包括同步电机和异步电机的混合机器制造技术

本发明专利技术涉及用于连接到多相供电网络的旋转电机（１），其包含：包含具有永久磁体（１２）的转子（１１）的多相同步电机（１０）及轴向连接在一起的多相异步电机（２０）以及转换系统，所述转换系统被安排使得：在所述电机起动阶段期间，将异步电机（２０）电连接到所述网络以将同步电机（１０）的速度提升到能够使当直接连接到所述网络时所述同步电机能够运行的速度，以及在后续阶段期间，将同步电机（１０）电连接到所述网络。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的目的是一种包括同步电机和异步电机的旋转电机，其也称为“混合电机”。
技术介绍
WO 89/03936或US 2003/0071533公开了使用包括起动笼的永磁转子以启动同步电机。当必须在大量负荷(诸如所述电机的额定转矩)下起动时，可证明这样的解决方案是不恰当的。而且，由于转子上存在永久磁体及起动笼，磁体的磁通量强度最好不大于定子磁通，以免对所述电机的比功率密度不利。需要进一步改进所述混合电机。
技术实现思路
本专利技术旨在解决此需求。实施本专利技术的示例涉及连接到多相供电网络的旋转电机，其包含-包含具有永久磁体的转子的多相同步电机及轴向连接的多相异步电机，及-转换系统，其被设计成-在所述电机起动阶段，将异步电机电连接到所述供电网络，以使异步电机驱动的同步电机的速度提升到使其能够以直接连接到所述网络的方式运行的速度，及-在后续阶段，将同步电机电连接到所述供电网络。词语“轴向连接电机”应当理解为表示两个电机至少具有一个公共轴，例如一整体轴或由具有相同轴线的两部分相继组装而构成的一轴。通过将同步电机与异步电机组合，这样的电机可能因效率明显大于单个异步电机的效率而获益，例如增益在10%与15%之间。相比于单个异步电机，同步电机的含永久磁体的转子的存在可能为所述电机获得较高的功率因数。而且，能够直接将同步电机连接到供电网络的事实(即，不需要调频器作为中介物)可能获得一较大效率，例如所述效率比通过调频器运作的同步电机的效率至少大5%。同步电机可以包含2*NSy个磁极，且异步电机可以包含2*NAs个磁极，Nas = Nsy-I， 其可促进同步操作，起动阶段结束时达到的速度能够接近同步电机同步速度。同步电机的相位设置得与供电网络相位的顺序相同，以避免使定子电磁场沿着与同步电机转子的旋转方向的相反方向旋转，即同步电机转子所连接的异步电机最初采用的方向。异步电机可以包含一笼式转子。所述笼式转子例如由铝或铜或诸如黄铜或青铜的另一合金构成。所述转子笼的槽可以为单个或双个。所述同步电机可以包含不含笼的转子。利用这样的同步电机，为了促进同步，期望针对异步电机的转子的一旋转速度且因此针对连接到所述异步电机的同步电机的转子的旋转速度(其大致等于所述同步速度) 得到所述异步电机传递的最大电机转矩，所述最大电机转矩除了其它方面外还取决于转子笼的电阻及定子绕组的选择。同步电机的同步速度由供电网络的频率及同步电机的极对数目决定。词语“大致上等于所述同步速度”应当理解为表示在同步电机的同步速度的士 10%范围内的同步电机的转子的旋转速度。因此，异步电机的绕组被有利地制造以使当它们连接到供电网络时，在大致等于同步速度的一速度下产生最大电机转矩。实施本专利技术的示例通过避免像已知的混合电机那样规定转子笼的具体尺寸及材料而为异步电机的制造带来更大的自由，在已知的混合电机中，所述笼及所述永久磁体由相同转子支撑。有三个自由度来改变异步电机传递的最大电机转矩，所述三个自由度即异步电机的转子笼的尺寸、用于转子笼生产的材料或多个材料及异步电机的定子绕组的选择，以在供电网络的给定频率下获得具有四个、六个、八个、十个、十二个、十四个或十六个磁极或者甚至更多磁极的同步电机的同步速度下的最大电机转矩。例如，取决于转子笼的绕组及材料，当由异步电机传递的电机转矩最大时，具有四个磁极的异步电机的速度接近具有六个磁极或八个磁极的电机的同步速度。作为一变形，所述同步电机的转子包含永久磁体及转子笼。对于异步电机的转子的转速以及由于该转速所引起的与异步电机相连的同步电机的转子的、小于同步电机的同步速度的转速，例如同步速度的80%的转速，例如同步速度的50% -80%之间的转速，利用这样的同步电机，能够获得通过异步电机所传输的最大电机转矩。所述异步电机可仅在起动阶段期间电连到所述网络或者在起动阶段之后保持与所述网络连接。所述异步电机可以不具有永久磁体。根据第一实施例，所述电机包含内部置有同步电机与异步电机的单独壳套。根据另一实施例，仅有所述同步电机置于第一壳套内，所述异步电机置于此第一壳套外，置于第二壳套中。例如，所述第二壳套通过螺钉紧固到大体上位于所述第一壳套的一个纵向端部处的凸缘上。所述异步电机可以相对紧凑，所述异步电机的长度与所述同步电机的长度之间的比率例如在20 %与35 %之间，所述异步电机的长度在异步电机的定子的绕组端部线圈之间测得，所述同步电机的长度在同步电机的定子的绕组端部线圈之间测得。所述同步电机与异步电机的轴例如安装在所述电机的单独壳套上或者当所述电机包含两个壳套时，安装在所述电机的第一壳套上。所述轴可以由设置在所述电机的单独壳套的两个纵向端部处的轴承支撑，或者如果合适，可以由设置在所述电机的第一壳套的两个纵向端部处的轴承支撑。 所述转换系统可以包含控制电路及同步电路。 所述控制电路可以包含机电式开关或者半导体电源开关。所述同步电路例如包含电压观测器，当同步电机由异步电机驱动时，所述电压观测器被安排以比较供电网络的电压与同步电机定子的绕组中所感应的电动势。当同步电机由异步电机驱动时，所述同步电路例如被安排以比较供电网络的相序与同步电机定子的绕组中所感应的电动势的相序。所述同步电路可以或者可以不包括被安排以检测同步电机的旋转频率的速度观测器。所述同步电路例如不具有霍尔效应传感器、编码器或测速解析器。所述同步电路例如包含至少一个可编程电子元件，例如微控制器。所述控制电路例如被安排以根据自所述同步电路接收到的信息选择性地对同步电机或异步电机供电。以上提到的实施本专利技术的示例能够产生一般视为灵活的同步化，当所述同步电机的绕组中感应的电压的频率大致等于所述网络的供电频率时，执行此同步，同时所述网络的所述相与所述同步电机的所述相之间的电势差被抵消。实施本专利技术的其它示例涉及一种起动连接到多相供电网络的旋转电机的方法，所述旋转电机包含轴向连接到同步电机的异步电机以及包含转换系统，此方法包含在于以下的步骤-在所述电机起动阶段，仅将异步电机电连接到所述网络以将同步电机提升到使其能够以直接连接到所述网络的方式运行的速度，及-在后续阶段，将所述同步电机电连接到所述网络。能够使所述同步电机以直接连接到所述网络的方式运行的所述速度例如是所述同步电机的同步速度。作为一变形，能够使所述同步电机以直接连接到所述网络的方式运行的所述速度小于所述同步电机的同步速度，例如其小于所述同步速度的80%，其特别是在所述同步速度的50%到80%之间。在所述起动期间，所述异步电机可以承受负载转矩。所述旋转电机例如是风扇，且负载转矩(例如为平方转矩)由制冷系统提供。作为一变形，所述负载对应于恒定或线性抗转矩，例如与速度成线性函数关系的负载转矩或者恒定的负载转矩。在所述后续阶段期间，仅有所述同步电机可以电连接到所述网络。根据实施本专利技术的示例，所述同步操作可以至少部分由抗负载转矩执行。本方法可包含以下的步骤在所述起动阶段期间，在将所述同步电机电连到所述网络之前，比较所述同步电机的绕组中感应的电动势与所述供电网络的电压。附图说明当阅读下文非限制性示例的详细描述及研究附图后，可更好地理解本专利技术，其中图1以轴向横截面图示意性且部分地示出了根据本专利技术的电机的第一示例，图2是根据本专利技术的电机的第二示例的视图，类似于图1，本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种用于连接到多相供电网络（２）的旋转电机（１），该旋转电机包含：包含具有永久磁体（１２）的转子（１１）的多相同步电机（１０）及轴向连接的多相异步电机（２０），及转换系统（５），该转换系统被设计成：在所述电机起动阶段期间，将所述异步电机（２０）电连接到所述网络（２）以将所述同步电机（１０）的速度提升到使其能够通过直接连接到网络（２）的方式运行的速度，及在后续阶段将所述同步电机（１０）电连接到所述网络（２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里·马基，
申请(专利权)人：利莱森玛发电机有限公司，
类型：发明
国别省市：FR