[發(fā)明專利]具有公共電動機(jī)/發(fā)電機(jī)勵磁機(jī)平臺的同步機(jī)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510629552.3
• 申請日: 2015-09-28
• 公開（公告）號: CN105471173B
• 公開（公告）日: 2019-09-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 高立軍;馬修·J·克羅拉克;劉生義
• 申請（專利權(quán)）人: 波音公司
• 主分類號: H02K7/20
• 分類號: H02K7/20;H02K19/00;H02K15/00
• 代理公司: 北京康信知識產(chǎn)權(quán)代理有限責(zé)任公司 11240
• 代理人: 梁麗超;劉瑞賢

本申請公開了具有公共電動機(jī)/發(fā)電機(jī)勵磁機(jī)平臺的同步機(jī)。一種同步機(jī)(100)具有框架(110)、軸(115)、主要部分(120)和勵磁機(jī)部分(125)。主要部分(120)具有安裝在框架上的定子繞組(130)和安裝在軸上的轉(zhuǎn)子繞組(135)。勵磁機(jī)部分具有變壓器(140)和整流器(145)。變壓器具有安裝在框架上的初級繞組(140A)和安裝在軸上的次級繞組(140B)。整流器安裝在軸上并且整流次級繞組的輸出以將整流輸出提供至轉(zhuǎn)子。控制單元(170)將高頻控制信號提供至初級繞組。這個信號被磁耦合至次級繞組、整流、并且然后施加至轉(zhuǎn)子以控制同步機(jī)的操作。

技術(shù)領(lǐng)域

本申請總體上涉及同步機(jī)，更具體地，涉及具有公共電動機(jī)/發(fā)電機(jī)勵磁機(jī)平臺的同步機(jī)

背景技術(shù)

同步機(jī)是可以操作為或者同步電動機(jī)(同步電動機(jī)模式)或者同步發(fā)電機(jī)(同步發(fā)電機(jī)模式)的電機(jī)。傳統(tǒng)地，同步機(jī)具有兩個分開和獨立的勵磁機(jī)勵磁繞組。另外，傳統(tǒng)地，使用兩個分開的和獨立的控制單元，一個控制單元用于同步電動機(jī)模式的勵磁機(jī)勵磁繞組，以及另一個控制單元用于同步發(fā)電機(jī)模式的勵磁機(jī)勵磁繞組。兩個勵磁機(jī)勵磁繞組和兩個控制單元的使用使得同步機(jī)和使用同步機(jī)的系統(tǒng)更復(fù)雜、更重并且不可靠。傳統(tǒng)同步機(jī)的雙勵磁部件可以占用同步機(jī)的總體積和重量的20％至30％。一些傳統(tǒng)系統(tǒng)僅使用單個的、可重構(gòu)的勵磁繞組，但是依然使用兩個分開和獨立的控制單元，于是其使用將合適控制單元連接至勵磁繞組的開關(guān)或接觸器。雙勵磁繞組、雙控制單元和/或開關(guān)和/或接觸器增加了系統(tǒng)的成本、重量、體積和復(fù)雜性，并且對系統(tǒng)的總可靠性產(chǎn)生不利影響。Rosen等的美國專利5,770,909公開了使用變壓器旋轉(zhuǎn)變壓器的同步電動機(jī)-發(fā)電機(jī)系統(tǒng)。

傳統(tǒng)同步機(jī)還使用低頻勵磁電流，并且大的勵磁繞組被用于避免能量損耗。這些大的勵磁繞組顯著增加了繞組中使用的昂貴銅的量和重量。此外，利用傳統(tǒng)的低頻勵磁電流，勵磁繞組中產(chǎn)生的反電動勢受轉(zhuǎn)子速度的影響顯著，并且這會引起啟動過程中的穩(wěn)定性問題。

發(fā)明內(nèi)容

公開了一種同步機(jī)，其可操作為同步電動機(jī)或者同步發(fā)電機(jī)。同步機(jī)具有框架、軸、主要部分和勵磁機(jī)部分。主要部分具有安裝在框架上的定子(固定繞組，可以是電樞繞組)和安裝在軸上的轉(zhuǎn)子(旋轉(zhuǎn)繞組，可以是勵磁繞組)，定子和轉(zhuǎn)子彼此磁耦合。勵磁機(jī)部分具有變壓器和整流器。變壓器具有固定至框架的初級繞組和固定至軸的次級繞組。初級繞組和次級繞組彼此隔開并且彼此磁耦合。整流器電連接至次級繞組；機(jī)械連接至轉(zhuǎn)子；并且將次級繞組的輸出整流以將整流輸出提供給轉(zhuǎn)子。變壓器的初級繞組和次級繞組各自成圓盤(disk)形狀。

控制單元將控制信號提供至初級繞組以控制同步機(jī)的操作。

在一個實施方式中，初級繞組具有外半徑并且圓盤限定出垂直于軸的平面，并且次級繞組具有小于外半徑的內(nèi)半徑，因此次級繞組放置在初級繞組內(nèi)。

在另一個實施方式中，初級繞組在軸的端部安裝至框架，初級繞組的圓盤限定出垂直于軸的第一平面，并且次級繞組在軸的端部附近固定至軸，次級繞組的圓盤限定出垂直于軸的第二平面，第二平面平行于第一平面并且與第一平面隔開，軸不穿過第一平面，并且軸具有電導(dǎo)線放置所在的通道以將整流器與次級繞組或轉(zhuǎn)子中的至少一個連接。

還公開一種制造可操作為同步電動機(jī)或者同步發(fā)電機(jī)的同步機(jī)的方法，方法包括：提供框架；將定子安裝在框架上；提供從框架的至少一個端部延伸的軸；將轉(zhuǎn)子安裝在軸上；將變壓器的初級繞組安裝在框架上；將變壓器的次級繞組安裝在軸上，次級繞組與初級繞組隔開但磁連接至初級繞組；將整流器固定至軸；并且將整流器的輸入電連接至次級繞組并且將整流器的輸出電連接至轉(zhuǎn)子。將次級繞組安裝在初級繞組內(nèi)使得次級繞組和初級繞組在相同的平面中，或者將次級繞組安裝為面向初級繞組，使得次級繞組和初級繞組在不同的平面中。在軸中設(shè)置通道使得電導(dǎo)線可以從整流器行進(jìn)到次級繞組和/或轉(zhuǎn)子。

附圖說明

圖1是示例性同步機(jī)的示圖。

圖2是示出同步機(jī)的一個示例性實施方式的示圖。