[發明專利]多定子感應式電機及其控制方法和相應的電動設備

在審

• 申請號: 201710156804.4
• 申請日: 2017-03-16
• 公開（公告）號: CN106849574A
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發明（設計）人: 方俊
• 申請（專利權）人: 浙江建設職業技術學院
• 主分類號: H02K17/02
• 分類號: H02K17/02;H02K3/28;H02P25/18
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙)33240
• 代理人: 解明鎧,劉靜靜

技術領域

本發明涉及電機技術領域，具體涉及多定子感應式電機以及控制方法和基于該多定子感應式電機的電動設備。

背景技術

感應電動機，又稱“異步電動機”，即轉子置于旋轉磁場中，在旋轉磁場的作用下，獲得一個轉動力矩，因而轉子轉動，進而實現負載驅動功能。當負載增加時，轉子轉速下降，旋轉磁場切割轉子導體的速度增加，在轉子導體中感應較大電流，定子繞組電流隨著增加，增大產生更強的磁場，增大了電磁力對轉子的推動作用，使轉子獲得更大的電磁轉矩，與負載轉矩平衡。

由于定子和繞組本身存在電阻，在驅動過程中會產生熱電，一方面導致能源浪費，另一方面還會引起電機散熱問題。

發明內容

針對現有技術的不足，本發明提供了一種多定子感應式電機以及基于該多定子感應式電機的電動設備。

一種多定子感應式電機，包括相互配合的定子和轉子，所述定子至少有兩個，所述多定子感應式電機還設有用于根據電機的載荷大小控制各個定子的開關狀態的控制器。

定子的開關狀態可以通過控制定子的供電電路的導通或截止的方式來實現，本發明中不進行詳細說明。

本發明中各個定子的開關狀態獨立控制，具體實現時，可以為每個定子單獨設置供電回路。

對于感應式電機，其輸出功率與載荷直接正相關，載荷越大，相應的輸出功率也越大。對于本發明的多定子感應式電機，其開啟的定子數越多，輸出功率也越大。因此，本發明的多定子感應式電機，隨多定子感應式電機載荷的增減，所開啟的定子數量相應增減。

本發明還提供一種所述的多定子感應式電機的控制方法，每個定子的開啟或關閉均設置有相應的閾值，多定子感應式電機在運行時，控制器實時采集載荷大小并與所述閾值比較，根據比較結果開啟或關閉對應的定子。

所述控制器包括：

采樣電路，用于采集多定子感應式電機的載荷參數；

比較電路，用于將來自采樣電路的載荷參數與相應的閾值相比較并輸出比較結果；

選擇電路，用于根據來自比較器的比較結果控制相應定子的開關狀態。

所述載荷參數可以直接為感應式電機的載荷，也可以為能夠衡量所述多定子感應式電機的參數，如各個定子的定子電流等。

作為一種實現方式，所述載荷參數包括各個定子的定子電流，所述采樣電路包括采集各定子電流的電流采樣電路，所述閾值包括針對各個定子分別預設的電流閾值。

每個定子的電流閾值為該定子所能承受的最大電流，取決于定子本身構造(包括結構和材質)。各個定子的電流閾值之間各自相互獨立。

由于定子電流能夠直接衡量定子的輸出功率，流過定子的定子電流越大，則該定子的輸出功率大，對應說明載荷也更大。因此，定子的定子電流和輸出功率之間存在一定的對應關系。具體實現時，選擇電路根據定子的定子電流和輸出功率的對應關系計算得到當前多定子感應式電機的載荷，相應的，此時，所述閾值應該為載荷閾值。

作為另一種實現方式，所述載荷參數包括多定子感應式電機的載荷，所述采樣電路包括采集多定子感應式電機載荷的載荷采樣電路，所述閾值包括預設的載荷閾值。

需要說明的是，本發明中的載荷閾值實際上包括多個不同級別的載荷閾值，由小到大分別為命名為一級載荷閾值、二級載荷閾值，……，N-1級載荷閾值，N為定子的總數量。不同級別的載荷閾值對應開啟不同的定子，因此，各級別的載荷閾值的大小為對應所開啟的所有定子所能夠承載的最大載荷之和。因此，隨多定子感應式電機總功率的增減，所開啟的定子數量相應增減。

本發明的多定子感應式電機所能夠承受的最大載荷互不影響，可以相同也可以不相同，可根據應用需求設定。且最大載荷為該定子的定子電流在最大值(即該定子對應的電流閾值)時所對應的載荷。

隨著載荷增大，定子的定子電流逐漸增大或減小以調節輸出功率，但是該調節過程為被動發生，較為緩慢、且效率較低，影響用戶體驗。

作為優選，所述多定子感應式電機還包括分別對應各個定子設置的功率調節器。所述功率調節器用于根據載荷變化調整感應式電機各個定子的輸出功率，可以基于電流調節器或變頻器實現，有利于提高調節效率。

各個定子在物理位置上無特殊要求，作為一種實現方式：各定子沿軸向并列排布在轉子外周。此時，各定子內徑相同、外徑依次變化，在多定子感應式電機的外殼內壁設有用于安裝各定子的階梯結構。

作為另一種實現方式，各定子沿徑向分層排布在轉子外周。