[發明專利]電機的飽和控制

有效

• 申請號: 200580047258.6
• 申請日: 2005-10-28
• 公開（公告）號: CN101111982A
• 公開（公告）日: 2008-01-23
• 發明（設計）人: K·A·多利
• 申請（專利權）人: 普拉特－惠特尼加拿大公司
• 主分類號: H02K1/06
• 分類號: H02K1/06;H01F29/14
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 溫大鵬;黃力行

技術領域

本發明涉及一種例如交流發電機和馬達的電機，尤其涉及該電機的控制。

背景技術

參考圖1，一典型的永磁(PM)交流發電機或馬達具有支撐永磁鐵104并安裝在轉軸108上的轉子102。定子110具有多個在多個繞組112，這些繞組在安裝到后鐵(back?iron)116的多個齒114之間。(為了便于說明，圖1中繞組112的鄰近元件示為不連在一起。)當運行在交流發電機模式時，外部轉矩促使軸轉動，磁鐵和繞組的相互作用在槽中繞組中引起磁通循環。隨著轉子旋轉引起的磁通的變化，在繞組112中產生電壓，從而當負載連接到該電機輸出端時輸出電流。當運行在馬達模式時，來自外部源(未示出)的電壓施加給繞組112，從而在定子和轉子中產生電流感應磁通，當適當控制時，使得轉子的旋轉以產生轉矩。PM電機可以具有如圖1所示的“內部轉子”結構，或“外部轉子”結構(未示出)。

現有技術中PM交流發電機的輸出電壓和頻率由轉子速度確定，其存在不能獨立控制轉子速度的難題。因此希望改善電機，尤其是PM電機的可控性。

發明內容

在一方面，本發明提供一交流發電機/馬達，其包括：具有多個永磁體的轉子；具有多個第一槽和多個第二槽的定子，第一槽位于與轉子相對方向的定子的外圍，第二槽位于相對于轉子的第一槽相反一側；至少第一繞組，位于多個所述第一和第二槽內；至少第一磁路，限定在定子和轉子中，第一磁路圍繞著至少一個第一槽，第一繞組設置在該第一槽中；至少第二磁路，圍繞著至少第二槽中的一個，第一繞組設置在第二槽中，第二磁路與第一磁路共用定子的一部分，第二磁路包括與共用部分不同于定子的磁飽和部分；至少第二繞組，鄰近于第一繞組設置在多個第二槽中；第三磁路，限定在定子中并且包括定子的磁飽和部分，第三磁路與流過第二繞組的電流相關；電流源，連接到第二繞組并且適于傳遞足夠多的電流流經第二繞組從而基本上飽和定子的所述磁飽和部分；控制器，適于改變提供給第二繞組的所述電流以改變磁飽和部分的飽和電平。

在另一方面，本發明提供擔一種可作為當交流發電機/發電機以及馬達中的至少一個的電機，該電機包括轉子和定子組件，該組件具有包括至少第一繞組的定子，該組件還具有第一和第二磁路和飽和控制組件，第一磁路包括轉子并圍繞第一繞組的至少第一部分，第二磁路圍繞遠離第一磁路的第一繞組的至少一個第二部分，當電流流過第一繞組時第一和第二磁路磁耦合，第二磁路包括磁飽和的部分，飽和控制組件與第二電路的磁飽和部分相關，并且可操作的改變所述飽和部分的飽和電平。

在另一方面，本發明提供一交流發電機，其包括：磁轉子；具有本體和至少一個功率繞組的定子，所述功率繞組適于產生電壓和電流，至少部分地響應轉子相對于定子的轉動，定子還包括至少一個和輸出線圈串聯的飽和鐵芯電感組件，其中飽和鐵芯電感組件的飽和鐵芯部分本質上由定子本體提供；以及適于選擇性控制飽和鐵芯部飽和水平的飽和控制裝置。

在另一方面，本發明提供一種可作為交流發電機/發電機和馬達中的至少一種進行操作的電機，該電機具有轉子和定子，定子包括至少一個第一繞組，該電機包括：包括第一磁路，其包括轉子并圍繞第一繞組的至少第一部分；一第二磁路，其圍繞第一繞組的至少第二部分，當電流流過第一繞組時第一和第二磁路磁耦合，第二磁路包括可磁飽和的部分；以及用于控制所述可飽和部分的飽和電平的變換裝置。

在另一方面，本發明提供一種調節連接到負載的電力輸出的方法，該方法包括連接到負載的至少一個交流發電機，該交流發電機具有磁轉子，定子以及至少一個定子繞組，該繞組與初級磁路相關，初級磁路包括轉子和在定子中限定的次級磁路，次級磁路與初級磁路磁耦合到初級磁路并包括磁飽和部分，該方法包括以下步驟：相對于定子移動轉子以在繞組中產生輸出電流，并可控地改變次級磁路的飽和電平。

在另一方面，本發明提供一種在該電機中分配功率的方法。本說明書及附圖中還公開了其它的發明，同樣，本發申請要求了所有的發明。

附圖說明

為了更好地理解本發明并更清晰地示出它如何實現，現在通過參考附圖實例的方法，示出根據本發明優選實施例的主題，其中：

圖1是現有技術中永磁交流發電機/馬達的橫截面示意圖；

圖2是根據本發明交流發電機/馬達的局部橫截面示意圖；

圖3是圖2的交流發電機/馬達部分等效電路的示意圖，示出了其功能特征；

圖4類似于圖2，但示出了本發明另一實施例；

圖5示意性地示出本發明另一方面的方框圖；以及