用于多相永磁同步电动机的驱动单元的制作方法
【专利摘要】一种运送系统包括：轿厢；用于向所述轿厢施加运动的机器，所述机器包括定子和转子，所述定子包括12*k个定子齿，所述转子包括11*k个转子极，其中k是自然偶数，所述机器包括位于所述定子齿处的绕组，所述绕组以6个相布置；以及用于向所述机器提供驱动信号的驱动单元，所述驱动单元包括多个驱动器，驱动器的数量是2的整数倍。
【专利说明】用于多相永磁同步电动机的驱动单元发明领域
[0001]本文所公开的主题总体涉及驱动单元，并且更具体地，涉及用于在运送系统中使用的多相永磁同步电动机的驱动单元。
[0002]背景
[0003]运送系统，诸如电梯系统，使用机器以便向运载乘客的轿厢施加力。所采用的机器可能需要提供根据应用而变化的功率电平。例如，用于提升较大负载的电梯需要较高功率的机器。所述机器由驱动单元驱动，所述驱动单元具有满足机器负载要求的电功率要求。通常，当需要机器来处理较高负载时，需要开发或采购高功率的驱动单元并且对其进行测试以便进行正确的操作(例如，认证)。针对每个机器负载选择特定驱动单元的过程是费时且昂贵的。
[0004]简要概述
[0005]根据示例性实施方案，一种运送系统包括:轿厢；用于向轿厢施加运动的机器，所述机器包括定子和转子，定子包括12*k个定子齿，转子包括I l*k个转子极，其中k是自然偶数，所述机器包括位于定子齿处的绕组，绕组以6个相布置；以及用于向机器提供驱动信号的驱动单元，所述驱动单元包括多个驱动器，驱动器的数量是2的整数倍。
[0006]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，与每个相相关联并且联接到共用驱动器的绕组以电串联布置。
[0007]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，与每个相相关联并且联接到共用驱动器的绕组以电并联支路布置，每个支路包括以电串联布置的绕组。
[0008]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，与每个相相关联并且联接到共用驱动器的绕组以电并联布置。
[0009]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，驱动器的数量等于2。
[0010]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，驱动器的数量等于4。
[0011]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，所述驱动器包括第一驱动器和第二驱动器，第一驱动器生成第一相、第二相和第三相的驱动信号，第二驱动器生成第四相、第五相和第六相的驱动信号。
[0012]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，第一相和第四相偏移30度的角度。
[0013]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，所述轿厢是电梯轿厢。
[0014]根据示例性实施方案，一种运送系统包括:轿厢；用于向轿厢施加运动的机器，所述机器包括定子和转子，定子包括18*k个定子齿，转子包括17*k个转子极，其中k是自然偶数，所述机器包括位于定子齿处的绕组，绕组以9个相布置；以及用于向机器提供驱动信号的驱动单元，所述驱动单元包括多个驱动器，驱动器的数量是3的整数倍。
[0015]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，与每个相相关联并且联接到共用驱动器的绕组以电串联布置。
[0016]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，与每个相相关联并且联接到共用驱动器的绕组以电并联支路布置，每个支路包括以电串联布置的绕组。
[0017]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，与每个相相关联并且联接到共用驱动器的绕组以电并联布置。
[0018]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，驱动器的数量等于3。
[0019]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，驱动器的数量等于6。
[0020]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，所述驱动器包括第一驱动器和第二驱动器，第一驱动器生成第一相、第二相和第三相的驱动信号，第二驱动器生成第四相、第五相和第六相的驱动信号。
[0021]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，第一相和第四相偏移40度的角度。
[0022]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，所述驱动器包括第三驱动器，第三驱动器生成第七相、第八相和第九相的驱动信号。
[0023]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，第一相和第七相偏移80度的角度。
[0024]可替代地或另外，在这个或其他实施方案中，所述轿厢是电梯轿厢。
[0025]结合附图根据以下描述将明白本发明的实施方案的其他方面、特征和技术。
[0026]附图简述
[0027]现参考附图，其中相同元件在图中编号相同:
[0028]图1是示例性实施方案中的电梯系统的部件的框图；
[0029 ]图2描绘示例性实施方案中的定子和转子；
[0030]图3描绘示例性实施方案中的定子齿；
[0031]图4-6描绘示例性实施方案中的联接到2个驱动器的6相永磁同步电动机的绕组；
[0032]图7-8描绘示例性实施方案中的联接到4个驱动器的6相永磁同步电动机的绕组；
[0033]图9描绘示例性实施方案中的定子齿；
[0034]图10-12描绘示例性实施方案中的联接到3个驱动器的9相永磁同步电动机的绕组;并且
[0035]图13-14描绘示例性实施方案中的联接到6个驱动器的9相永磁同步电动机的绕组。
[0036]详述
[0037]图1是示例性实施方案中的电梯系统10的部件的框图。尽管相对于电梯系统来描述各实施方案，但是应当理解，这些实施方案可以应用于其他运送系统(例如，列车、汽车、船舶)O电梯系统10包括AC功率源12，诸如电主线(例如，440伏，3相)AC功率12被提供到驱动单元20。驱动单元20包括多个驱动器，其中每个驱动器生成以三个相(phrase)布置的驱动信号。每个驱动器可包括整流器以便将AC功率12转换成DC电压。每个驱动器可包括逆变器以便将DC电压转换成多相AC驱动信号。来自驱动单元20的驱动信号被供应到多相机器22以便向电梯轿厢23施加运动。在示例性实施方案中，机器22是多相永磁同步电动机。本文进一步详细描述了电动机相和驱动器的各种配置。
[0038]控制器24向驱动单元20的驱动器提供控制信号以便控制驱动信号的生成。可以使用通用微处理器来实现控制器24，所述通用微处理器执行存储在存储介质上的计算机程序以执行本文所描述的操作。可替代地，可在硬件(例如，ASIC、FPGA)或硬件/软件的组合中实现控制器24。控制器24也可以是电梯控制系统的部分。
[0039]图2描绘示例性实施方案中的机器22的定子30和转子32。定子30包括多个定子齿34，相绕组如本文所述缠绕在所述定子齿34中的每一个上。转子32包括限定转子极的多个永磁体36。在图2的实施方案中，定子30具有48个定子齿并且转子32具有44个转子极。6相机器22的实施方案包括具有12*k个定子齿和ll*k个转子极的机器(其中k是自然偶数，例如，
2、4、6……)0
[0040]图3描绘具有48个定子齿的定子的12齿区段。在图3的实施方案中，机器22是6相永磁同步电动机。图3中的六个相由字母表示，其中ABCDEF对应于用于每个相的正绕组并且ABCDEF对应于用于每个相的负绕组。图3中的绕组模式是AA EE BB FF CC ，其中字母A-F对应于六个相。接下来的12个定子齿中的绕组模式是电反转的，S卩EE BB FF CC吗。
[0041]图4描绘从由2个电流分离的3相驱动器组成的实际6相供系统?的48个齿的永磁同步电动机的示例性实施方案。在图4的实施方案中，用于单个相的所有绕组以串联连接。驱动单元20的第一驱动器40生成三相驱动信号ABC，其中每个相相隔120度。绕组被布置成使得与相A相关联的所有绕组是串联的，与相B相关联的所有绕组是串联的并且与相C相关联的所有绕组是串联的。以串联布置的绕组交替极性。驱动单元20的第二驱动器42生成三相驱动信号DEF，其中每个相相隔120度。相DEF分别从相ABC偏移一个角度(例如，30度)。绕组被布置成使得与相D相关联的所有绕组是串联的，与相E相关联的所有绕组是串联的并且与相F相关联的所有绕组是串联的。以串联布置的绕组交替极性。
[0042]图5描绘从由2个电流分离的3相驱动器组成的实际6相供应系统供应的48个齿的永磁同步电动机的示例性实施方案。驱动器40和42类似于图4中的那些。在图5的实施方案中，用于相应相的绕组以两个并联支路连接，每个支路具有串联连接的绕组。以串联布置的绕组交替极性。
[0043]图6描绘从由2个电流分离的3相驱动器组成的实际6相供应系统供应的48个齿的永磁同步电动机的示例性实施方案。驱动器40和42类似于图4中的那些。在图6的实施方案中，用于相应相的绕组以四个并联支路连接，每个支路具有单个正-负绕组对。
[0044]图7描绘从由4个电流分离的3相驱动器组成的实际6相供应系统供应的48个齿的永磁同步电动机的示例性实施方案。在图7的实施方案中，两个驱动器40和40’用来生成用于相ABC的驱动信号。两个驱动器42和42 ’用来生成用于相DEF的驱动信号。同一个相的联接到共用驱动器的绕组以串联连接。使用两个驱动器40和40’用于相ABC并且使用两个驱动器42和42’用于相DEF提供了相对于图4-6的实施方案增加的功率以便处理更高的负载。
[0045]图8描绘从由4个电流分离的3相驱动器组成的实际6相供应系统供应的48个齿的永磁同步电动机的不例性实施方案。在图8的实施方案中，两个驱动器40和40 ’用来生成用于相ABC的驱动信号。两个驱动器42和42 ’用来生成用于相DEF的驱动信号。同一个相的联接到共用驱动器的绕组以并联连接。
[0046]图4-8的上述实施方案涉及联接到多个驱动器的6相永磁同步电动机。图4-8中的驱动器的数量是2或4，但是在其他实施方案中，驱动器的数量可以是2的整数倍。
[0047]其他实施方案采用9相永磁同步电动机。9相机器22的实施方案包括具有18*k个定子齿和17*k个转子极的机器(其中k是自然偶数，例如，2、4、6……)。在一个示例性实施方案中，定子包括72个定子齿并且转子包括68个极。图9描绘具有72个定子齿的定子的18齿区段。在图9的实施方案中，机器22是9相永磁同步电动机。图9中的9个相由字母表示，其中ABCDEFGHI对应于用于每个相的正绕组并且AB⑶EFGHI对应于用于每个相的负绕组。图9中的绕组模式是么A EE II BB FF GG CC DD P，其中字母A-1对应于9个相。接下来的18个定子齿中的绕组模式是电反转的，即，EE II BB FF GG CC DD哩。
[0048]图10描绘从由3个电流分离1^3相驱3器组5的实际9相;共应系统供应的72个齿的永磁同步电动机的示例性实施方案。在图10的实施方案中，用于一个相的所有绕组以串联连接。驱动单元20的第一驱动器50生成三相驱动信号ABC，其中每个相相隔120度。绕组被布置成使得与相A相关联的所有绕组是串联的，与相B相关联的所有绕组是串联的并且与相C相关联的所有绕组是串联的。以串联布置的绕组交替极性。驱动单元20的第二驱动器52生成三相驱动信号DEF，其中每个相相隔120度。相DEF分别从相ABC偏移一个角度(例如，40度)。绕组被布置成使得与相D相关联的所有绕组是串联的，与相E相关联的所有绕组是串联的并且与相F相关联的所有绕组是串联的。以串联布置的绕组交替极性。驱动单元20的第三驱动器54生成三相驱动信号GHI，其中每个相相隔120度。相GHI分别从相ABC偏移一个角度(例如，80度)。绕组被布置成使得与相G相关联的所有绕组是串联的，与相H相关联的所有绕组是串联的并且与相I相关联的所有绕组是串联的。以串联布置的绕组交替极性。
[0049]图11描绘从由三个电流分离的三相驱动器组成的实际9相供应系统供应的72个齿的永磁同步电动机的示例性实施方案。驱动器50、52和54类似于图10中的那些。在图11的实施方案中，用于相应相的绕组以两个并联支路连接连接在两个并联支路中，每个支路具有串联连接的绕组。以串联布置的绕组交替极性。
[0050]图12描绘从由3个电流分离的3相驱动器组成的实际9相供应系统供应的72个齿的永磁同步电动机的示例性实施方案。驱动器50、52和54类似于图10中的那些。在图12的实施方案中，用于相应相的绕组以四个并联支路连接连接，每个支路具有单个正-负绕组对。
[0051]图13描绘从由6个电流分离的3相驱动器组成的实际9相供应系统供应的72个齿的永磁同步电动机的示例性实施方案。在图13的实施方案中，两个驱动器50和50’用来生成用于相ABC的驱动信号。两个驱动器52和52’用来生成用于相DEF的驱动信号。两个驱动器54和54’用来生成用于相GHI的驱动信号。同一个相的联接到共用驱动器的绕组以串联连接。使用两个驱动器50和50 ’用于相ABC、使用两个驱动器52和52 ’用于相DEF并且使用两个驱动器54和54’用于相GHI提供了相对于图10-12的实施方案改进的功率以便处理更高的负载。现有的驱动器已经用来驱动用于一个相的多个绕组的部分，从而消除对于开发和认证具有较高功率的驱动器的需求。
[0052]图14描绘从由6个电流分离的3相驱动器组成的实际9相供应系统供应的72个齿的永磁同步电动机的示例性实施方案。在图14的实施方案中，两个驱动器50和50’用来生成用于相ABC的驱动信号。两个驱动器52和52’用来生成用于相DEF的驱动信号。两个驱动器54和54’用来生成用于相GHI的驱动信号。同一个相的联接到共用驱动器的绕组以并联连接。
[0053]图10-14的上述实施方案涉及联接到多个驱动器的9相永磁同步电动机。图10-14中的驱动器的数量是3或6，但是在其他实施方案中，驱动器的数量可以是3的整数倍。
[0054]各实施方案减少了具有较高负载要求的机器的成本。使用多个驱动器而不是单个高功率驱动器避免了高功率驱动器开发的成本。使用多个驱动器提供了冗余。在一个驱动器出现故障的情况下，机器仍可以较低的性能在服务模式下进行操作。各实施方案提供了减少噪声和振动级别的较低转矩波动。各实施方案以高次谐波提供较低含量的磁动势，同时机器的转子中的铁心损耗和固体损耗减少。
[0055]本文使用的术语只用于描述具体实施方案的目的，而不是意图成为本发明的限制。虽然出于例示和描述的目的已经给出了对本发明的描述，但并不意图为详尽的或被限于所公开形式的发明。在不脱离本发明的范围和精神的情况下，未在此进行描述的许多修改、变化、改变、置换或等效布置对于本领域的普通技术人员而言将是显而易见的。另外，虽然已经描述了本发明的各种实施方案，但应当理解，本发明的各方面可仅包括所描述实施方案中的一些。因此，本发明不应被视为受前面的描述限制，而是仅受所附权利要求书的范围限制。
【主权项】
1.一种运送系统，其包括: 轿厢； 用于向所述轿厢施加运动的机器，所述机器包括定子和转子，所述定子包括12*k个定子齿，所述转子包括I l*k个转子极，其中k是自然偶数，所述机器包括位于所述定子齿处的绕组，所述绕组以6个相布置；以及 用于向所述机器提供驱动信号的驱动单元，所述驱动单元包括多个驱动器，驱动器的数量是2的整数倍。2.如权利要求1所述的运送系统，其中: 与每个相相关联并且联接到共用驱动器的所述绕组以电串联布置。3.如权利要求1所述的运送系统，其中: 与每个相相关联并且联接到共用驱动器的所述绕组以电并联支路布置，每个支路包括以电串联布置的绕组。4.如权利要求1所述的运送系统，其中: 与每个相相关联并且联接到共用驱动器的所述绕组以电并联布置。5.如权利要求1所述的运送系统，其中: 驱动器的数量等于2。6.如权利要求1所述的运送系统，其中: 驱动器的数量等于4。7.如权利要求1所述的运送系统，其中: 所述驱动器包括第一驱动器和第二驱动器，所述第一驱动器生成第一相、第二相和第三相的驱动信号，所述第二驱动器生成第四相、第五相和第六相的驱动信号。8.如权利要求7所述的运送系统，其中: 所述第一相和所述第四相偏移30度的角度。9.如权利要求1所述的运送系统，其中: 所述轿厢是电梯轿厢。10.一种运送系统，其包括: 轿厢； 用于向所述轿厢施加运动的机器，所述机器包括定子和转子，所述定子包括18*k个定子齿，所述转子包括17*k个转子极，其中k是自然偶数，所述机器包括位于所述定子齿处的绕组，所述绕组以9个相布置；以及 用于向所述机器提供驱动信号的驱动单元，所述驱动单元包括多个驱动器，驱动器的数量是3的整数倍。11.如权利要求10所述的运送系统，其中: 与每个相相关联并且联接到共用驱动器的所述绕组以电串联布置。12.如权利要求1O所述的运送系统，其中: 与每个相相关联并且联接到共用驱动器的所述绕组以电并联支路布置，每个支路包括以电串联布置的绕组。13.如权利要求1O所述的运送系统，其中: 与每个相相关联并且联接到共用驱动器的所述绕组以电并联布置。14.如权利要求1O所述的运送系统，其中: 驱动器的数量等于3。15.如权利要求1O所述的运送系统，其中: 驱动器的数量等于6。16.如权利要求1O所述的运送系统，其中: 所述驱动器包括第一驱动器和第二驱动器，所述第一驱动器生成第一相、第二相和第三相的驱动信号，所述第二驱动器生成第四相、第五相和第六相的驱动信号。17.如权利要求16所述的运送系统，其中: 所述第一相和所述第四相偏移40度的角度。18.如权利要求16所述的运送系统，其中: 所述驱动器包括第三驱动器，所述第三驱动器生成第七相、第八相和第九相的驱动信号。19.如权利要求18所述的运送系统，其中: 所述第一相和所述第七相偏移80度的角度。20.如权利要求10所述的运送系统，其中: 所述轿厢是电梯轿厢。
【文档编号】H02K21/16GK105917572SQ201480073036
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2014年1月13日
【发明人】Z.皮奇, C.耶里茨卡, W.塞拉格
【申请人】奥的斯电梯公司