專利名稱：包括同步電機(jī)和異步電機(jī)的混合機(jī)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的目的是一種包括同步電機(jī)和異步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其也稱為“混合電機(jī)”。
背景技術(shù)：
WO 89/03936或US 2003/0071533公開了使用包括起動(dòng)籠的永磁轉(zhuǎn)子以啟動(dòng)同步電機(jī)。當(dāng)必須在大量負(fù)荷(諸如所述電機(jī)的額定轉(zhuǎn)矩)下起動(dòng)時(shí)，可證明這樣的解決方案是不恰當(dāng)?shù)?。而且，由于轉(zhuǎn)子上存在永久磁體及起動(dòng)籠，磁體的磁通量強(qiáng)度最好不大于定子磁通，以免對所述電機(jī)的比功率密度不利。需要進(jìn)一步改進(jìn)所述混合電機(jī)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在解決此需求。實(shí)施本發(fā)明的示例涉及連接到多相供電網(wǎng)絡(luò)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)，其包含-包含具有永久磁體的轉(zhuǎn)子的多相同步電機(jī)及軸向連接的多相異步電機(jī)，及-轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，其被設(shè)計(jì)成-在所述電機(jī)起動(dòng)階段，將異步電機(jī)電連接到所述供電網(wǎng)絡(luò)，以使異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)的同步電機(jī)的速度提升到使其能夠以直接連接到所述網(wǎng)絡(luò)的方式運(yùn)行的速度，及-在后續(xù)階段，將同步電機(jī)電連接到所述供電網(wǎng)絡(luò)。詞語“軸向連接電機(jī)”應(yīng)當(dāng)理解為表示兩個(gè)電機(jī)至少具有一個(gè)公共軸，例如一整體軸或由具有相同軸線的兩部分相繼組裝而構(gòu)成的一軸。通過將同步電機(jī)與異步電機(jī)組合，這樣的電機(jī)可能因效率明顯大于單個(gè)異步電機(jī)的效率而獲益，例如增益在10%與15%之間。相比于單個(gè)異步電機(jī)，同步電機(jī)的含永久磁體的轉(zhuǎn)子的存在可能為所述電機(jī)獲得較高的功率因數(shù)。而且，能夠直接將同步電機(jī)連接到供電網(wǎng)絡(luò)的事實(shí)(即，不需要調(diào)頻器作為中介物)可能獲得一較大效率，例如所述效率比通過調(diào)頻器運(yùn)作的同步電機(jī)的效率至少大5%。同步電機(jī)可以包含2*NSy個(gè)磁極，且異步電機(jī)可以包含2*NAs個(gè)磁極，Nas = Nsy-I， 其可促進(jìn)同步操作，起動(dòng)階段結(jié)束時(shí)達(dá)到的速度能夠接近同步電機(jī)同步速度。同步電機(jī)的相位設(shè)置得與供電網(wǎng)絡(luò)相位的順序相同，以避免使定子電磁場沿著與同步電機(jī)轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向的相反方向旋轉(zhuǎn)，即同步電機(jī)轉(zhuǎn)子所連接的異步電機(jī)最初采用的方向。異步電機(jī)可以包含一籠式轉(zhuǎn)子。所述籠式轉(zhuǎn)子例如由鋁或銅或諸如黃銅或青銅的另一合金構(gòu)成。所述轉(zhuǎn)子籠的槽可以為單個(gè)或雙個(gè)。
所述同步電機(jī)可以包含不含籠的轉(zhuǎn)子。利用這樣的同步電機(jī)，為了促進(jìn)同步，期望針對異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的一旋轉(zhuǎn)速度且因此針對連接到所述異步電機(jī)的同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度(其大致等于所述同步速度) 得到所述異步電機(jī)傳遞的最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩，所述最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩除了其它方面外還取決于轉(zhuǎn)子籠的電阻及定子繞組的選擇。同步電機(jī)的同步速度由供電網(wǎng)絡(luò)的頻率及同步電機(jī)的極對數(shù)目決定。詞語“大致上等于所述同步速度”應(yīng)當(dāng)理解為表示在同步電機(jī)的同步速度的士 10%范圍內(nèi)的同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度。因此，異步電機(jī)的繞組被有利地制造以使當(dāng)它們連接到供電網(wǎng)絡(luò)時(shí)，在大致等于同步速度的一速度下產(chǎn)生最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩。實(shí)施本發(fā)明的示例通過避免像已知的混合電機(jī)那樣規(guī)定轉(zhuǎn)子籠的具體尺寸及材料而為異步電機(jī)的制造帶來更大的自由，在已知的混合電機(jī)中，所述籠及所述永久磁體由相同轉(zhuǎn)子支撐。有三個(gè)自由度來改變異步電機(jī)傳遞的最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩，所述三個(gè)自由度即異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子籠的尺寸、用于轉(zhuǎn)子籠生產(chǎn)的材料或多個(gè)材料及異步電機(jī)的定子繞組的選擇，以在供電網(wǎng)絡(luò)的給定頻率下獲得具有四個(gè)、六個(gè)、八個(gè)、十個(gè)、十二個(gè)、十四個(gè)或十六個(gè)磁極或者甚至更多磁極的同步電機(jī)的同步速度下的最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩。例如，取決于轉(zhuǎn)子籠的繞組及材料，當(dāng)由異步電機(jī)傳遞的電機(jī)轉(zhuǎn)矩最大時(shí)，具有四個(gè)磁極的異步電機(jī)的速度接近具有六個(gè)磁極或八個(gè)磁極的電機(jī)的同步速度。作為一變形，所述同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子包含永久磁體及轉(zhuǎn)子籠。對于異步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速以及由于該轉(zhuǎn)速所引起的與異步電機(jī)相連的同步電機(jī)的轉(zhuǎn)子的、小于同步電機(jī)的同步速度的轉(zhuǎn)速，例如同步速度的80%的轉(zhuǎn)速，例如同步速度的50% -80%之間的轉(zhuǎn)速，利用這樣的同步電機(jī)，能夠獲得通過異步電機(jī)所傳輸?shù)淖畲箅姍C(jī)轉(zhuǎn)矩。所述異步電機(jī)可僅在起動(dòng)階段期間電連到所述網(wǎng)絡(luò)或者在起動(dòng)階段之后保持與所述網(wǎng)絡(luò)連接。所述異步電機(jī)可以不具有永久磁體。根據(jù)第一實(shí)施例，所述電機(jī)包含內(nèi)部置有同步電機(jī)與異步電機(jī)的單獨(dú)殼套。根據(jù)另一實(shí)施例，僅有所述同步電機(jī)置于第一殼套內(nèi)，所述異步電機(jī)置于此第一殼套外，置于第二殼套中。例如，所述第二殼套通過螺釘緊固到大體上位于所述第一殼套的一個(gè)縱向端部處的凸緣上。所述異步電機(jī)可以相對緊湊，所述異步電機(jī)的長度與所述同步電機(jī)的長度之間的比率例如在20 %與35 %之間，所述異步電機(jī)的長度在異步電機(jī)的定子的繞組端部線圈之間測得，所述同步電機(jī)的長度在同步電機(jī)的定子的繞組端部線圈之間測得。所述同步電機(jī)與異步電機(jī)的軸例如安裝在所述電機(jī)的單獨(dú)殼套上或者當(dāng)所述電機(jī)包含兩個(gè)殼套時(shí)，安裝在所述電機(jī)的第一殼套上。所述軸可以由設(shè)置在所述電機(jī)的單獨(dú)殼套的兩個(gè)縱向端部處的軸承支撐，或者如果合適，可以由設(shè)置在所述電機(jī)的第一殼套的兩個(gè)縱向端部處的軸承支撐。 所述轉(zhuǎn)換系統(tǒng)可以包含控制電路及同步電路。 所述控制電路可以包含機(jī)電式開關(guān)或者半導(dǎo)體電源開關(guān)。
所述同步電路例如包含電壓觀測器，當(dāng)同步電機(jī)由異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，所述電壓觀測器被安排以比較供電網(wǎng)絡(luò)的電壓與同步電機(jī)定子的繞組中所感應(yīng)的電動(dòng)勢。當(dāng)同步電機(jī)由異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)時(shí)，所述同步電路例如被安排以比較供電網(wǎng)絡(luò)的相序與同步電機(jī)定子的繞組中所感應(yīng)的電動(dòng)勢的相序。所述同步電路可以或者可以不包括被安排以檢測同步電機(jī)的旋轉(zhuǎn)頻率的速度觀測器。所述同步電路例如不具有霍爾效應(yīng)傳感器、編碼器或測速解析器。所述同步電路例如包含至少一個(gè)可編程電子元件，例如微控制器。所述控制電路例如被安排以根據(jù)自所述同步電路接收到的信息選擇性地對同步電機(jī)或異步電機(jī)供電。以上提到的實(shí)施本發(fā)明的示例能夠產(chǎn)生一般視為靈活的同步化，當(dāng)所述同步電機(jī)的繞組中感應(yīng)的電壓的頻率大致等于所述網(wǎng)絡(luò)的供電頻率時(shí)，執(zhí)行此同步，同時(shí)所述網(wǎng)絡(luò)的所述相與所述同步電機(jī)的所述相之間的電勢差被抵消。實(shí)施本發(fā)明的其它示例涉及一種起動(dòng)連接到多相供電網(wǎng)絡(luò)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)的方法，所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)包含軸向連接到同步電機(jī)的異步電機(jī)以及包含轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，此方法包含在于以下的步驟-在所述電機(jī)起動(dòng)階段，僅將異步電機(jī)電連接到所述網(wǎng)絡(luò)以將同步電機(jī)提升到使其能夠以直接連接到所述網(wǎng)絡(luò)的方式運(yùn)行的速度，及-在后續(xù)階段，將所述同步電機(jī)電連接到所述網(wǎng)絡(luò)。能夠使所述同步電機(jī)以直接連接到所述網(wǎng)絡(luò)的方式運(yùn)行的所述速度例如是所述同步電機(jī)的同步速度。作為一變形，能夠使所述同步電機(jī)以直接連接到所述網(wǎng)絡(luò)的方式運(yùn)行的所述速度小于所述同步電機(jī)的同步速度，例如其小于所述同步速度的80%，其特別是在所述同步速度的50%到80%之間。在所述起動(dòng)期間，所述異步電機(jī)可以承受負(fù)載轉(zhuǎn)矩。所述旋轉(zhuǎn)電機(jī)例如是風(fēng)扇，且負(fù)載轉(zhuǎn)矩(例如為平方轉(zhuǎn)矩)由制冷系統(tǒng)提供。作為一變形，所述負(fù)載對應(yīng)于恒定或線性抗轉(zhuǎn)矩，例如與速度成線性函數(shù)關(guān)系的負(fù)載轉(zhuǎn)矩或者恒定的負(fù)載轉(zhuǎn)矩。在所述后續(xù)階段期間，僅有所述同步電機(jī)可以電連接到所述網(wǎng)絡(luò)。根據(jù)實(shí)施本發(fā)明的示例，所述同步操作可以至少部分由抗負(fù)載轉(zhuǎn)矩執(zhí)行。本方法可包含以下的步驟在所述起動(dòng)階段期間，在將所述同步電機(jī)電連到所述網(wǎng)絡(luò)之前，比較所述同步電機(jī)的繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢與所述供電網(wǎng)絡(luò)的電壓。


當(dāng)閱讀下文非限制性示例的詳細(xì)描述及研究附圖后，可更好地理解本發(fā)明，其中圖1以軸向橫截面圖示意性且部分地示出了根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第一示例，圖2是根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的第二示例的視圖，類似于圖1，圖3是根據(jù)本發(fā)明的電機(jī)的示意圖，圖4示意性示出了根據(jù)本發(fā)明的控制電路的示例，
圖5示出了圖4中示出的電路的運(yùn)行程序，圖6是根據(jù)本發(fā)明的同步電路的示例的邏輯形式表示，圖7是一圖表，其示出了借助本發(fā)明，針對供電網(wǎng)絡(luò)的給定頻率獲得不同同步速度的可能性，圖8時(shí)根據(jù)本發(fā)明的同步電機(jī)的另一示例的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式圖1及圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的兩個(gè)典型的混合旋轉(zhuǎn)電機(jī)1。電機(jī)1是多相旋轉(zhuǎn)電機(jī)，例如三相。此電機(jī)1具有一額定功率，例如范圍從250W到4kW。電機(jī)1包含同步電機(jī)10及異步電機(jī)20，它們沿著所述電機(jī)的旋轉(zhuǎn)軸X軸向連接?？蓮膱D1及圖2中看到，與同步電機(jī)10相比，異步電機(jī)20相對緊湊。異步電機(jī)20例如是四極電機(jī)，同步電機(jī)10例如是六極電機(jī)。同步電機(jī)10包含轉(zhuǎn)子11，轉(zhuǎn)子11包含永久磁體12，永久磁體12例如可以是設(shè)置在表面上的或嵌入設(shè)置的磁體。轉(zhuǎn)子11例如是通量集中轉(zhuǎn)子。在圖1及圖2中示出的示例中，轉(zhuǎn)子11不含轉(zhuǎn)子籠，但如果同步電機(jī)10的轉(zhuǎn)子11 包含轉(zhuǎn)子籠，其不違反本發(fā)明。圖8的示例中，同步電機(jī)10包含含有永久磁體12及轉(zhuǎn)子籠15的轉(zhuǎn)子，其中僅示出了轉(zhuǎn)子籠15的籠條。在考慮的示例中，同步電機(jī)是具有內(nèi)轉(zhuǎn)子的徑向電機(jī)，轉(zhuǎn)子11由包含繞組14的定子13環(huán)繞。圖1及圖2的示例中的異步電機(jī)20也是具有內(nèi)轉(zhuǎn)子21的徑向電機(jī)。顯然，本發(fā)明不局限于這樣的示例，所述同步電機(jī)及所述異步電機(jī)可以是例如具有外轉(zhuǎn)子的徑向電機(jī)。在一未示出的變形中，同步電機(jī)10可以是一盤狀電機(jī)。在圖1及圖2的示例中，異步電機(jī)20包含籠式轉(zhuǎn)子21，籠式轉(zhuǎn)子21由多個(gè)導(dǎo)電桿 22形成，導(dǎo)電桿22在它們的端部處通過沒有示出的兩個(gè)導(dǎo)電環(huán)連接。所述示例中的異步電機(jī)20的轉(zhuǎn)子21不具有永久磁體?？蓮膱D1及圖2中看到，兩個(gè)電機(jī)具有公共軸4，公共軸4可以為整體式。圖1的示例中的此軸4被安裝在電機(jī)的殼套8中的被前凸緣6a與后凸緣6b所支撐的兩個(gè)軸承7 上，所述前凸緣6a和后凸緣6b由殼套8的兩個(gè)縱向端部所形成。在所述示例中，前凸緣6a具有中央孔30，軸4通過中央孔30延伸到殼套8的外部。可從圖1中看到，根據(jù)此實(shí)施例，軸4僅在殼套8的一個(gè)端部處延伸到所述殼套外。還是在此示例中，同步電機(jī)10及異步電機(jī)20都安置在所述電機(jī)的殼套8內(nèi)。在圖2中示出的變形中，電機(jī)1包含第一殼套8及第二殼套9，同步電機(jī)10安置在第一殼套8內(nèi)，異步電機(jī)20安置在第二殼套9內(nèi)?？蓮膱D2中看到，例如，第二殼套9通過螺釘固定到第一殼套8的后凸緣6b。在圖2的示例中，軸4在各個(gè)中央孔30的幫助下穿過凸緣6a與6b的每一個(gè)。
軸4由軸承7支撐，軸承7分別由前凸緣6a與后凸緣6b支撐。圖3中示意性示出的電機(jī)1還包含轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5用來將同步電機(jī)的定子 13及異步電機(jī)的定子23連接到供電網(wǎng)絡(luò)2。轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5包含開關(guān)，在圖3的示例中，所述開關(guān)分別是與同步電機(jī)10相關(guān)聯(lián)的機(jī)電繼電器100和與異步電機(jī)20相關(guān)聯(lián)的機(jī)電繼電器200。在所述示例中，繼電器100及 200各包含繞組及一系列接點(diǎn)。顯然，本發(fā)明不局限于利用機(jī)電繼電器實(shí)施開關(guān)100及200。作為一變化，這些開關(guān)可以是觸頭、晶體管、晶閘管、雙向晶閘管或固態(tài)繼電器。在所述示例中，轉(zhuǎn)換系統(tǒng)5包含控制電路40及同步電路60，分別示意性地表示在圖4及圖6中。從圖4中可看到，控制電路40可包含兩個(gè)電路部分41及42，每一電路部分為繼電器100或200的繞組提供供電，以允許此繼電器例如從打開狀態(tài)轉(zhuǎn)換為閉合狀態(tài)。在所述示例中，兩個(gè)電路部分41及42并聯(lián)安裝在開關(guān)43與接地端45之間。開關(guān)43與提供例如為12V與400V之間的電壓的電源44串聯(lián)地安裝。電路部分41包含繼電器100，繼電器100與并聯(lián)安裝的支路46及47串聯(lián)，支路 46包含開關(guān)101，且支路47包含串聯(lián)安裝的兩個(gè)開關(guān)201及103。電路部分42包含與開關(guān)102串聯(lián)的繼電器200，開關(guān)102與并聯(lián)安裝的兩個(gè)支路 48及49串聯(lián)，支路48包含開關(guān)202，且支路49包含開關(guān)203。開關(guān)43、101、102、103、201及203可以是機(jī)電式開關(guān)或半導(dǎo)體開關(guān)。例如，開關(guān) 43、101、102、103、201及203的類型與開關(guān)100及200相同。開關(guān)202例如是可控開關(guān)。在圖4的示例中，開關(guān)202可以例如通過按鈕而被控制為閉合。開關(guān)101、102和103、與201、202和203分別被設(shè)置成分別根據(jù)開關(guān)100、100的狀
態(tài)而改變狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)200從打開狀態(tài)改為閉合狀態(tài)時(shí)，開關(guān)201及203例如從打開狀態(tài)切換為閉合狀態(tài)。當(dāng)開關(guān)100從打開狀態(tài)切換為閉合狀態(tài)時(shí)，開關(guān)102例如從閉合狀態(tài)切換為打開狀態(tài)，而開關(guān)101從打開狀態(tài)切換為閉合狀態(tài)?，F(xiàn)在接著是參考圖5描述圖4中示出的控制電路的運(yùn)行程序。在所述電機(jī)起動(dòng)之前，開關(guān)101、103、201、202及203為打開狀態(tài)，且開關(guān)102閉合。在第一步驟51中，開關(guān)202被命令閉合，尤其是通過按鈕的動(dòng)作而被命令閉合。此步驟51后，繼電器200的繞組通過閉合的開關(guān)102及202電連接到電源44，這使電力通過供電網(wǎng)絡(luò)2提供給異步電機(jī)20，且因此異步電機(jī)20起動(dòng)。在步驟52中，開關(guān)201及203切換到閉合位置，除其它方面外，其使得能夠確保繼電器200的繞組自供電，而與開關(guān)202的隨后動(dòng)向無關(guān)。在步驟53中，控制電路40接收來自同步電路60的給同步電機(jī)10供電的命令，將在下文中看到。接收此命令引起開關(guān)103閉合。當(dāng)完成此步驟時(shí)，繼電器100的繞組通過閉合的開關(guān)201及103電連接到電源44。
在步驟M中，開關(guān)101切換到閉合位置，而開關(guān)102切換到打開位置，其導(dǎo)致從電源44供給繼電器200的繞組的電力供應(yīng)被中斷，且因此通過供電網(wǎng)絡(luò)到異步電機(jī)20的供電被中斷。在步驟55中，因開關(guān)200的狀態(tài)變換，開關(guān)201及203切換到打開位置，則繼電器 100的繞組的電力供應(yīng)確保通過閉合的開關(guān)101。因此，完成此程序后，僅有繼電器100的繞組被電源44供電，且因此僅有同步電機(jī)10電連到網(wǎng)絡(luò)2?，F(xiàn)在接著描述根據(jù)本發(fā)明的示例性的同步電路60的邏輯表示形式。例如，利用一可編程電子元件產(chǎn)生此同步電路，所述可編程電子元件例如為微控制器。在所述示例中，當(dāng)同步電機(jī)10被與其連接的異步電機(jī)20所驅(qū)動(dòng)時(shí)，同步電路60 設(shè)置成通過比較供電網(wǎng)絡(luò)2的電壓與同步電機(jī)10的定子13的繞組14中所感應(yīng)的電動(dòng)勢來提供電壓觀察功能。所述電壓觀察功能利用方塊61、62及63處理，這些方塊用于觀察電壓相位。方塊61接收同步電機(jī)10的定子13的U相的端點(diǎn)處的電壓化及供電網(wǎng)絡(luò)2的U 相的端點(diǎn)處的電壓to作為輸入。類似地，方塊62接收與V相有關(guān)的輸入Vs及Vr，及方塊63接收與W相有關(guān)的輸入Ws及Wr。這些方塊61、62及63輸出表示同步電機(jī)的所述相與供電網(wǎng)絡(luò)的那些相之間的電
勢差的信號。來自方塊61、62及63的輸出信號例如為-在同步電機(jī)的定子的端子處感應(yīng)的電動(dòng)勢與網(wǎng)絡(luò)電壓之間有相位差的情況下或者當(dāng)這兩個(gè)電壓表現(xiàn)出不同頻率時(shí)，所述輸出信號為包含載波及振幅的無線電信號，或者-當(dāng)兩個(gè)相比較的電壓表現(xiàn)出相同頻率時(shí)，所述輸出信號為正弦波，所述正弦波的振幅對應(yīng)所述同步電機(jī)的定子的繞組中感應(yīng)的電動(dòng)勢的振幅與供電網(wǎng)絡(luò)的電壓振幅之差。如果恰當(dāng)?shù)脑挘煞綁K64執(zhí)行解調(diào)操作以將振幅從所述載波中分離出來。同步電路60還設(shè)置成通過方塊65執(zhí)行一操作，該操作用來檢測同步電機(jī)10的定子13的繞組14中感應(yīng)的電動(dòng)勢與供電網(wǎng)絡(luò)2之間的最小電勢差。可從圖6中看到，方塊 65接收來自方塊64的輸出信號，將其作為輸入。當(dāng)同步電機(jī)10由與其連接的異步電機(jī)20驅(qū)動(dòng)時(shí)，同步電路還設(shè)置成通過方塊66 比較同步電機(jī)10的定子13的繞組14中產(chǎn)生的電動(dòng)勢的相序與供電網(wǎng)絡(luò)2的電壓的相序。方塊65及方塊66輸出處的信號發(fā)送到圖6中示意性表示的邏輯電路67。邏輯電路67具有三個(gè)輸出70、71及72。輸出70對應(yīng)于根據(jù)上文中描述的步驟50將給同步電機(jī)10供電的命令發(fā)送到控制電路40。輸出71及72對應(yīng)于將用以停止系統(tǒng)的命令發(fā)送到控制電路40，以使得通過對一未示出的繼電器采取動(dòng)作而導(dǎo)致停止對異步電機(jī)20供電。當(dāng)已由方塊65執(zhí)行檢測最小電壓且方塊66完成比較相序時(shí)，且當(dāng)已檢測到同步電機(jī)10的定子13的繞組14中產(chǎn)生的電動(dòng)勢的相位與供電網(wǎng)絡(luò)2的相位之間的順序相同時(shí)，邏輯電路的輸出70被激活，以根據(jù)步驟53將用來給同步電機(jī)10供電的命令發(fā)送到控制電路40。 當(dāng)方塊66已檢測到同步電機(jī)10的繞組14中產(chǎn)生的電動(dòng)勢與供電網(wǎng)絡(luò)2之間的相序不同時(shí)，邏輯電路67的輸出71被激活，以將停止系統(tǒng)的命令發(fā)給控制電路40。
如果方塊66檢測到所述相位相同，但方塊65沒有檢測到最小電壓，則邏輯電路67 啟動(dòng)時(shí)間延遲74。在預(yù)定時(shí)間間隔后，如果方塊65沒有檢測到最小電壓，則邏輯電路67的輸出72被激活，以將停止系統(tǒng)的命令發(fā)給控制電路40。圖7以圖表形式示出了可借助根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的電機(jī)1而得到的同步速度的示例，該電機(jī)1中的同步電機(jī)不具有轉(zhuǎn)子籠。供電網(wǎng)絡(luò)2的頻率例如為50Hz。顯然本發(fā)明不局限于這樣的電頻率值，所述電頻率值能夠是例如60Hz。在1000轉(zhuǎn)/分鐘的速度下，所述異步電機(jī)傳遞例如在15Nm與40Nm 之間特別是20Nm與25Nm之間的最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩。針對轉(zhuǎn)子籠22的不同電阻值，曲線100、 110,120及130給出了作為轉(zhuǎn)子21的旋轉(zhuǎn)速度的函數(shù)的異步電機(jī)20的電機(jī)轉(zhuǎn)矩。直線 140、150及160分別表示具有四個(gè)、六個(gè)及八個(gè)磁極的同步電機(jī)10的同步速度?？煽吹剑ㄟ^改變轉(zhuǎn)子籠22的電阻值，得到適合于不同同步速度值的負(fù)載點(diǎn)200、 210 和 220。在未示出的另一示例中，可選擇異步電機(jī)20的定子23的繞組24，使得異步電機(jī) 20的最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩可適用于不同的同步速度值，所述不同的同步速度值取決于同步電機(jī) 10的磁極的數(shù)目。本發(fā)明尤其適用于通風(fēng)領(lǐng)域，特別是用來生產(chǎn)電風(fēng)扇，以及液壓技術(shù)領(lǐng)域，特別是用來生產(chǎn)液壓泵。在權(quán)利要求書中，除非另有規(guī)定，詞語“包含一”應(yīng)當(dāng)理解為表示“包含至少一個(gè)”。
權(quán)利要求
1.一種用于連接到多相供電網(wǎng)絡(luò)⑵的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(1)，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)包含包含具有永久磁體(1 的轉(zhuǎn)子(11)的多相同步電機(jī)(10)及軸向連接的多相異步電機(jī)(20)，及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(5)，該轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被設(shè)計(jì)成在所述電機(jī)起動(dòng)階段期間，將所述異步電機(jī)00)電連接到所述網(wǎng)絡(luò)( 以將所述同步電機(jī)(10)的速度提升到使其能夠通過直接連接到網(wǎng)絡(luò)O)的方式運(yùn)行的速度，及在后續(xù)階段將所述同步電機(jī)(10)電連接到所述網(wǎng)絡(luò)O)。
2.如前一權(quán)利要求所述的電機(jī)，所述同步電機(jī)(10)包含2*NSy個(gè)磁極且所述異步電機(jī) (20)包含2*NAs個(gè)磁極，其中Nas = Nsy-I。
3.如前述任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，所述異步電機(jī)00)包含籠式轉(zhuǎn)子01)。
4.如前述任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，所述同步電機(jī)(10)包含不具有轉(zhuǎn)子籠的轉(zhuǎn)子 (11)。
5.如前一權(quán)利要求所述的電機(jī)，所述異步電機(jī)在大致等于所述同步電機(jī)(10)的同步速度的旋轉(zhuǎn)速度下產(chǎn)生最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩。
6.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，所述同步電機(jī)包含籠式轉(zhuǎn)子。
7.如前一權(quán)利要求所述的電機(jī)，所述異步電機(jī)在旋轉(zhuǎn)速度低于所述同步電機(jī)(10)的同步速度的情況下、尤其是旋轉(zhuǎn)速度小于所述同步電機(jī)(10)的同步速度的80%的情況下產(chǎn)生最大電機(jī)轉(zhuǎn)矩。
8.如前述任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，該電機(jī)包含殼套(8)，在殼套(8)內(nèi)置有所述同步電機(jī)(10)與所述異步電機(jī)(20)。
9.如權(quán)利要求1到7中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，該電機(jī)包含內(nèi)部置有所述同步電機(jī)(10)的第一殼套(8)及內(nèi)部置有所述異步電機(jī)00)的第二殼套(9)。
10.如前述任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，所述異步電機(jī)(10)的長度與所述同步電機(jī)00) 的長度之間的比率在20%與35%之間。
11.如前述任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，所述轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(5)包含控制電路GO)與同步電路(60)。
12.如前一權(quán)利要求所述的電機(jī)，所述同步電路(60)包含電壓觀測器(61、62、63)，所述電壓觀測器(61、62、63)被安排以當(dāng)所述同步電機(jī)(10)被所述異步電機(jī)00)驅(qū)動(dòng)時(shí)比較所述供電網(wǎng)絡(luò)的電壓與所述同步電機(jī)(10)的繞組(14)中所感應(yīng)的電動(dòng)勢。
13.如權(quán)利要求11或權(quán)利要求12所述的電機(jī)，所述同步電路(60)被安排以當(dāng)所述同步電機(jī)(10)被所述異步電機(jī)00)驅(qū)動(dòng)時(shí)比較所述供電網(wǎng)絡(luò)(2)的電壓的相序與所述同步電機(jī)(10)的繞組(14)中所感應(yīng)的電動(dòng)勢的相序。
14.如權(quán)利要求11到13中任一項(xiàng)所述的電機(jī)，所述同步電路(60)不具有速度觀測器。
15.如前述任一權(quán)利要求所述的電機(jī)，所述控制電路GO)被安排以根據(jù)自所述同步電路(60)接收的信息選擇性地對所述同步電機(jī)(10)或所述異步電機(jī)00)供電。
16.一種起動(dòng)連接到多相供電網(wǎng)絡(luò)(2)旋轉(zhuǎn)電機(jī)⑴的方法，該旋轉(zhuǎn)電機(jī)包含軸向連接到同步電機(jī)(10)的異步電機(jī)00)與轉(zhuǎn)換系統(tǒng)(5)，所述方法包含以下步驟在所述電機(jī)起動(dòng)階段，僅將所述異步電機(jī)O0)電連接到所述網(wǎng)絡(luò)( 以將所述同步電機(jī)(10)的速度提升到使所述同步電機(jī)(10)能夠通過直接連接到所述網(wǎng)絡(luò)(2)的方式運(yùn)行的速度，及在后續(xù)階段，將所述同步電機(jī)(10)電連接到所述網(wǎng)絡(luò)O)。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述使所述同步電機(jī)(10)能夠通過直接連接到所述網(wǎng)絡(luò)⑵的方式運(yùn)行的速度是所述同步電機(jī)(10)的同步速度。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其中所述使所述同步電機(jī)(10)能夠通過直接連接到所述網(wǎng)絡(luò)⑵的方式運(yùn)行的速度小于所述同步電機(jī)(10)的同步速度，特別是小于所述同步電機(jī)(10)的同步速度的80%。
19.如權(quán)利要求16到18中任一項(xiàng)所述的方法，其中在所述后續(xù)階段，只有所述同步電機(jī)(10)電連接到所述網(wǎng)絡(luò)(2)。
20.如權(quán)利要求16到19中任一項(xiàng)所述的方法，所述方法包含以下的步驟在所述起動(dòng)階段期間，在將所述同步電機(jī)(10)電連接到所述網(wǎng)絡(luò)(2)之前，比較所述同步電機(jī)(10)中所感應(yīng)的電動(dòng)勢與所述供電網(wǎng)絡(luò)O)的電壓。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于連接到多相供電網(wǎng)絡(luò)的旋轉(zhuǎn)電機(jī)(1)，其包含包含具有永久磁體(12)的轉(zhuǎn)子(11)的多相同步電機(jī)(10)及軸向連接在一起的多相異步電機(jī)(20)以及轉(zhuǎn)換系統(tǒng)，所述轉(zhuǎn)換系統(tǒng)被安排使得在所述電機(jī)起動(dòng)階段期間，將異步電機(jī)(20)電連接到所述網(wǎng)絡(luò)以將同步電機(jī)(10)的速度提升到能夠使當(dāng)直接連接到所述網(wǎng)絡(luò)時(shí)所述同步電機(jī)能夠運(yùn)行的速度，以及在后續(xù)階段期間，將同步電機(jī)(10)電連接到所述網(wǎng)絡(luò)。
文檔編號H02K17/34GK102197574SQ200980142300
公開日2011年9月21日 申請日期2009年10月22日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月22日
發(fā)明者埃里克·考帕特, 阿里·馬基 申請人:利萊森瑪發(fā)電機(jī)有限公司