[發(fā)明專利]永磁自啟動(dòng)馬達(dá)以及用于該永磁自啟動(dòng)馬達(dá)的接通方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201680074844.8
• 申請(qǐng)日: 2016-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN108370225B
• 公開（公告）日: 2022-04-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: G.胡特;H-G.席爾默
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: KSB股份有限公司
• 主分類號(hào): H02P1/48
• 分類號(hào): H02P1/48;H02P1/50
• 代理公司: 中國(guó)專利代理(香港)有限公司 72001
• 代理人: 梁冰;李雪瑩

本發(fā)明涉及一種永磁自啟動(dòng)馬達(dá)和用于該永磁自啟動(dòng)馬達(dá)的接通方法，該接通方法優(yōu)選地用于具有至少5kW的功率的馬達(dá)。在這種情況下，所述馬達(dá)包括一轉(zhuǎn)子和一具有定子繞組的定子，其中所述定子繞組實(shí)施成磁極可切換的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)繞組。借助于所述磁極可切換的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)繞組可以避免在異步的啟動(dòng)過程時(shí)產(chǎn)生的發(fā)電機(jī)式的制動(dòng)扭矩。這通過將所述磁極可切換的旋轉(zhuǎn)場(chǎng)繞組在啟動(dòng)階段進(jìn)行切換來實(shí)現(xiàn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種永磁激勵(lì)自啟動(dòng)馬達(dá)——以下也被稱為永磁自啟動(dòng)馬達(dá)（PM-line-Start Motor）——以及用于該永磁激勵(lì)自啟動(dòng)馬達(dá)的接通方法。

背景技術(shù)

所述永磁自啟動(dòng)馬達(dá)——替換地有時(shí)也被稱為永磁激勵(lì)自啟動(dòng)馬達(dá)、自啟動(dòng)永磁馬達(dá)或者LSPM-馬達(dá)——是一種具有短路轉(zhuǎn)子的三相電-異步馬達(dá)，該短路轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)子中包含附加的永磁體。在異步的起動(dòng)之后，所述永磁自啟動(dòng)馬達(dá)同步到饋電頻率，并且然后在同步運(yùn)行中運(yùn)轉(zhuǎn)。該永磁自啟動(dòng)馬達(dá)取決于原理地具有最小的轉(zhuǎn)子-以及勵(lì)磁損耗，由此產(chǎn)生更高的效率。因此該永磁自啟動(dòng)馬達(dá)將魯棒的異步機(jī)的優(yōu)點(diǎn)和損耗少的同步馬達(dá)的優(yōu)點(diǎn)結(jié)合在了一起。

這種類型的馬達(dá)擁有異步馬達(dá)的、產(chǎn)生異步的啟動(dòng)扭矩的能力以及同步馬達(dá)的、能夠以同步于旋轉(zhuǎn)場(chǎng)的轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)的能力。

永磁自啟動(dòng)馬達(dá)從大約4到5kW的額定功率起必須以一種合適的接通方法接通到三相電網(wǎng)上，以降低在電網(wǎng)中和軸系中的接通沖擊。

從籠式轉(zhuǎn)子馬達(dá)中已知的接通方法——例如星形-三角形起動(dòng)、起動(dòng)變壓器或者軟啟動(dòng)器——是這樣的方法：所述方法在接通時(shí)首先降低馬達(dá)電壓。這些方法在永磁自啟動(dòng)馬達(dá)中不能有意義地被使用。對(duì)此的原因在于永磁自啟動(dòng)馬達(dá)的物理學(xué)。

永磁自啟動(dòng)馬達(dá)是由籠式轉(zhuǎn)子馬達(dá)和永磁同步馬達(dá)組成的組合。在接通之后，永磁自啟動(dòng)馬達(dá)首先利用起動(dòng)籠像籠式轉(zhuǎn)子馬達(dá)那樣啟動(dòng)。在啟動(dòng)過程之后接著是最終地同步到同步的轉(zhuǎn)速，并且永磁自啟動(dòng)馬達(dá)然后就符合運(yùn)行地作為永磁同步馬達(dá)以相應(yīng)地高的效率運(yùn)行。

在異步的啟動(dòng)過程時(shí)，永磁轉(zhuǎn)子感應(yīng)了一種滑動(dòng)頻率的電壓系統(tǒng)到定子繞組中，三相電網(wǎng)對(duì)于該電壓系統(tǒng)實(shí)際上是短路。由此，除了起動(dòng)籠的、期望的異步的扭矩之外，導(dǎo)致了一種附加的發(fā)電機(jī)式的制動(dòng)扭矩，該制動(dòng)扭矩基本上阻礙了啟動(dòng)過程。兩個(gè)扭矩部分的疊加在圖1中被示意地繪出。

所述發(fā)電機(jī)式的制動(dòng)扭矩的曲線具有一種突出的制動(dòng)鞍。該發(fā)電機(jī)式的制動(dòng)鞍是在利用降低了的電壓的接通-以及啟動(dòng)過程時(shí)的真正的問題，所述發(fā)電機(jī)式的制動(dòng)鞍在它的數(shù)量級(jí)上只是非常受限地結(jié)構(gòu)地能被影響，并且此外不依賴于電網(wǎng)電壓。

因?yàn)楫惒降呐ぞ仉S著被降低的電壓平方地下降，但是所述發(fā)電機(jī)式的制動(dòng)鞍在它的高度上保持不變，所以所述啟動(dòng)過程可能在相應(yīng)地被降低的電壓時(shí)已經(jīng)在所述發(fā)電機(jī)式的制動(dòng)鞍處結(jié)束了。利用被降低的電壓的異步的驅(qū)動(dòng)扭矩是不足夠大的，以便克服發(fā)電機(jī)式的制動(dòng)鞍。因此，這可能導(dǎo)致馬達(dá)的、在利用降低了的電壓的接通階段中的、次同步（untersynchrone）的極限循環(huán)（Grenzzyklus）（在次同步的轉(zhuǎn)速范圍中圍繞一個(gè)轉(zhuǎn)速點(diǎn)振動(dòng)）。在實(shí)際中，這種在發(fā)電機(jī)式的制動(dòng)鞍上的附著從把電壓降低到80到85%起就已經(jīng)發(fā)生。因此對(duì)于永磁自啟動(dòng)馬達(dá)，僅僅降低電壓的接通方法是不能使用的。因此提出了以下任務(wù)：開發(fā)有效率地能夠使用的、用于永磁自啟動(dòng)馬達(dá)的接通方法，該接通方法克服了前面提到的缺點(diǎn)。

至今，該任務(wù)不必被解決，因?yàn)橛来抛詥?dòng)馬達(dá)——完全跟它的名稱“自啟動(dòng)”相反——首先特別地是對(duì)于在U-f-變頻器上的、轉(zhuǎn)速能夠改變的運(yùn)行開發(fā)的。在最近幾年，自啟動(dòng)功能性才結(jié)合對(duì)于效率等級(jí)馬達(dá)（Effizienzklassemotoren）的要求進(jìn)行再發(fā)現(xiàn)。但是，在市場(chǎng)上存在的永磁自啟動(dòng)馬達(dá)至今至覆蓋了直到大約5kW的、下部的功率范圍。但是對(duì)于這種功率范圍還不需要接通方法，以使得這樣的馬達(dá)不遭受前面所說明的問題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明借助于一種永磁自啟動(dòng)馬達(dá)來解決這個(gè)問題。