一种定子、电机、电动机及控制设备、设备的制作方法

本发明涉及电机技术领域，具体涉及一种定子、电机、电动机及控制设备、设备。

背景技术：

随着电机相关技术的改进和工业的发展，对电机现有的工业设计要求也越来越高，电机设备中，通常需要采用多动子结构以满足不同的需要，现有的专利文献中，如申请号：US201113306048所描述，定子采用两套绕组结构，所述定子的内外两侧的绕组分别控制两侧动子的转动，从而可以实现在同一个电机内形成两个电机的效果。但是上述电机结构，虽然可以分别控制两个动子，但是电机定子的两侧都需要设置绕组，从而造成电机自身体积、质量大，不利于实现高扭矩密度。

在另外一篇双动子结构的专利文献CN105529888中，两个动子共用定子的同一绕组，但是该电机不能实现两个动子的灵活控制，不能实现在同一个电机内形成两个电机的效果。

技术实现要素：

本发明为解决上述问题，提供一种定子、电机、电动机及控制设备、设备，将定子分成两个导磁部，通过共用多相绕组分别控制两个导磁部，因此可以实现通过一个相对小体积和质量的定子对多个动子灵活控制的目的。

本发明第一方面提供一种定子，包括定子芯、设置在定子芯上的多相绕组，所述定子芯包括：至少一个第一导磁部、至少一个第二导磁部；所述第一导磁部和所述第二导磁部间隔排列，至少部分相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边分别设置共同的绕组。

进一步，所述第一导磁部和所述第二导磁部间隔排列，包括：

每一个所述第一导磁部和每一个所述第二导磁部彼此间隔排列；或

每隔多个所述第一导磁部或者多个所述第二导磁部间隔排列。

进一步，所述至少部分相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组，包括：

每个相邻接的所述第一导磁部和第二导磁部的抵接边设置共同的绕组；或

部分相邻接的所述第一导磁部和第二导磁部的抵接边设置共同绕组。

进一步，根据所述第一导磁部和所述第二导磁部间隔排列，至少部分相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组的方式，获得的所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部上实际包括的绕组通过的电流和所述各个多相绕组通过的电流的关系式。

进一步，当每一个所述第一导磁部和每一个所述第二导磁部彼此间隔排列，且每个相邻接的所述第一导磁部和第二导磁部的抵接边设置共同的绕组，所述获得的所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部上实际包括的绕组通过的电流和所述各个多相绕组通过电流的关系式包括：

设各个共同绕组输入的电流为L(1),L(2),L(3)..........L(2K)；控制所述第一导磁部的电流为U(1),U(2),U(3).....U(K)，控制所述第二导磁部的电流为V(1),V(2),V(3).....V(K)；形成如下关系式：

U(1)＝L(1)+L(2),U(2)＝L(3)+L(4),......，U(K)＝L(2K-1)+L(2K)

V(1)＝V(2)+V(3),V(2)＝V(4)+V(5),......，V(K)＝L(2K)+L(1)。

进一步，所述第一导磁部和所述第二导磁部为相互倒置的第一U形结构和第二U形结构，所述第一U形结构和所述第二U形结构的相抵接的凸边为所述抵接边。

本发明第二方面提供一种电机，所述电机包括至少一个如第一方面中任意一项所述的定子，所述电机还包括：至少一个第一动子、至少一个第二动子；

所述第一动子和所述第二动子分别设置在所述定子的两侧，所述第一动子对应所述至少一个第一导磁部，所述第二动子对应所述至少一个第二导磁部；

进一步，所述第一动子和所述第二动子共接同一输出端，以增加输出的扭矩。

本发明第三方面还提供一种电动机，所述电动机包括至少一个如第一方面中任意一项所述的定子，所述电动机还包括：至少一个第一动子、至少一个第二动子、至少一个刹车单元；

所述第一动子和第二动子分别设置在所述定子的两侧，所述第一动子对应所述至少一个第一导磁部，所述第二动子对应所述至少一个第二导磁部；

所述第一动子驱动所述刹车单元完成对所述第二动子的制动。

进一步，所述电动机还包括至少一蓄电装置及其控制单元，所述蓄电装置通过所述控制单元的控制电连接所述多相绕组。

本发明第四方面提供一种如第二方面任意一项所述的电机或第三方面任意一项所述的电动机的控制设备，包括用于控制分配所述多相绕组的电流的控制装置，根据所述第一导磁部和所述第二导磁部间隔排列，至少部分相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组的方式，获得所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部上实际包括的绕组通过的电流和所述各个多相绕组通过电流的关系式，从而获取所述各相绕组通过的电流。

进一步，所述控制装置包括:存储单元、处理器、输入单元；

所述存储单元,用于存储根据所述第一导磁部和所述第二导磁部间隔排列，至少部分相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组的方式，获得的所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部上实际包括的绕组通过的电流和所述各个多相绕组通过电流的关系式；

所述输入单元，用于输入所述第一动子和所述第二动子需要输出的扭矩,发送给所述处理器；

所述处理器包括:第一计算单元、第二计算单元；

所述第一计算单元,用于根据收到的所述第一动子和所述第二动子需要输出的扭矩计算所述第一导磁部和所述第二导磁部上实际包括的绕组通过的电流值，并将所述电流值发送给所述第二计算单元；

所述第二计算单元，用于根据所述第一导磁部和所述第二导磁部上实际绕组通过的电流值，以及所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部上实际包括的绕组通过的电流和所述各个多相绕组通过电流的关系式，获取所述各个多相绕组的电流。

本发明第五方面还提供一种设备，所述设备包括如本发明第二方面中任意一项所述的电机。

本发明第六方面还提供一种设备，所述设备包括如本发明第三方面中任意一项所述的电动机，所述设备包括所述电动机直接驱动的机器人。

由上可见，本发明实施例提供一种定子，将定子分成两个导磁部，通过共用绕组分别控制两个导磁部。取得了以下技术效果：

1、由于所述定子芯包括：至少一个第一导磁部、至少一个第二导磁部,所述第一导磁部和所述第二导磁部间隔排列，至少部分相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组，使得至少部分第一导磁部或第二导磁部上实际包括两个共同绕组，由于所述各个共同绕组为多相绕组，当对两个共同绕组分别控制时，就可以实现对第一导磁部或第二导磁部的分别控制，因此可以实现通过一个相对小体积和质量的定子对多个动子灵活控制的目的。

2、由于采用每个第一导磁部和第二导磁部间隔排列，因此可以最大程度节省绕组。

3、由于所述第一导磁部和所述第二导磁部为相互倒置的第一U形结构和第二U形结构，所述第一U形结构和所述第二U形结构的相抵接的凸边为所述抵接边，采用这种形状的第一导磁部和第二导磁部既能够更好的集中导磁部上通过的磁力线以增大磁力矩，同时能更好的方便第一和第二导磁部形成抵接边，从而实现第一导磁部和第二导磁部的大扭矩非同步控制。

4、由于所述电机除包括所述定子外，还包括：至少一个第一动子、至少一个第二动子，所述第一动子对应所述第一导磁部，所述第二动子对应所述第二导磁部，所述控制单元被配置为分配电流输入端的电流给所述共同绕组，以分别控制所述第一导磁部和所述第二导磁部，从而分别控制第一动子和第二动子的运动，因此可以实现在一个相对小体积和质量的电机内对两个动子灵活控制的目的。

5、由于所述电机的第一动子和第二动子共接同一输出端，因此可以增加输出的扭矩。

6、由于根据所述第一导磁部和所述第二导磁部间隔排列，至少部分相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组，获得的所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部上实际包括的绕组通过的电流和所述各个多相绕组通过电流的关系式，因此可以获知所述各个多相绕组的电流。

7、由于设各个共同绕组输入的电流为L(1),L(2),L(3)..........L(2K)；控制所述第一导磁部的电流为U(1),U(2),U(3).....U(K)，控制所述第二导磁部的电流为V(1),V(2),V(3).....V(K)；形成如下关系式：

U(1)＝L(1)+L(2),U(2)＝L(3)+L(4),......，U(K)＝L(2K-1)+L(2K)

V(1)＝V(2)+V(3),V(2)＝V(4)+V(5),......，V(K)＝L(2K)+L(1)；

根据所述第一导磁部和所述第二导磁需要产生的磁力矩计算出U(1),U(2),U(3).....U(K)和V(1),V(2),V(3).....V(K)，再根据所述关系式求出L(1),L(2),L(3)..........L(2K)。

因此，通过上面所述的方法可以实现通过分配电流输入端的电流给所述共同绕组，以分别控制所述第一导磁部和所述第二导磁的目的。

8、由于采用本发明所述的电机，可以将定子分成两个导磁部，通过共用绕组分别控制两个导磁部，进而分别控制两个动子，又由于其中一个动子作为刹车单元的驱动件，因此可以实现在一个小的体积和质量的电机内实现具有刹车的功能。

9、由于所述电动机至少一蓄电装置，所述蓄电装置受所述控制单元控制，通过电线连接绕组，使得电动机断电后，蓄电装置通过可以至少为电动机的第一动子继续提供短暂的电流供应，从而使得第一动子完成对第二动子的制动；当再次通电后，控制单元控制先对蓄电装置充电，蓄电装置先通过控制单元分配电流给第一动子，解除对第二动子的制动，然后才启动第二动子转动。

10、由于所述控制设备包括用于分配电流输入端的电流给所述多相绕组的控制装置，因此所述控制装置根据所述第一导磁部和所述第二导磁部间隔排列，至少部分相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组的方式，获取所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部实际需要通过的电流和所述各个多相绕组通过电流的关系式，从而获取所述多相绕组通过的电流值。

11、由于所述电机可以实现在一个相对小体积和质量的电机内对两个动子控制的目的，因此采用这样电机可以适用于任何需要在同一电机内实现双控制的设备。

12、由于所述电动机可以实现在一个相对小体积和质量的电动机内实现刹车的功能，因此所述电动机特别适用于电动机直接驱动的工业机器人中。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例和现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1为本发明实施例提供的一种应用在直线电机中的定子的简单结构俯视示意图；

图2为本发明实施例提供的应用在直线电机中的定子的三个实施例的俯视图；

图3为本发明实施例提供的应用在旋转电机中的定子的相关示意图；

图4本发明实施例提供的定子的第一和第二导磁部的各种不同形状的实施例的结构的简单俯视示意图；

图5为本发明实施例所述的一种优选的直线电机中定子的俯视示意图；

图6为本发明实施例所述的一种优选的旋转电机的定子的俯视示意图；

图7为本发明实施例所述的另一种优选的直线电机中定子的俯视示意图；

图8为本发明实施例提供的定子对应电机的俯视结构示意图；

图9为本发明实施例提供的第一和第二动子结构及对应的第一和第二导磁部结构不相同的电机的俯视图；

图10为本发明实施例提供的一种具有刹车功能的电动机的结构示意图；

图11A-11B为本发明实施例提供的一种控制设备的结构框图。

具体实施方式

为了使本领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都应当属于本发明保护的范围。

实施例一、

定子是电机中不可缺少的一个重要部件，由于定子相对动子不运动，故称为定子，在电机中，定子与动子之间存在间隙以形成磁隙，根据电磁反应原理，定子与动子之间相配合实现动子的运动。

本发明所述的电机即可以包括将电能转换成动能输出的电动机(电动机可以包括：旋转运动的旋转电动机、直线运动的直线电动机)；也可以包括将动能转化为电能输出的发电机。二者之间在一些情况中是可以采用同一结构实现的，通过对相同的结构采用不同的电连接和机械连接的方式，从而分别实现发电机或电动机的功能。

定子通常包括：定子芯、设置在定子芯上的多相绕组。

定子芯可以采用各种磁性材料制成，比如：叠加的硅钢片、铁粉等等。

需要说明的是，每相绕组可以包括1个绕组，也可以包括多个绕组；以6相12个绕组为例(如图6所示)，每2个相对的绕组为一相，因此每一相绕组内包括2个绕组。所述多相绕组电连接控制设备,通过控制设备发出控制信号，从而分配从电流输出端(所述电流输出端可以是电源、电池、电容等等的输出端)输出的电流到各相绕组。需要说明的是，可以每一相绕组分别耦合一控制设备，分别进行控制；或者各相绕组共同耦合一控制设备，由一个控制设备统一进行控制分配。

随着电机相关技术的改进和工业的发展，对电机的工业设计要求也越来越高，在某些电机设备中，通常需要在同一电机中采用多动子结构满足不同的需要。但如背景技术中所述，现有为实现多动子结构的电机所采用的定子结构通常为两种，一种是定子上对应每一个动子分别设置一组绕组，从而造成电机自身体积、质量大，不利于实现高扭矩密度；另一种是多动子共用定子的同一组多相绕组，但是该电机只能对多个动子统一进行控制，不能实现在同一个电机内形成两个电机的效果。

为解决上述问题，本发明提供一种定子，通过将定子分成两个导磁部，通过共用多相绕组分别控制两个导磁部，因此可以实现通过一个相对小体积和质量的定子对多个动子灵活控制的目的。下面结合附图对该方案进一步详细说明。

图1为本发明实施例提供的一种应用在直线电机中的定子的简单结构俯视示意图。图2为本发明实施例提供的应用在直线电机中的定子的四个实施例的俯视图。图3为本发明实施例提供的应用在旋转电机中的定子的相关示意图，其中，上方为俯视图，下方为2个定子实施例的侧视图。

如图1所示，以直线电机为例，对定子的结构进一步详细说明。所述定子10的定子芯包括：至少一个第一导磁部A1-An、至少一个第二导磁部B1-Bm。，所述第一导磁部和第二导磁部的个数可以为大于等于1的任意个，第一导磁部和第二导磁部的个数可以相等也可以不等，在图1的实施例中，第一导磁部A1-An为2个，第二导磁部B1-Bm为2个。

如图2所示，所述至少一个第一导磁部A1-An和/或所述至少一个第二导磁部B1-Bm间隔排列可以包括但不限于如下的方式：

优选的一种方式，所述间隔排列包括每个第一导磁部和每个第二导磁部彼此间隔排列(如图2第一、二幅图所示,其中第一导磁部和第二导磁部分别为3个)，这样可以最大程度节省绕组。

另一种方式：所述间隔排列包括每隔多个第一导磁部或者多个第二导磁部的彼此间隔排列，比如：每隔2个第一导磁部和1个第二导磁部的间隔排列(如图2第三、四幅图所示,其中，第一导磁部为4个，第二导磁部分别为3个)，或者每隔2个第一导磁部和每隔2个第二导磁部的间隔排列等等。相对优选的实施方式会增加绕组的数量，但都属于本发明的保护范围内。

需要说明的是，所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部可以预置成一体，也可以通过装配的方式固定连接在一起。

如图2所示，至少部分相邻接的所述第一导磁部和/或所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组。下面根据上段描述的第一和第二导磁部的2种不同排列方式对设置绕组的方式进一步详细说明。

如图2第一、二幅图所示，第一种排列方式包括，如上所述的每个第一导磁部A1-A3和每个第二导磁B1-B3部彼此间隔排列，当采用这种排列方式时，第一、第二导磁部A1-A3，B1-B3彼此邻接，即每个第一导磁部的两侧都分别邻接第二导磁部(除线性电机中位于端部的导磁部外)，而每个第二导磁部的两侧分别邻接第一导磁部(除线性电机中位于端部的导磁部外)，优选的，每个第一导磁部和第二导磁部与两侧邻接的第一导磁部或第二导磁部的共同抵接边处分别设置共同绕组，因此每个第一、第二导磁部上都设置两个共同绕组，从而相邻的两个导磁部上除二者的共同绕组外，还包括两个导磁部分别与另外一侧邻接的导磁部的共同绕组。由于所述各个共同绕组的电流方向为垂直于纸面的方向，因此根据电磁反应原理，每个设置两个共同绕组的第一、第二导磁部上的磁通都包括两个共同绕组产生的磁场的叠加作用，由于各个共同绕组是多相绕组，因此通过控制各个多相共同绕组通过的电流，就可以实现对第一导磁部和第二导磁部分别进行控制。

需要说明的是，设置绕组的方式，优选如上所述的每个相邻接的第一和第二导磁部的抵接边都彼此设置共同绕组(如图2第一幅图所示)，这样可以最大程度节省绕组；当然也可以选择部分相邻接的第一和第二导磁部的抵接边设置共同绕组(如图2第一幅图所示)，而一部分第一和第二导磁部分别设置单独的绕组控制，相对优选的实施方式会增加绕组的数量，但都属于本发明的保护范围内。其控制的原理，单独的绕组单独控制，共同绕组参见上面所述，在此不再重复赘述。

如图2第三、四幅图所示，第二种排列方式包括，每间隔多个第一导磁部或者多个第二导磁部排列，这种排列方式的绕组设置方式也可以包括两种：

一种方式为：如图2第三幅图所示，每个第一或者第二导磁部只要有相邻的第一、第二导磁部就设置共同绕组，不管相邻的导磁部是不是同一种类，比如：相邻的第一导磁部A1和第一导磁部A2设置共同绕组，而相邻的第一导磁部A1和第二导磁部B1也设置共同绕组。

另外一种方式为：如图2第四幅图所示，彼此相邻的相同的导磁部不采用共用绕组，比如：第一导磁部A1和第一导磁部A2不设置共同绕组；只在不同的导磁部相邻接时，才在彼此的抵接边设置共同绕组，比如，第一导磁部A1和第二导磁部B1设置共同绕组。

上述第一、第二导磁部及其绕组的工作原理参见上面实施例所述，在此不再重复赘述。

需要说明的是，所述多相绕组输入的电流可以为任意值。除此之外，优选的，通过上面所述，第一导磁部和第二导磁部上实际通过的电流包括各个多相绕组的电流的组合，根据上面所述的第一导磁部和第二导磁部排列的不同，以及第一导磁部和第二导磁部上共同绕组设置方式的不同，可以对应列出第一和第二导磁部上实际绕组通过的电流和多相绕组通过的电流的关系式，而第一导磁部和第二导磁部上实际通过的电流是可以作为已知条件通过各种方式获知的，因此结合实际电流和关系式就能求出需要分配给各个多相绕组的电流大小。关于多相绕组电流输入的控制会在具体实施例四关于控制设备中有进一步详细的描述。

需要说明的是，如图1、图2所示，所述第一导磁部和所述第二导磁部可以直线的间隔排列；如图3所示，也可以排列成一个圆，只要是满足上述原理，可以根据不同的电机以及对应的不同的动子的设计而不同。

如图3所示，定子芯10的导磁部并不限于间隔设置的第一、第二2个导磁部A1-n、B1-m(如图3左下方所示)，也可以超过2个，比如：还可以包括沿轴向设置的与第一、第二2个导磁部A1-An、B1-B m平行的第三导、第四导磁部C1-n、D1-m(如图3右下方所示)，或者更多，第三、第四导磁部的结构可以与所述第一和第二导磁部的结构相同，也可以不同。所述绕组可以为一组多相绕组，也可以为多组多相绕组,比如：还可以包括沿轴向设置的另一组与第三导、第四导磁部相配合的另一组多相绕组。更多的导磁部及其绕组的工作的原理与第一、第二导磁部及其多相绕组的原理相同，因此本具体实施例只以包含第一、第二导磁部的定子芯及其多相绕组为例进行详细说明。

本具体实施例中第一、第二导磁部分别对应第一和第二动子，从而实现在一个电机内有两个电机的不同效果。除此之外，第一和第二导磁部也可以对应相同的动子(即通过定子芯上至少两个导磁部控制同1个动子，此时第一、第二导磁部都与同一个动子形成磁力线闭合回路，该种方法可以实现对动子的控制，只是对一个动子进行控制时，可以采用很多方法和结构实现，而采用本方法设计的结构去控制1个动子只是其中一种比较复杂的方法，所以本发明所述的结构的定子主要还是应用在每个导磁部对应不同的动子的结构中)。有关定子和动子相配合的结构会在实施例二中进一步详细描述。

图4本发明实施例提供的定子的第一和第二导磁部的各种不同形状的实施例的结构的简单俯视示意图。

需要进一步说明的是，所述第一导磁部和第二导磁部可以根据需要和对应的动子设计成各种形状，所述第一导磁部A1-An和第二导磁部B1-Bm可以结构相同(如图4中的第一幅图所示)，所述第一导磁部A1-An和第二导磁部B1-Bm也可以相互倒置(如图4中的第2幅图所示),所述第一导磁部A1-An和第二导磁部B1-Bm也可以结构不同(如图4中的第三幅图所示)，只要保证相邻的第一导磁部与第二导磁部有共同的抵接边，且第一导磁部和对应的第一动子上当有磁力线通过时，可以构成磁力线闭合回路，第二导磁部对应的第二动子上当有磁力线通过时，可以构成磁力线闭合回路即可。

图5为本发明实施例所述的一种优选的直线电机中定子的俯视示意图；图7为本发明实施例所述的另一种优选的直线电机中定子的俯视示意图。

如图5所示，所述定子芯的第一导磁部A1-An和第二导磁部B1-Bm的优选结构为：所述第一导磁部A1-An为U形，所述第二导磁部B1-Bm为倒置的U形，或者二者互换所述第一导磁部A1-An为倒置的U形，所述第二导磁部B1-Bm为U形，二者彼此间隔依次排列，这样相邻的两个导磁部的两个相邻边相抵接。所述U形和倒置的U形可以根据实际需要做一定的变形，只要保证导磁部包括一个底部和从底部向同一侧延伸的两条边即可，如图6所示，因为定子为圆形，因此第一导磁部和第二导磁部非正规的U形，而是近似于梯形，又如图7所示，所述定子在对应动子的端部宽度增加，从而可以使得定子与动子相配合可以输出更大的扭矩等等，图6、图7中的实施例只是U形结构众多变形中的其中两种，应该理解的是，凡是原理和功能与U形和倒置U形导磁结构(即：导磁部包括底部和从底部向同一侧延伸的两条边)相同和相近似的都属于本发明的保护范围。

第一U形部内形成第一定子槽，所述第二U形部内形成第二定子槽；所述第一U形部和第二U形部的各个彼此相抵接边共同设置同一绕组，所述各绕组穿过各个定子槽缠绕在所述抵接边上，所述绕组可以是集中式绕组(如图6所示)、分布式绕组或者其它任意形式设置的绕组，只要保证相邻两个导磁部的彼此相抵接边设置共用绕组即可。

由于所述第一导磁部和所述第二导磁部为相互倒置的第一U形结构和第二U形结构，所述第一U形结构和所述第二U形结构的相抵接的凸边为所述抵接边，采用这种形状的第一导磁部和第二导磁部既能够更好的集中导磁部上通过的磁力线以增大磁力矩，同时能更好的方便第一和第二导磁部形成抵接边，从而实现第一导磁部和第二导磁部的大扭矩非同步控制。

需要说明的是，所述定子除上述结构外，不同的电机，定子的结构设计也会略有不同，比如：永磁电机，该电机包括多个永磁体，多个永磁体有可能间隔设置在定子上，或者也可以设置在动子上，或者为增加输出的扭矩密度，在定子和动子上都设置多个永磁体，则定子芯上通过的磁通还受永磁体产生的磁场的影响。而在步进电机中，定子在对应动子的一侧的外周还设置多个步进齿等等。

实施例二、

本发明的实施例二还提供一种包括如实施例一所述的定子的电机。

图8为本发明实施例提供的定子对应电机的俯视结构示意图，其中，左侧为直线电机，右侧为旋转电机。

如图8所示，所述电机包括至少一个第一动子21、第二动子22和至少一个定子10，定子10相对第一、第二动子21、22不动，第一、第二动子21、22相对定子10可运动，第一、第二动子21、22与定子10之间分别存在间隙以形成磁隙。

需要说明的是，所述电机可以包括一个定子，也可以包括多个轴向或者径向并列设置的多个定子，同样所述第一动子、第二动子可以包括一个，也可以包括多个。他们的原理相同，本具体实施例只以一个定子、一个第一、第二动子为例进行说明。

如实施例一中所述，所述定子10包括至少一个第一导磁部A1-An、至少一个第二导磁部B1-Bm,优选所述第一导磁部A1-An和第二导磁部B1-Bm分别对应第一、第二动子21、22。

如实施例一所述,定子还可以包括更多导磁部，比如：第三、第四导磁部时，所述动子也可以包括与之相对应的第三、第四动子等等，由于更多的动子与第一、第二动子原理相同，在本具体实施例中只以第一、第二导磁部对应所述第一、第二动子为例进行详细说明。

有关定子的更详细的描述参见具体实施例一，在此不再重复赘述。

所述第一动子和第二动子分别包括，动子芯，除此之外，根据不同的电机，动子芯还会有不同的结构设计，比如：永磁电机中，可能还包括设置在动子芯上的永磁体，所述永磁体可以沿动子芯的圆周间隔一定的距离分布，也可以设置在定子上，或者为增加电机输出的扭矩，在动子和定子上都设置永磁体。或者动子上还设置与定子相对应的步进齿。所述动子芯可以采用如定子所述的各种磁性材料制成，比如：通过叠压的硅钢片、铁粉等等。

所述第一、第二动子分别设置在定子的两侧。在旋转电机中，所述第一、第二动子分别设置在定子的径向两侧(径向电机)或者设置在定子的轴向两侧(轴向电机)，在直线电机中，所述第一、第二动子可以分别设置在所述定子的左右或者上下两侧。

需要说明的是，本具体实施例的电机以旋转和直线永磁电机为例进行详细说明，但所述电机种类并不限于说明书中所提到的各种电机，只要该电机包括如实施例一所述的定子的结构都属于本发明的保护范围。

图9为本发明实施例提供的第一和第二动子结构及对应的第一和第二导磁部结构不相同的电机的俯视图，其中，外动子和定子外侧形成齿牙式电机，内动子和定子内侧对应形成表贴式电机。

需要说明的是，所述第一动子和第二动子21、22可以采用相同的结构(如图5、6、7所示)，所述第一动子和第二动子21、22也可以根据需要采用不同的结构(如图9所示)，当然也可以采用与图9所示结构不同的第一和第二导磁部以及第一和第二动子的结构，只要满足如实施例一所述的定子结构，且使得定子的第一和第二导磁部分别与第一和第二动子相配合能形成磁力线的闭合回路，都属于本发明的保护范围内。

在另一些实施例中，所述电机还包括，所述第一动子和第二动子共接同一输出端，以增加输出的扭矩。比如，通过控制可以使得第二动子输出的扭矩密度为10NM/KG,而第一动子输出的扭矩密度为3NM/KG，当二者共接一输出端时，则可以输出的扭矩密度为10+3＝13NM/KG，因此增加了输出的扭矩。

所述定子的结构参见具体实施例一中所述，在此不再重复赘述。

实施例三、

本发明实施例三还提供一种具有刹车功能的包括如实施例一所述的定子结构的电动机。有关电动机的定子的描述参见具体实施例一中的描述，在此不再重复赘述。

所述刹车单元可以是在电动机转动过程中因为一些意外情况进行的临时刹车。也可以是指当电动机在断电后，其内部的减速和制动机构因为失去电力而失去作用，从而使得机器设备难以保持原位，比如：机器人的机械臂的各关节在断电后，可能因为重力作用从原位掉下，而采用刹车单元正是为了防止马达在断电后制动所述动子，防止所述动子在断电后因为重力等作用继续转动。

图10为本发明实施例提供的一种具有刹车功能的电动机的结构示意图，该电动机为旋转电动机，所述定子为圆形，所述第一动子和第二动子为直径不等的圆形，分别设置在所述定子的内侧和外侧。

如图10所示，所述电动机包括：至少一个定子10、至少一个第一动子21、至少一个第二动子22、至少一个刹车单元30。

所述定子10包括至少一个第一导磁部A1-An、至少一个第二导磁部B1-Bm,所述至少一个第一导磁部A1-An和m第二导磁部B1-Bm分别对应第一、第二动子21、22。

所述第一动子21为所述电动机的刹车单元30的驱动部件，所述第二动子22为刹车单元30的待制动件，即第一动子21驱动刹车单元30完成对所述第二动子的制动，需要说明的是，本具体实施例以旋转电动机为例进行详细说明，所述旋转电动机的第一动子(在这里也可以称为内动子)作为刹车单元的驱动部件，而第二动子(在这里也可以称为外动子)作为刹车单元30的待制动件，所述第二动子用于该电动机的动力输出，所述第一动子和第二动子可以互换，即第二动子可以为内动子，而第一动子为外动子，只要保证第一动子和第二动子其中有一个为驱动部件，另一个为待制动件即可，同理，在线性电动机中，并不限于实施例中附图所示，所述第一动子和第二动子的位置也可以互换。

当第二动子22转动时，通过调整各相绕组通过的电流，控制第一动子21受到的磁力矩的总和达到平衡不转动，从而不能实现对刹车单元30的驱动，因此刹车单元30不工作，这样第二动子22可以正常转动。(需要说明的是，所述第一动子21并不是限制在这一阶段一定不能转动，在某些电动机的设计中，其也可以转动以完成正常电动机的功能，当需要进行刹车时可以通过某些转换单元转换成驱动单元)，当需要对第二动子进行制动时，通过控制分配电流给第一导磁体实际对应的各相绕组，从而使得第一动子转动或者转动一定的角度，进而驱动刹车单元完成对第二动子的制动。

通过采用上面所述的电机，可以将定子分成两个导磁部，通过共用绕组分别控制两个导磁部，进而分别控制两个动子，又由于其中一个动子作为刹车单元的驱动件，因此可以实现在一个小的体积和质量的电机内实现具有刹车的功能。

所述刹车单元可以采用各种现有的结构通过第一动子的驱动完成对第二动子的制动。比如刹车单元可以是一个永磁体，作为驱动单元的第一动子的输出轴连接该永磁体，驱动刹车单元转动，当永磁体转动到与第二动子相抵接的位置时停止转动，此时因为磁铁吸附作用，从而控制第二动子停止运动；当需要解除制动时，再次带动永磁体克服磁铁吸引作用而转动。刹车单元也可以是大摩擦系数的摩擦片，通过第一动子的驱动完成制动；刹车单元还可以包括凸起和卡槽，所述凸起和卡槽分别设置在第一动子和刹车单元上，通过驱动单元的驱动，使得刹车单元与第一动子上的凸起与卡槽相卡合，当需要解除制动时，再次克服凸起和卡槽之间的作用力使二者分开。所述刹车单元可以包括各种结构，只要是需要驱动单元驱动才能完成对第二动子制动的刹车单元都属于本发明的范围。

通过采用第一、第二动子共用定子的绕组的结构，且分别利用第一动子和第二动子作为电动机的刹车单元的驱动单元和待制动单元，从而可以实现在一个小的体积和质量的电动机内实现具有刹车的功能。

在另外一些实施例中，应用在断电情况下，所述各相绕组还通过电线连接至少一蓄电装置及其控制单元，所述蓄电装置可以包括：电容、电池等等(可以分别电连接一个蓄电装置，也可以共同电连接一蓄电装置，统一进行分流控制)。使得电动机断电后，蓄电装置在控制单元的控制下可以至少为电动机的第一动子继续提供短暂的电流供应，从而使得第一动子完成对第二动子的制动；当再次通电后，控制单元控制先对蓄电装置充电，蓄电装置先通过控制单元分配电流给第一动子，解除对第二动子的制动，然后才启动第二动子转动。

需要说明的是，同一个定子的第一导磁部或者第二导磁部可以沿轴向分布一个动子(如附图10所示)，也可以沿轴向分布多个动子(图未示意出)，即同一第一导磁部沿轴向对应多个第一动子，而第二导磁部沿轴向对应多个第二动子；或者如实施例一所述定子除第一、第二导磁部外还包括更多导磁部，比如：第三、第四导磁部时，所述动子除第一、第二动子外也可以包括与第三、第四动子。由于更多的动子与第一、第二动子原理相同，在本具体实施例中只以定子包括第一、第二导磁部对应所述一个第一、第二动子为例进行详细说明。所述刹车单元同样可以包括一个或者是多个，比如可以在一个只包括定子和第一、第二动子的电动机中并列设置多个刹车单元，也可以在当电动机包括更多动子，比如：第三、第四动子时，设置与对应第一、第二动子的刹车单元同样结构的刹车单元。

需要说明的是，所述电动机不仅可以是旋转电动机，也可以是直线电动机，其原理相同，在此不再重复。

所述定子结构的相关描述参见具体实施例一、二中所述，在此不再重复赘述。

实施例四、

本发明第四方面提供一种如实施例二所述的电机或实施例三所述的电动机的控制设备，所述控制设备，用于分配电流输入端的电流给所述多相绕组，以分别控制所述第一导磁部和所述第二导磁部。所述多相绕组电连接电源输出端，通过耦合的控制设备的控制，分配电流输出端输出的电流给多相绕组，又由于多相绕组包括形成在第一导磁部和第二导磁部上的多个共同绕组，因此通过控制各个多相共同绕组通过的电流，从而可以分别控制所述第一导磁部和所述第二导磁部，从而达到对两个动子分别控制的目的。所述控制设备可以任意设置分配电流输出端的电流给各个绕组，或者根据电机中的发电机或者电动机需要实现的目的，预先计算好分配给各个多相绕组的电流。

图11A-11B为本发明实施例提供的一种控制设备的结构框图。

如图11A所示，所述控制设备30可以用于控制电机40或者电动机50，其包括用于分配电流输入端的电流给所述多相绕组的控制装置31，所述控制装置31根据所述第一导磁部和所述第二导磁部间隔排列，至少部分相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组的方式，获取所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部上的实际绕组通过的电流和所述各个多相绕组通过电流的关系式，从而获取所述多相绕组通过的电流值。

如图11B所示，所述控制装置31包括：存储单元311、输入单元312、处理器313。

所述存储单元311，用于所述存储单元,用于存储根据所述第一导磁部和所述第二导磁部间隔排列，至少部分相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组的方式，获得的所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部上的实际绕组需要通过的电流和所述各个多相绕组通过电流的关系式；

需要说明的是，所述存储单元包括可以用于存储软件或者其它指令的任何装置，例如包括但不限于，硬盘、光盘、软盘、DVD(数字多功能光盘)、CD(光盘)、记忆棒、闪存、ROM(只读存储器)、RAM(随机存取存储器)、DROM(动态随机存取存储器)、PROM(可编程ROM)、EEPROM(扩展可擦除PROM),和/或其他类似的计算机可读介质。

所述输入单元312，用于输入所述第一动子和所述第二动子需要输出的扭矩,发送给所述处理器。所述输入单元可以是按键、触摸屏等等。

所述处理器313包括:第一计算单元3131、第二计算单元3132；

所述第一计算单元3131,用于根据收到的所述第一动子和所述第二动子需要输出的扭矩计算所述第一导磁部和所述第二导磁部上实际绕组通过的电流值，并将所述电流值发送给所述第二计算单元；具体可以通过现有计算方法，即公式：Tau＝3/2Pn*∮f*iq(其中，Tau代表力矩，Pn代表极对数，∮f代表磁链，iq代表电流)。

所述第二计算单元3132，用于根据所述第一导磁部和所述第二导磁部上实际绕组通过的电流值，以及所述至少一个第一导磁部和所述至少一个第二导磁部上的实际绕组需要通过的电流和所述各个多相绕组通过电流的关系式，获取所述各个多相绕组的电流。

所述处理器可以包括但不限于：CPU、PLC

需要说明的是，除所述装置外，为实现所述电机或者电动机的目的，所述控制设备还可以包括其他装置、单元、电路、元件等等，比如:实施例三中所述的蓄电装置的控制单元，因为与本发明的实施例的发明点不相关，在此不详细描述。

需要说明的是，所述多相绕组输入的电流可以为任意值。除此之外，优选的，通过上面所述，第一导磁部和第二导磁部上实际通过的电流包括各个多相绕组的电流的组合，根据上面所述的第一导磁部和第二导磁部排列的不同，以及第一导磁部和第二导磁部上共同绕组设置方式的不同，可以对应列出第一和第二导磁部上实际绕组通过的电流和多相绕组通过的电流的关系式，而第一导磁部和第二导磁部上实际通过的电流是可以作为已知条件通过各种方式获知的，因此结合实际电流和关系式就能求出需要分配给各个多相绕组的电流大小。

为方便理解，下面以每个第一导磁部和每个二导磁部彼此间隔排列，且每个相邻接的第一导磁部和第二导磁部的抵接边设置共同绕组，详细说明如何分配电流输出端的电流。设各个共同绕组输入的电流为L(1),L(2),L(3)，......，L(2K)；其中，设控制第一导磁部A1-An的电流为U(1),U(2),U(3)，......，U(K)，设控制第二导磁部B1-Bm的电流为V(1),V(2),V(3)，......，V(M),根据上面段所述的磁路关系可得:

U(1)＝L(1)+L(2),U(2)＝L(3)+L(4),U(3)＝L(5)+L(6)，......，U(K)＝L(2K-1)+L(2K)

V(1)＝V(2)+V(3),V(2)＝V(4)+V(5),V(3)＝V(6)+V(4)，......，V(K)＝L(2K)+L(1)

由上述公式可得，由于各个导磁部对应的产生磁场的电流是由不同的共同绕组通过的电流组合而成，因此可以对第一导磁部和第二导磁部分别进行控制。

或者在不改变电流U(1),U(2),U(3)，......，U(K)的情况下，可改变电流V(1),V(2),V(3)，......，V(K)，从而实现对第一导磁部对应的动子转矩不变的情况下对第二导磁部所对应的动子的控制；同样的道理，在不改变内动子电流V(1),V(2),V(3)，......，V(K)的情况下，可改变外动子电流U(1),U(2),U(3)，......，U(K),从而实现第二导磁部对应的动子转矩不变的情况下对第一导磁部所对应的动子的控制。

所述定子上的各个多相共同绕组耦合控制设备，所述控制设备被配置为发射控制信号，从而控制将从电源输出端输出的电流分配给各相绕组，从而控制所述各相绕组产生的磁场的强度。由于每个相邻的第一、第二导磁部上除二者的共同绕组外，还包括两个导磁部分别与另外一侧邻接的导磁部的共同绕组，因此，通过改变另外两个共同绕组通过的电流的大小，就可以控制相邻的第一导磁部和第二导磁部的磁通非同步变化，同理，可以控制整个第一、第二导磁部的磁通非同步变化，因此可以实现通过一个相对小体积和质量的定子对多个动子灵活控制的目的。

为方便理解第一、第二导磁部如何实现共用多相绕组进而实现分别控制，下面以1个第一导磁部和1个第二导磁部为实例进一步详细说明。

图6为本发明实施例提供的一种优选的旋转电机的俯视结构示意图，其中每个第一导磁部和第二导磁部彼此间隔排列,且每个相邻接的所述第一导磁部和所述第二导磁部的抵接边设置共同的绕组。

如图6所示，所述第一导磁部分别包括A1-A6，与第一导磁部间隔设置的第二导磁部分别包括B1-B6，所述第一导磁部和第二导磁部的共接边设置共同的绕组，在本具体实施例中，设计每个绕组与其相对的绕组为同一相绕组，因此该定子共包括6相绕组L1、L2、L3、L4、L5、L6；根据电磁反应原理，第一导磁部A1的磁通包括L1和L2产生的磁场的叠加作用,因此这里将L1+L2统称为一相电流U1，同理，相邻的第二导磁部B1的磁通包括L2和L3产生的磁场的叠加作用，这里将L2+L3统称为一相电流V1,当L1和L3通过控制设备分别控制通过不同强度的电流时，从而可以实现对第一导磁部A1与第二导磁部B1的分别控制。(同理可得：L3+L4＝U2、L4+L5＝V2、L5+L6＝U3、L6+L1＝V3)；因此该电机的绕组实际上可以归结为U1、U2、U3、V1、V2、V3,其中，U1、U2、U3控制第一导磁部A1-A6，V1、V2、V3控制第二导磁部B1-B6。

通过上面的分析，由于第一导磁部对应U1、U2、U3，第二导磁部对应V1、V2、V3，可以通过设计从而实现本电机分别控制的要求，比如：设计第一导磁部需要的力矩为10NM,第二导磁部需要的力矩为5NM，根据上面所述的公式可推导出，第一导磁部和第二导磁部各需要的三相电流U1、U2、U3、V1、V2、V3的值。又由于我们知道，L1+L2＝U1、L2+L3＝V1、L3+L4＝U2、L4+L5＝V2、L5+L6＝U3、L6+L1＝V3,因此通过现有的各种数学计算方法可以求出L1、L2、L3、L4、L5、L6的值或者各种值的组合。

比如：如图6中所示的电机的结构，可以通过下面的矩阵方程求解。

X＝[L1,L2,L3,L4,L5,L6]'

Y＝[U1,V1,U2,V2,U3,V3]'

根据L1+L2＝U1、L2+L3＝V1、L3+L4＝U2、L4+L5＝V2、L5+L6＝U3、L6+L1＝V3，推导出6*6的矩阵M如下：

设Mp为M在X中的伪逆矩阵，则得出X＝Mp*Y，根据矩阵M推导出Mp如下，进而可以求出X，即L1,L2,L3,L4,L5,L6的值。

通过上面的方程求解，可以获得绕组L1-L6的组合解。相关的解方程的方法属于现有技术，可以根据需要采用各种数学方法求解，在此不再详细赘述。

需要说明的是，本发明的实施例电流分配的方式并不限于每个第一导磁部和每个二导磁部彼此间隔排列，且每个相邻接的第一导磁部和第二导磁部的抵接边设置共同绕组的形式。任何如上面所述的第一导磁部和第二导磁部的排列以及绕组设置的方式，都可以根据实际情况，列出从电源输出端输入到各相绕组的电流，与各个导磁部上对应的实际的绕组通过的电流的关系式，而第一导磁部和第二导磁部上实际通过的电流是可以作为已知条件通过各种方式获知的，因此结合实际电流和关系式，就可以计算出需要分配给各个多相绕组的电流大小，由于各种计算方法原理相同，在此不再对各种方式一一进行赘述。

实施例五、

本发明实施例四还提供一种设备，所述设备包括如实施例二所述的电机。

所述设备可以是包括所述电机的各种设备，只要是需要通过多动子分别控制或者同步增大扭矩控制的，都属于本发明保护的范围内。

所述电机结构参见具体实施例二中的描述，在此不再重复赘述。

实施例六、

本发明实施例五还提供一种设备，所述设备包括如实施例三所述的电动机。

所述设备可以是包括所述电动机的各种设备。由于采用实施例三所述的电动机可以在一个小的体积和质量的电动机内实现具有刹车的功能，而电动机直接驱动的机器人一方面需要刹车功能，一方面需要电动机具有小的体积和质量，因此在本具体实施例中优选电动机直接驱动的机器人。

所述电动机结构参见具体实施例三中的描述，在此不再重复赘述。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详细描述的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本文术语中“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如：A和/或B,可以表示单独存在A,同时存在A和B,单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

本发明的权利要求书和说明书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”等等(如果存在)是用来区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含。例如：包括了一系列步骤或者模块的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或者模块，而是包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、系统、产品或设备固有的其它步骤或模块。

另外，在本发明各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或者两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

在上述实施例中，所述内、外、上、下只是代表相对的方位，并不一定代表实际字面上的含义。

本具体实施例中所述的固定连接包括但不限于:通过粘接，或者通过卡接、螺钉等可拆卸的方式固定连接。

需要说明的是，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的结构并不一定是本发明所必须的。

以上对本发明实施例所提供的定子、电机、电动机及控制设备、设备进行了详细介绍，但以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想，不应理解为对本发明的限制。本技术领域的技术人员，依据本发明的思想，在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。