取決于軸隙式馬達/ 發(fā)電機的尺寸和大小而進行變化。優(yōu)選地使槽S的數(shù)量和極P的數(shù)量相互接近從而改善馬達的扭矩密度并 且高效地改善馬達。但是，當差值IP-SI較小時，類似于圖3所示的低階平面 式共振會造成問題，因為如果由平面式共振造成的變形大，那么將無法保證 足夠的氣隙4。子1的變形量)相對于轉(zhuǎn)速(rpm)的曲線圖的實例。如粗曲線所示，轉(zhuǎn)子 1的變形量在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為5600 rpm時超過變形的許用變形限制量(細線所示) 100倍。為了保持轉(zhuǎn)子1的變形量即平面式共振的幅值不超過許用變形限制量， 執(zhí)行交流電控制，從而在繞組9中產(chǎn)生包括多個迭加頻率分量的交流電流， 所述頻率分量包括一階基波分量和頻率等于基波分量頻率的整數(shù)倍并且階 數(shù)等于該整數(shù)倍的數(shù)值的多個高階諧波分量。該交流電控制還用以控制頻率 分量之間的關(guān)系，使得階數(shù)差2的兩對頻率分量相對于彼此對準。在該實施例中，當轉(zhuǎn)速處于5600 rpm附近時(此時會產(chǎn)生平面式共振)， 執(zhí)行上述交流電控制。更具體地說，如圖4所示，當轉(zhuǎn)速處于從大概3卯0 rpm 至7000 rpm變化的區(qū)域中時，執(zhí)行交流電控制，在該區(qū)域中變形量即平面 式共振的幅值超過許用變形限制量。第一實例現(xiàn)在將說明交流電控制的第 一實例，其中軸隙式馬達/發(fā)電機基本上如圖 1所示構(gòu)成為具有18槽和20極的七相馬達/發(fā)電機。在第一實例中，交流電控制通過迭加正弦基波分量、頻率為基波分量頻 率的三倍的三階高階諧波(頻率)分量以及頻率為基波分量頻率的五倍的五 階高階諧波(頻率)分量而在繞組9中產(chǎn)生多相交流電I (t)。這些分量的 每個是具有等于基波分量頻率的n倍(n是整數(shù))的頻率的n階高階諧波(頻率)分量。當表述為方程時，該電流如下。I(t)=Alxsin(cot+|31)+A3xsin(3cot+p3)+A5xsin(5cot+(35) ( 1 )在該方程中，t是時間，co是角速度，Al是判定基波分量的幅值的系數(shù)， 卩l(xiāng)是判定基波分量的相位的系數(shù)，A3是判定三階高階諧波分量的幅值的系 數(shù)，(33是判定三階高階諧波分量的相位的系數(shù)，A5是判定五階諧波分量的 幅值的系數(shù)，(35是判定五階諧波分量的相位的系數(shù)。在第一實例中，通過迭加一階基波分量、三階高階諧波分量和五階高階 諧波分量來產(chǎn)生供給至繞組9的多相交流電I(t)， 一階、三階與五階頻率分 量之間的關(guān)系受到控制使得包括一階頻率分量和三階頻率分量(階數(shù)差2) 的一對頻率分量以及包括三階頻率分量和五階頻率分量(階數(shù)差2)的一對 頻率分量相對于彼此對準。因此，采用第一實例，可消除或減少低階平面式振動的共振，因為電流受到控制使得階數(shù)差2的兩對頻率分量相對于彼此對準。現(xiàn)在將說明系數(shù)A1、卩l(xiāng)、 A3、卩3、 A5和(35。圖5至10是用于在具有 許多槽(槽數(shù))S (也等于定子鐵芯8的數(shù)量)和許多極(極數(shù))P的軸隙 式馬達/發(fā)電機的情況下判定系數(shù)值的圖表。在每個圖表中，槽數(shù)標示在水平 軸線上，極數(shù)標示在垂直軸線上。槽數(shù)等于圖1所示的定子鐵芯8的數(shù)量。交流電控制裝置IO執(zhí)行交流電控制從而分別通過參照圖5至10所示的 圖表判定系數(shù)A1、卩l(xiāng)、 A3、卩3、 A5和P5的值來調(diào)節(jié)流動于繞組9中的交 流電，由此將獲得將平面式振動減小至至少規(guī)定程度的效果。這些圖表通過 實驗方法或者計算機模擬而獲得。當已經(jīng)判定A1、 (31、 A3、卩3、 A5和卩5 時，可獲得將通過平面式振動造成的變形減小至(即，減小平面式振動的幅 值)至少規(guī)定程度(例如，IOO倍)的效果。當改變軸隙式馬達/發(fā)電機的尺 寸/大小時，有必要再次通過實驗方法或計算機模擬制備這些圖表。圖11示出采用根據(jù)第一實例的軸隙式馬達/發(fā)電機獲得的減小由平面式 振動造成的變形(即，減小幅值)的效果。水平軸線表示轉(zhuǎn)子部件1A的轉(zhuǎn) 蓮，垂直軸線表示變形量(幅值)。在圖11中，當產(chǎn)生僅具有一階頻率分量 的交流電時造成的變形量(幅值)采用實黑點示出。相反地，當產(chǎn)生具有一 階基波分量、三階高階諧波分量和五階高階諧波分量的交流電時造成的變形 量(幅值)采用白點示出。圖11示出大量的實驗數(shù)據(jù)，每個包括與相同轉(zhuǎn) 速對應的一對點(一個黑色、 一個白色)。轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速為6600rpm時的結(jié)果由 圖11中的虛線圈標出并且示出第一實例在哪里以最有效的方式減小平面式 振動。采用第一實例的交流電控制，可在產(chǎn)生平面式共振的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速(5900 rpm)附近以有效的方式減小變形量(幅值)。更優(yōu)選地，對轉(zhuǎn)子部件1A的半徑和軸向厚度進行適當?shù)倪x擇，并將軸 隙式馬達/發(fā)電機的尺寸和大小設計成使得產(chǎn)生平面式共振時的轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速處 于低轉(zhuǎn)速區(qū)域，該低轉(zhuǎn)速區(qū)域位于馬達/發(fā)電機通常使用的轉(zhuǎn)速區(qū)域的下側(cè)。 采用這種方式，可更容易地降低并控制高階諧波頻率。圖12示出采用基于方程(1)的交流電控制產(chǎn)生的交流電的波形。在圖 12中，電流相角標示在水平軸線上，電流標示在垂直軸線上。在圖12中，細線表示一階基波分量，粗線表示通過迭加一階基波分量、三階高fer諧波分量以及五階高階諧波分量獲得的繞組9的多相交流電。第二實例現(xiàn)在將說明交流電控制的第二實例，其中軸隙式馬達/發(fā)電機基本上如圖1所示構(gòu)成為具有18槽和20極的三相馬達/發(fā)電才幾。在第二實例中，交流電控制通過迭加正弦基波(頻率)分量、頻率為基 波分量頻率的五倍的五階高階諧波(頻率)分量、頻率為基波分量頻率的七 倍的七階高階諧波(頻率)分量、頻率為基波分量頻率的十一倍的十一階高 階諧波(頻率)分量以及頻率為基波分量頻率的十三倍的十三階高階諧波(頻率)分量而產(chǎn)生供給至繞組9的多相交流電。在第二實例中，通過迭加一階基波分量、五階高階諧波分量、七階高階 諧波分量、十一階高階諧波分量和十三階高階諧波分量來產(chǎn)生供給至繞組9 的多相交流電I(t), 一階、五階、七階、十一階與十三階頻率分量之間的關(guān) 系受到控制使得包括五階頻率分量和七階頻率分量(階數(shù)差2)的一對頻率 分量以及包括十一階頻率分量和十三階頻率分量(階數(shù)差2)的一對頻率分 量相對于彼此對準。因此，采用第二實例，可消除或減少低階平面式振動的共振，因為電流 受到控制使得階數(shù)差2的兩對頻率分量相對于彼此對準。應該將不同頻率分量的系數(shù)設定成使得由平面式振動造成的變形(即， 平面式振動的幅值)被減小至至少規(guī)定的程度(例如，100倍)。除了具有18槽和20極的三相AC馬達/發(fā)電4幾，可將第二實例的交流電控制應用至使用單相交流電或具有除了等于5、 7、 11和13倍基波頻率的頻率的頻率分量的多相交流電的軸隙式馬達/發(fā)電機。在第一和第二實例中示出的交流電控制公開了研究結(jié)果，即發(fā)現(xiàn)組合高階諧波分量可以有效的方式減小平面式振動。更具體地說，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)可通過 將具有兩對迭加的階數(shù)差2的頻率分量(即，每對的頻率分量的階數(shù)相差2 )振動的獨特效果。第一實例和第二實例二者涉及一種用于包括定子6和轉(zhuǎn)子1的軸隙式馬 達/發(fā)電機的交流電控制裝置(圖1至3)，定子6具有多個沿周向布置的其 上纏繞有繞組9的定子鐵芯8,轉(zhuǎn)子1具有多個磁極并且布置成沿著中心旋 轉(zhuǎn)軸線O的方向面對定子6布置。交流電控制裝置控制流動于軸隙式馬達/ 發(fā)電機的繞組9中的單相或多相交流電。更具體地說，交流電控制裝置通過ii迭加多個頻率分量來產(chǎn)生單相或多相交流電流，所述多個頻率分量包括一階 基波分量和頻率等于所述基波分量的頻率的整數(shù)倍并且階數(shù)等于所述整數(shù) 倍的數(shù)值的多個高階諧波分量。通過限定頻率分量之間的關(guān)系使得階數(shù)相差 2的兩對頻率分量相對于彼此對準，可消除或者適當?shù)販p小轉(zhuǎn)子的平面式振動。因此，即使軸隙式馬達/發(fā)電機具有大量極以及槽數(shù)與極數(shù)之間的差值較小的情況下，也可以有效的方式消除或減小平面式振動。除了圖3所示的二階平面式振動，也可消除四或更高階平面式振動。更具體地說，在第一實例中，高階諧波分量是三階和五階分量。因此， 因為所用的高階諧波分量是低階諧波，所以可容易地實現(xiàn)交流電控制。因為僅存在兩個高階諧波分量，所以可更容易地實現(xiàn)交流電控制。除了具有18 槽和20極的七相AC馬達/發(fā)電機，也可將交流電控制應用至使用單相交流 電或具有除了等于3和5倍基波頻率的頻率的頻率分量的多相交流電的軸隙 式馬達/發(fā)電機。此外，當槽數(shù)(例如，18)與極數(shù)(例如，20)之間的差值 為2時，交流電控制并不局限于消除二階平面式振動(參見圖3)。代替地， 當槽數(shù)與極數(shù)之間的差值為4或更高時，交流電控制可消除四階或更高階的 平面式變形。更具體地說，供給至繞組9的交流電I(t)通過方程(1 )進行控制。系數(shù) Al和卩l(xiāng)、系數(shù)A3和(33以及系數(shù)A5和p5設定成能夠獲得將轉(zhuǎn)子1的平面 式振動的階數(shù)減小至規(guī)定程度的效果，平面振動是關(guān)于轉(zhuǎn)子1沿著中心旋轉(zhuǎn) 軸線0的方向變形的振動，平面振動的階數(shù)等于定子鐵芯8數(shù)量(槽數(shù))與 轉(zhuǎn)子1的磁極數(shù)之間的差值。因此，如圖5至10所示，根據(jù)該實施例的電 流控制可應用至具有各種槽數(shù)和極數(shù)的軸隙式馬達/發(fā)電機。同時，在第二實例中，高階諧波分量是五階、七階、十一階以及十三階 分量。因此，可通過使用比較低階的高階諧波分量來消除或減少三相馬達/ 發(fā)電機中的平面式振動。此外，采用第二實例，當槽數(shù)(例如，18)與極數(shù) (例如，20)之間的差值為2時，交流電控制并不局限于消除二階平面式振 動(參見圖3)。代替地，當槽數(shù)與極數(shù)之間的差值為4或更高時，交流電控 制可消除四階或更高階的平面變形。. 優(yōu)選地，當轉(zhuǎn)子1的轉(zhuǎn)速處于轉(zhuǎn)子1共振時的轉(zhuǎn)速、轉(zhuǎn)子1經(jīng)受使轉(zhuǎn)子 1沿轉(zhuǎn)子軸向變形的平面共振時的轉(zhuǎn)速中的一轉(zhuǎn)速附近時，執(zhí)行根據(jù)第一和第二實例的交流電控制。因此，可根據(jù)軸隙式馬達/發(fā)電機的操作狀態(tài)適當?shù)?消除或減少平面式^^動。更優(yōu)選地，應該選擇沿著轉(zhuǎn)子1的中心旋轉(zhuǎn)軸線O的方向的半徑和厚度 以及設計軸隙式馬達/發(fā)電機的尺寸/大小，使得轉(zhuǎn)子經(jīng)受平面式共振時的轉(zhuǎn)低轉(zhuǎn)速區(qū)域中。采用這種方式，可抑制平面式振動的產(chǎn)生。術(shù)語的總體解釋在理解本發(fā)明的范圍時，術(shù)語"包括"和其派生詞，如這里使用的，意在作為說明所述特征、元件、部件、組、整數(shù)和/或步驟的存在的開放術(shù)語，但 是不排除其他未說明特征、元件、部件、組、整數(shù)和/或步驟的存在。上述內(nèi)容也適用以具有類似含義的詞語，諸如術(shù)語"包含"、"具有"和其派生詞。同 樣，當單數(shù)使用術(shù)語"部件"、"區(qū)段"、"部分"、"組成部分"或"元件"時可具 有單一部件或多個部件的雙重含義。這里使用的諸如"基本上"、"大約，，和"大概，，的程度術(shù)語表示修改術(shù)語的可推理的偏差量，使得最終結(jié)果沒有明顯變化。雖然只有選定的實施例用于示出本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員從公開的 內(nèi)容可知，在不脫離發(fā)明范圍的情況下可在這里進行各種變化和改進。例如， 可按照需要和/或要求改變各種部件的尺寸、形狀、位置或方向。如圖所示直 接相互連接或接觸的部件可具有設置在其間的中間結(jié)構(gòu)。 一個元件的功能可 以由兩個執(zhí)行，反之亦然。因此，根據(jù)本發(fā)明的實施例的前述說明僅僅是示 出的目的，并不是為了限制本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1、一種軸隙式馬達/發(fā)電機，包括定子，該定子包括多個定子鐵芯，繞組設置在每個所述定子鐵芯上；面對所述定子的轉(zhuǎn)子，所述轉(zhuǎn)子包括多個磁極；以及交流電控制裝置，該交流電控制裝置用以對在所述繞組中流動的單相或多相交流電流執(zhí)行交流電控制，所述交流電控制裝置包括迭加控制部分，該迭加控制部分用以通過迭加多個頻率分量來產(chǎn)生所述交流電流，所述多個頻率分量包括一階基波分量和頻率等于所述基波分量的頻率的整數(shù)倍并且階數(shù)等于所述整數(shù)倍的數(shù)值的多個高階諧波分量；以及頻率分量控制部分，該頻率分量控制部分用以控制所述頻率分量之間的關(guān)系，使得階數(shù)相差2的兩對頻率分量相對于彼此對準。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸隙式馬達/發(fā)電機，其中，所述頻率分量控制部分還用以控制作為所迷高階諧波分量的三階頻率 分量和五階頻率分量。
3、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸隙式馬達/發(fā)電機，其中， 所述迭加控制部分如下地產(chǎn)生所述交流電流I(t)=A 1 x sin(cot+卩1 )+A3 x sin(3 cot+(33)+ A5 x sin(5 cot+卩5) 其中，t是時間，co是角速度，' Al 、 (31是所述基波分量的系數(shù)，A3 、 P3是所述三階頻率分量的系數(shù)，以及A5 、 (35是所述五階頻率分量的系數(shù)；以及 所述頻率分量控制部分還用以將所述系數(shù)設定為使所述轉(zhuǎn)子的平面式 振動的階數(shù)減d、為接近規(guī)定程度的值，其中所述階數(shù)等于所述定子鐵芯的數(shù) 量與所述轉(zhuǎn)子的磁極數(shù)量之間的差值，而所述平面式振動是導致所述轉(zhuǎn)子沿 軸向產(chǎn)生變形的振動。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸隙式馬達/發(fā)電機，其中，所述頻率分量控制部分還用以控制作為所述高階諧波分量的五階頻率分量、七階頻率分量、十一階頻率分量以及十三階頻率分量。 '
5、根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸隙式馬達/發(fā)電機，其中，所述交流電控制裝置還用以當所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速處于所述轉(zhuǎn)子經(jīng)受導致 所述轉(zhuǎn)子沿轉(zhuǎn)子軸向產(chǎn)生變形的平面式共振的轉(zhuǎn)速附近時，執(zhí)行所述交流電 控制。
6、 根據(jù)權(quán)利要求5所述的軸隙式馬達/發(fā)電機，其中，所述轉(zhuǎn)子和所述定子的尺寸如此確定，使得所述轉(zhuǎn)子經(jīng)受所述平面式共 振的所述轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速處于低轉(zhuǎn)速區(qū)域中，該低轉(zhuǎn)速區(qū)域位于所述軸隙式馬達/ 發(fā)電機通常使用的規(guī)定操作轉(zhuǎn)速區(qū)域的低轉(zhuǎn)速側(cè)。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸隙式馬達/發(fā)電機，其中， 所述交流電控制裝置還用以當所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速處于所述轉(zhuǎn)子經(jīng)受導致所述轉(zhuǎn)子沿轉(zhuǎn)子軸向產(chǎn)生變形的平面式共振的轉(zhuǎn)速附近時，執(zhí)行所述交流電 控制。
8、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸隙式馬達/發(fā)電機，其中， 所述交流電控制裝置還用以當所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速處于所述轉(zhuǎn)子經(jīng)受導致所述轉(zhuǎn)子沿轉(zhuǎn)子軸向產(chǎn)生變形的平面式共振的轉(zhuǎn)速附近時，執(zhí)行所述交流電 控制。
9、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的軸隙式馬達/發(fā)電機，其中， 所述交流電控制裝置還用以當所述轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速處于所述轉(zhuǎn)子經(jīng)受導致所述轉(zhuǎn)子沿轉(zhuǎn)子軸向產(chǎn)生變形的平面式共振的轉(zhuǎn)速附近時，執(zhí)行所述交流電 控制。
10、 一種控制軸隙式馬達/發(fā)電機的方法，該軸隙式馬達/發(fā)電機包括定 子和面對所述定子的轉(zhuǎn)子，所述定子包括多個定子鐵芯，繞組設置在每個所 述定子鐵芯上，所述轉(zhuǎn)子包括多個磁極，所述方法包括. 通過迭加多個頻率分量在所述定子的繞組中產(chǎn)生交流電流，所述多個頻 率分量包括一次基波分量和頻率等于所述基波分量的頻率的整數(shù)倍并且階 數(shù)等于所述整數(shù)倍的數(shù)值的多個高階諧波分量；以及控制所述頻率分量之間的關(guān)系，使得階數(shù)相差2的兩對頻率分量相對于 彼此對準。
全文摘要
一種軸隙式馬達/發(fā)電機設置有定子、轉(zhuǎn)子和交流電控制裝置。該交流電控制裝置對流動于繞組中的單相或多相交流電流執(zhí)行交流電控制。該交流電控制裝置包括迭加控制部分和頻率分量控制部分。該迭加控制部分用以通過迭加多個頻率分量來產(chǎn)生所述交流電流，所述多個頻率分量包括一階基波分量和頻率等于所述基波分量的頻率的整數(shù)倍并且階數(shù)等于所述整數(shù)倍的數(shù)值的多個高階諧波分量。該頻率分量控制部分用以控制所述頻率分量之間的關(guān)系，使得階數(shù)相差2的兩對所述頻率分量相對于彼此對準。
文檔編號H02P6/00GK101330267SQ20081011025
公開日2008年12月24日 申請日期2008年6月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月21日
發(fā)明者福重孝志 申請人:日產(chǎn)自動車株式會社