阅读说明：本技术 旋转电机控制方法及旋转电机 (Rotating electric machine control method and rotating electric machine ) 是由 王宏强 曲扬 王佩松 于 2020-06-28 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种旋转电机控制方法及旋转电机,其中,旋转电机控制方法包括：获取第一频率和第一交流电波长；获取第二频率和第二交流电波长；根据所述第一频率和所述第一交流电波长获取第一波速,所述第一波速为动子上电压的波速；根据所述第二频率和所述第二交流电波长获取第二波速,所述第二波速为定子上电压的波速；根据所述第一波速和所述第二波速获取所述动子上电极中点的线速度；根据所述动子上电极中点的线速度和动子的直径获取动子运动的角速度；根据所述动子运动的角速度控制所述旋转电机的转速。本发明能够通过控制接入的电压和频率改变动子运动速度,控制原理简单,实用性强。(The invention discloses a rotating electrical machine control method and a rotating electrical machine, wherein the rotating electrical machine control method comprises the following steps: acquiring a first frequency and a first alternating current wavelength; acquiring a second frequency and a second alternating current wavelength; acquiring a first wave speed according to the first frequency and the first alternating current wavelength, wherein the first wave speed is the wave speed of voltage on the rotor; acquiring a second wave speed according to the second frequency and the second alternating current wavelength, wherein the second wave speed is the wave speed of the voltage on the stator; acquiring the linear velocity of the midpoint of the electrode on the mover according to the first wave velocity and the second wave velocity; acquiring the angular velocity of the motion of the rotor according to the linear velocity of the middle point of the electrode on the rotor and the diameter of the rotor; and controlling the rotating speed of the rotating motor according to the angular speed of the movement of the rotor. The invention can change the motion speed of the rotor by controlling the accessed voltage and frequency, and has simple control principle and strong practicability.)

旋转电机控制方法及旋转电机

技术领域

本发明涉及电机领域，尤其是涉及一种旋转电机控制方法及旋转电机。

背景技术

随着工业技术的发展，对于驱动设备的要求不断提高，尤其随着机器人等尖端工业技术的发展，传统的电机如鼠笼式电机等逐渐呈现出结构复杂、控制复杂、重量大等缺陷，因此目前对于小型、微型驱动器的需求不断增加，同时对电机本身受控制能力的要求不断提髙。

目前，随着科学及工业前沿的不断推进，对于驱动设备的要求逐渐向微型化、柔性化发展，传统电机受本身结构限制，无法实现柔性动作，同时受到尺度效应的影响，在微型化设计之后出现驱动力量小，因此急需一种新型的驱动技术以满足该领域的要求。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种旋转电机控制方法，能够使得旋转电机的控制更加简单。

本发明还提出一种旋转电机。

第一方面，本发明的一个实施例提供了一种旋转电机控制方法：包括：

获取第一频率和第一交流电波长；其中，所述第一频率为所述动子上的交流电频率，所述第一交流电波长为所述动子上的交流电的波长；获取第二频率和第二交流电波长；其中，所述第二频率为所述定子上的交流电频率，第二交流电波长为所述定子上的交流电波长；根据所述第一频率和所述第一交流电波长获取第一波速，所述第一波速为动子上电压的波速；根据所述第二频率和所述第二交流电波长获取第二波速，所述第二波速为定子上电压的波速；根据所述第一波速和所述第二波速获取所述动子上电极中点的线速度；根据所述动子上电极中点的线速度和动子的直径获取动子运动的角速度；根据所述动子运动的角速度控制所述旋转电机的转速。

本发明实施例的一种旋转电机控制方法至少具有如下有益效果：能够通过分别获取动子和定子上的频率以及交流电波长，通过上述频率和交流电波长获取到动子和定子的波速，通过上述波速获取到动子电极中线的线速度，并且通过线速度可以获取到电机的角速度，从而可以控制旋转电机的转速，实现控制原理简单，实用性强。

本发明的另一实施例中，所述交流电频率包括交流电的电压频率和/或电流频率。

第二方面，本发明的一个实施例提供了一种旋转电机，包括：动子和定子；

所述动子和所述定子均包括电极、供电总线和柔性绝缘层，所述电极连接所述供电总线，所述动子内表面设置有第一柔性绝缘层，定子外表面设置有第二柔性绝缘层，所述动子相对所述定子做旋转运动。

本发明实施例的一种旋转电机至少具有如下有益效果：采用柔性薄膜结构，电机结构简单，控制方法简便可控性好；在使用过程中可以任意折叠扭曲，增加电机的使用范围，工作噪声小，发热小，可用于特殊环境和条件，增加电机的实用性。

本发明的另一实施例中，包括多层动子和多个定子，多个所述动子的数量和所述定子的数量相同，多个所述动子与多个所述定子交错设置。

本发明的另一实施例中，还包括供电模块，所述供电模块分别与所述动子的电极、所述定子的电极连接，所述供电模块用于向所述动子的电极和所述定子的电极提供交流电，所述电极用于产生静电力。

本发明的另一实施例中，所述交流电为存在有频率差的多相交流电。

附图说明

图1是本发明实施例中旋转电机控制方法的一具体实施例流程示意图；

图2是本发明实施例中旋转电机的一具体实施例结构示意图；

图3是本发明实施例中旋转电机的一具体实施例运行原理图。

附图标记：

旋转电机主体100、动子110、定子120、电极130、供电总线140、供电触点150、柔性绝缘层160。

具体实施方式

以下将结合实施例对本发明的构思及产生的技术效果进行清楚、完整地描述，以充分地理解本发明的目的、特征和效果。显然，所描述的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本发明的实施例，本领域的技术人员在不付出创造性劳动的前提下所获得的其他实施例，均属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，如果涉及到方位描述，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。如果某一特征被称为“设置”、“固定”、“连接”、“安装”在另一个特征，它可以直接设置、固定、连接在另一个特征上，也可以间接地设置、固定、连接、安装在另一个特征上。

在本发明实施例的描述中，如果涉及到“若干”，其含义是一个以上，如果涉及到“多个”，其含义是两个以上，如果涉及到“大于”、“小于”、“超过”，均应理解为不包括本数，如果涉及到“以上”、“以下”、“以内”，均应理解为包括本数。如果涉及到“第一”、“第二”，应当理解为用于区分技术特征，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

参照图1，示出了本发明实施例中旋转电机控制方法的流程示意图。其具体包括步骤：

S100：获取第一频率w₁和第一交流电波长；其中，第一频率w₁为动子上的交流电频率，第一交流电波长为动子上的交流电的波长；

S200:获取第二频率w₂和第二交流电波长；其中，第二频率w₂为定子上的交流电频率，第二交流电波长为定子上的交流电波长；

在一些实施例中，获取第一频率w₁、第二频率w₂以及交流电波长3p，是获取动子上的电压频率w₁、定子上的电压频率w₂以及交流电波长3p。可以理解的，本实施例中是以三相电为例进行的，为了使计算更清晰，上述第一交流电波长和第二交流电波长均定义为3p。

S300：根据上述第一频率w₁和第一交流电波长获取第一波速v₁，第一波速v₁为动子上电压的波速；

S400：根据上述第二频率w₂和第二交流电波长获取第二波速v₂，第二波速v₂为定子上电压的波速；

在一些实施例中，通过上述第一频率w₁、第二频率w₂以及交流电波长3p计算出第一波速v₁和第二波速v₂，具体利用公式：

其中，w₁和w₂不相等，本实施例的实现方式中，w₁＝-w₂。

S500：根据上述第一波速v₁和所述第二波速v₂获取所述动子上电极中点的线速度；

在一些实施例中，通过上述第一波速v₁和第二波速v₂计算动子上电极中点的线速度V，具体利用公式：

V＝v₁-v₂ (3)

其中，第一波速v₁为动子上电压的波速，第二波速v₂为定子上电压的波速。

S600：根据上述动子上电极中点的线速度V和动子的直径D获取动子运动的角速度ω；

S700:根据上述动子运动的角速度ω控制所述旋转电机的转速。

在一些实施例中，通过上述电极中点线速度V和动子的直径D获取到动子运动的角速度ω，具体利用公式：

其中，ω表示动子运动的角速度，单位为rad/s，V动子上电极中点的线速度，单位为m/s，v₁和v₂表示动子和定子的电压波速，单位为m/s，3p为接入交流电的波长，单位为m，w₁和w₂是动子和定子上交流电的频率，单位为Hz。

其中，电压波速，具体限制，在本实施例中电压波速在5到20之间。

根据本实施例中的旋转电机控制方法进行旋转电机的控制，控制原理简单，易于理解和实现，增加了旋转电机的实用性。

参照图2，示出了本发明实施例中旋转电机的一具体实施例结构示意图。

在一些实施例中，本实施例中的旋转电机包括电机主体100，主体100包括动子110、定子120，其中，动子110用于获取上第一频率w₁和第一波速v₁，其中，第一频率为动子上的交流电频率，第一交流电波长为动子上的交流电的波长，其中，定子120用于获取第二频率w₂和第二波速v₂；动子110和定子120均包括电极130、供电总线140和柔性绝缘层160，动子110和定子120在贴合面内做旋转运动。

在一些实施例中，动子110和定子120均为柔性结构，由柔性绝缘薄膜、均匀排布的电极130和供电总线140组成。其中电极130径向尺寸极小，呈多相交替分布，其每组数量与驱动电源的相数对应，三或四相一组，电极130分布供电总线140，总线条数与驱动电源的相数对应，供电总线140端部设置有供电触点150，用于与外部电源相连接，接入同一相电源的电极，接入同一相电源的电极由一根总线供电，例如，假如电机使用的是三相交流电，则三相一组，则电极130三相交替分布，相邻的电极130分别为A相、B相、C相，则电极130中所有接A相电的电极共用一根供电总线140，所有接B相的电极共用一根供电总线140，所有接C相电的电极共用一根供电总线140。

在一些实施例中，如图2所述，该电机供电总线的分布是上层是能够为两相电供电的两条供电总线140，下层为一相电供电的一条供电总线140，例如，如果上层为A相和B相供电的供电总线140，则下层为为C相供电的供电总线140，同理，上层为A相和C相供电的供电总线140，则下层为为B相供电的供电总线140，这样分布的主要优势是可以有效利用空间，避免布线空间的浪费。

在一些实施例中，在电极130和供电总线140外包裹有柔性的绝缘绝缘层160，起到绝缘和保护内部电路、电极的作用。当电机工作时，通过外部交流电源为动子110和定子120通入多相的交变电流，并且使动子110和定子120上所接入的交流电存在频率差，使得动子110和定子120上的对应电极带有极性相反的电荷，从而产生静电力，驱动动子110相对于定子120运动，从而将电能转化为机械能。并且本实施例中的电极使用了柔性绝缘层结构，更为具体的为本实施例中的电极使用了柔性绝缘薄膜结构，可以任意弯折。

在一些实施例中，上述柔性绝缘层160选用聚酰亚胺，可自由弯曲、折叠、卷绕，也可在三维空间随意移动及伸缩，并且具有薄型化，散热性好的特性，并且本实施例中的柔性绝缘层160外侧光滑，从而减小了运动时的摩擦，可以设置在电极130的一侧，也可以设置在电极的两侧，可以理解的，当动子做旋转运动时，会产生大量的热量，使用本实施例中的材质的薄膜能够很好的把上述温度降低，以便起到保护电机的作用。

在一些实施例中，包括多层动子和多个定子，多个动子的数量和定子的数量相同，并且多个动子与多个定子交错设置。

在一些实施例中，一层结构为上层为动子110，下层为定子120，或者上层为定子120，下层为动子110，多层交替叠加结构为，上层为动子110，第二层为定子120，第三层为动子110，第四层为定子120，依次交替，动子110和定子120位置可以相互替换，其中，动子110和定子120连接有交流电，交流电为存在有频率差的多相交流电，用于产生静电力，可以理解的，上述动子110和定子120的位置可以调换，例如上层是动子110，下层是定子120，也可以上层是定子120，下层是动子110，其结构原理相同，此处不再赘述。

本实施例中还包括供电模块，其分别与动子的电极、定子的电极连接，用于向上述动子的电极和定子的电极提供交流电，上述电极用于产生静电力。

具体的，本实施例中采用的是三相交流电，可以根据应用需要接入四相或者更多相的交流电，

本实施例中以单层动子和定子为例进行阐述，但是实际动子和定子可以选择单层或多层叠加分布。

更为具体的，参照图2，动子110和定子120采用了相同的结构，均包括柔性绝缘层160、供电总线140、电极130和供电触点150，电极130绕圆周均匀交替分布，每组电极130的个数与供电总线140的个数相同，以便形成每个电极130连到一个供电总线140上，并且上述每组电极130的个数与供电总线140的个数两者与外接交流电的相数保持一致，以本实施例中使用的三相电为例，每组电极130个数为三个，供电总线140个数为三个，电极130与对应的供电总线140相连通，供电总线140通过供电触点150与外部电源接通，也可以使用电刷直接向供电总线140供电，本实施例中的结构，在供电方面更加便捷和实用，并且排线简明，利用电机故障排除和维修。

更为具体的，本实施例中旋转电机包括了一个动子110和一个定子120，两者均为柔性结构，可以理解的，上述柔性结构具体是指其几何非线性因素在分析过程中影响较大而不可忽略的结构。动子110和定子120相互贴合运动，其贴合面内为可充入起绝缘和润滑的介质，贴合面介质可以为空气，也可以是其他起润滑作用的绝缘介质。

具体的，本实施例中电机供电方式为三相或者多相交流电，在供电总线140的末端布置供电触点150，可采用同一电源或各自使用独立电源供电。

其中，上述电极130材料为铜或者其他导电材料。

上述动子110和定子120之间的柔性绝缘层160，采用一下镀膜工艺形成：

S1000：用真空镀膜方式制取一块绝缘的柔性绝缘层160；

S2000：在柔性绝缘层160表面以蚀刻电路的方式印制第一层电极130和供电总线140；

S3000：用磁控溅射或真空镀膜的方式，在第一层上方镀柔性绝缘层160；

S4000：在柔性绝缘层160上以蚀刻电路的方式印制第二层电极130和供电总线140

S5000：在第二层上方用磁控溅射或真空镀膜的方法，加工柔性绝缘层160

本发明的一些实施例中，上述电极使用了柔性绝缘层的结构，更为具体的是柔性薄膜结构，可以任意弯折，同时可以产生较大的位移。动子110可在上述电极130产生的静电力驱动下在贴合面内移动，最佳的运动方式为动子110沿着垂直于电极130的方向在贴合面内滑动。动子110的移动速度取决于接入交变电压的频率和幅度。其中动子110的移动速度取决于接入的交变电压的频率，假设接入的交流电波长为3p，则动子110和定子120的速度分别为 其中v₁，v₂为动子110和定子120上的电压波速，w₁，w₂分别是动子110和定子120上电压的频率，由于频率存在差异，动子110将沿波速的速度差方向运动，其速度为V＝v₁-v₂，当动子110和定子120的三相电压反接时，即动子110的电压频率w₁和定子120的电压频率w₂的关系为w₁＝-w₂，此时动子110的运动速度为

本发明一些实施例中，本实施例中旋转电机可使用供电总线140供电，由于电极130排布，因此需要使用多层印制，图中虚线为印刷在底层的供电总线140，当电路接通后，由于电路存在频率差，使得一组对应电极130之间带有极性相反的电荷，使得动子110和定子120能够相互贴合，并且产生静电力，以推动动子在贴合面内转动，在动子110转过一定夹角时，电极130的电荷极性发生变化，继续推动动子110转动。

具体的，参照图3为本发明实施例中旋转电机的一具体实施例运行原理图，以三相交流电200为例，一组电极为三个，分别连接三相交流电200中的正极、负极和零线，依次根据电极总数，可以分为N组，例如电极总数为180个，则分为60组，每组三个电极，三个电极分别连接三相交流电200中的任意一相，只要满足相位交替即可，也就是任意两个临近电极相位不同。从而能够保证持续为电机供电，电机能够在供电情况下持续稳定运转。

上面结合附图对本发明实施例作了详细说明，但是本发明不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。