電機(jī)中的磁體管理的制作方法
【專利說(shuō)明】電機(jī)中的磁體管理
政府許可權(quán)
[0001]根據(jù)美國(guó)能源部所授予的合同號(hào)為DE-EE0005573的合同，本發(fā)明是在政府支持下所制成的。政府對(duì)本發(fā)明享有一定的權(quán)利。
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)涉及共同轉(zhuǎn)讓的當(dāng)前未決的序列號(hào)為14/064,547名稱為“SYSTEM ANDMETHOD FOR HEATING FERRITE MAGNET MOTORS FOR LOW TEMPERATURES (低溫下用于加熱鐵氧磁體電動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)和方法)”(代理人卷號(hào)269676-1)的美國(guó)專利申請(qǐng)，通過(guò)引用在此將其內(nèi)容整體并入本文中。
技術(shù)背景
[0003]本發(fā)明的實(shí)施例一般涉及電機(jī)和對(duì)鐵氧體型磁體電動(dòng)機(jī)中的磁體進(jìn)行加熱以防止退磁，以及更具體地，涉及這些加熱方法的和/或被用于電動(dòng)和/或混合電動(dòng)車輛以及其他應(yīng)用中的電動(dòng)機(jī)的磁體管理。
[0004]在許多工業(yè)、商業(yè)和運(yùn)輸業(yè)中電機(jī)在各個(gè)行業(yè)中的使用已隨時(shí)間繼續(xù)變得越來(lái)越普遍。為了實(shí)現(xiàn)電機(jī)的高性能，選擇使用永磁體(PM)材料在許多應(yīng)用中越來(lái)越流行。在這樣的機(jī)器中，PM可以替代傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中的電磁體，或可開(kāi)發(fā)出能夠充分利用PM的性質(zhì)和特點(diǎn)的新穎的拓?fù)洹?br>[0005]已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的一種PM電機(jī)拓?fù)浔环Q為“定子永磁體機(jī)器”，所述機(jī)器被設(shè)計(jì)成使得機(jī)器中的PM被定位在定子處。由此，定子永磁體機(jī)器可因此涉及但不限于永磁體磁通開(kāi)關(guān)機(jī)器、永磁體磁通反轉(zhuǎn)機(jī)器和雙凸極永磁體機(jī)器。已經(jīng)開(kāi)發(fā)出來(lái)的另一種PM電機(jī)拓?fù)浔环Q為“內(nèi)部永磁體(IPM)機(jī)器”，是被設(shè)計(jì)使得機(jī)器中的PM嵌入轉(zhuǎn)子為“內(nèi)部永磁體(IPM)機(jī)器”，是被設(shè)計(jì)使得機(jī)器中的PM嵌入轉(zhuǎn)子的疊片內(nèi)的電機(jī)。從而IPM機(jī)器可涉及廣泛用于包括飛機(jī)，汽車和工業(yè)用途的各種應(yīng)用的IPM電動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)。
[0006]當(dāng)構(gòu)造和運(yùn)行PM電機(jī)時(shí)需要考慮的一個(gè)問(wèn)題是PM的退磁。取決于所采用的PM的種類，如果電機(jī)被暴露于極高溫度或極低溫度下，可能發(fā)生PM的退磁。例如，如果PM是稀土磁體，則PM暴露在極高的溫度下可使PM更易遭受退磁。相反，如果PM是鐵氧體磁體，則PM暴露在低溫(例如，-40°至60°C )時(shí)可使PM更易遭受退磁。
[0007]應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，相比于使用稀土磁體，在PM電機(jī)中使用鐵氧體磁體可以節(jié)省成本(與使用稀土磁體比較)，并且因此，在一些PM電機(jī)中可能期望使用鐵氧體磁體。盡管鐵氧體磁體比稀土磁體在更低溫下更容易去磁，但是，相比于稀土磁體，它們?cè)谳^高溫下更不易去磁。因此，如果可以提供防止鐵氧體磁體在低溫下退磁的解決方案，則鐵氧體磁體PM機(jī)器可以是的稀土磁體PM機(jī)器一個(gè)期望的替代方案。
[0008]其結(jié)果是，上述引用的專利申請(qǐng)中提供用于防止PM機(jī)器中鐵氧體磁體退磁的各種系統(tǒng)和方法。這使得鐵氧體磁體PM機(jī)器可用在更寬范圍的環(huán)境溫度中，并且表現(xiàn)出改善的耐腐蝕性和改進(jìn)的穩(wěn)定性。由此，所述改進(jìn)的PM機(jī)器可有更多的機(jī)會(huì)用于廣泛的應(yīng)用范圍，包括例如車輛應(yīng)用中。
[0009]由此，有機(jī)會(huì)來(lái)改善例如車輛(以及其他應(yīng)用)的操作，所述車輛(以及其他應(yīng)用)包括在其一個(gè)或多個(gè)PM機(jī)器中使用這些鐵氧體類型磁體方法和系統(tǒng)的電動(dòng)機(jī)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]本發(fā)明通過(guò)提供控制鐵氧體型永磁體電機(jī)的方法，其減緩了由于低溫下磁體的退磁所導(dǎo)致的機(jī)器性能的降低，從而克服了至少一些上述的缺點(diǎn)。更具體地，本發(fā)明關(guān)于一種控制模塊或控制器，其在例如但不限于電動(dòng)或混合電動(dòng)車輛的各種應(yīng)用中提供磁體管理指令。
[0011]因此，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，一種控制鐵氧體型永磁體電機(jī)的方法，所述方法包括:對(duì)多個(gè)永磁體的溫度進(jìn)行接收和估算中的一個(gè)；確定所述溫度是否低于預(yù)定溫度；并且如果溫度低于所述預(yù)定溫度，則進(jìn)行下述中的至少一個(gè):選擇性地加熱所述多個(gè)鐵氧體型永磁體以防止所述多個(gè)永磁體退磁；以及降低所述電機(jī)的額定值。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，控制器包括編程指令以:對(duì)電機(jī)中的多個(gè)鐵氧體型永磁體的溫度進(jìn)行接收和估算中的一個(gè)；將所述溫度與預(yù)定的溫度進(jìn)行比較；并且將電流注入信息發(fā)送至電機(jī)的操作控制器，其中，所述電流注入信息包括配置成防止所述多個(gè)鐵氧體型永磁體退磁的指令。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，控制器包括編程指令以:對(duì)鐵氧體型永磁體機(jī)器的反emf進(jìn)行接收或估算，所述鐵氧體型永磁體機(jī)器具有多個(gè)鐵氧體型永磁體；將所述接收到的或估算的反emf與預(yù)定的反emf進(jìn)行比較；并且將電流注入信息發(fā)送至鐵氧體型永磁體機(jī)器的操作控制器，其中，所述電流注入信息包括配置為防止所述多個(gè)鐵氧體型永磁體退磁的指令。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，一種控制鐵氧體型永磁體電機(jī)的方法，所述方法包括:對(duì)多個(gè)永磁體的磁化水平進(jìn)行接收和估算中的一個(gè)；確定所述磁化水平是否高于預(yù)定水平；并且如果磁化水平高于所述預(yù)定水平，則進(jìn)行下述中的至少一個(gè):選擇性地加熱所述多個(gè)鐵氧體型永磁體以防止所述多個(gè)永磁體退磁；以及降低所述電機(jī)的額定值。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，控制器包括編程指令以:將電流或電壓中的一個(gè)注入鐵氧體型永磁體機(jī)器，所述鐵氧體型永磁體機(jī)器具有多個(gè)鐵氧體型永磁體；基于所述注入估算阻抗；基于所估算的阻抗選擇性地加熱多個(gè)鐵氧體型永磁體；以及限制流至機(jī)器的電流。
[0016]本發(fā)明的其它各特征和優(yōu)點(diǎn)將通過(guò)下面的詳細(xì)描述和附圖變得顯而易見(jiàn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017]當(dāng)參考附圖閱讀下面的詳細(xì)說(shuō)明時(shí)本發(fā)明的這些和其他特征、方面和優(yōu)點(diǎn)將變得更好理解，整個(gè)附圖中類似的標(biāo)記表示類似的部分，其中:
[0018]圖1是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁體管理環(huán)境的示意圖。
[0019]圖2是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的操作方法的流程圖。
[0020]圖3是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的操作方法的流程圖。
[0021]圖4是描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的施加至機(jī)器的電流限制以及永磁體磁鏈或者磁化水平相對(duì)于接收到的或估算的溫度的變化的圖表。
[0022]圖5是描繪了根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的機(jī)器中阻抗相對(duì)于磁鏈或磁化水平，以及機(jī)器中電流限制相對(duì)于磁鏈的變化的圖表。
【具體實(shí)施方式】
[0023]除非以其它方式定義，否則本文所用的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有本領(lǐng)域普通技術(shù)人員對(duì)于目前公開(kāi)的主題所通常理解的相同的含義。本文所使用的術(shù)語(yǔ)“第一”，“第二”等，并不表示任何順序，數(shù)量，或重要性，而是被用來(lái)區(qū)分元件彼此。用語(yǔ)“一” “一個(gè)”和“所述”并不表示對(duì)數(shù)量的限制，而是表示存在至少一個(gè)引用的項(xiàng)目，以及術(shù)語(yǔ)“前”，“后”，“底部”和/或“頂”除非以其它方式說(shuō)明，否則僅用于方便描述而已，并且不用于對(duì)任何一個(gè)位置或空間取向的限制。
[0024]如果公開(kāi)了范圍，涉及相同組分或性質(zhì)的所有范圍的端點(diǎn)是包括在內(nèi)的并且可以獨(dú)立組合(例如，“高達(dá)約25wt.%，”的范圍包括端點(diǎn)和范圍在“約5wt.%至約25wt.的所有中間值等)。與數(shù)量結(jié)合使用的修飾詞“約”包含所述值，并且具有由上下文規(guī)定的含義(例如，包括與特定量的測(cè)量相關(guān)聯(lián)的誤差度)。因此，由術(shù)語(yǔ)“約”修飾的值并不一定僅限于指定的精確值。
[0025]如在本文中使用的“鐵氧體型磁體”是指鐵氧體基磁體以及目前已知的或?qū)?lái)開(kāi)發(fā)的表現(xiàn)出與本文所討論的鐵氧體基磁體類似的溫度相關(guān)聯(lián)行為的磁體和/或磁體組合物的類型。例如但非限制性，鐵氧體型磁體的某些實(shí)施例可設(shè)想包括事實(shí)上沒(méi)有或僅有少量鐵的磁體和/或磁體組合物。
[0026]如本文使用的“低溫”是指在或低于可使鐵氧體型永磁體更易遭受退磁的溫度。例如但非限制，其可能是在從約-40°C至約60°C的范圍。然而，低溫可以與上述范圍不同。例如，由于各種原因，所述范圍可以不同，所述各種原因包括電動(dòng)機(jī)的尺寸和配置、壓力、電動(dòng)機(jī)應(yīng)用和/或其他因素。
[0027]如以上所提到的，本發(fā)明涉及共同轉(zhuǎn)讓的序列號(hào)為14/064547名稱為“SY