[发明专利]具有选择性磁通定子的电动机

说明书

本公开的各实施例总体上涉及具有选择性磁通定子的电动机。可以操作多相电力的同步电动机被配置为以额定磁通配置和高磁通配置进行操作。为了实现高磁通配置，围绕电动机的定子缠绕的一些线圈可以被指定为旁路线圈，并且可以选择性地从为电动机提供电力的电源断开。剩余的永久线圈继续接收全部的线功率并产生具有增加的磁通量的旋转磁场。在从静止状态启动时，旁路线圈被选择性地断开连接，使得发生磁通提升并且相应地增加电动机的输出扭矩。

背景技术

电动机是将电力转换成作为与旋转电机轴相关联的扭矩输出的动力机械力的装置。电动机以各种操作原理操作并且可以利用不同类型的电功率。一个示例是从合适的电源接收交流电的交流同步电动机。交流电传导地被引导通过围绕电动机的定子周向设置的多个导电绕组或线圈。绕组中的交流电的传导产生磁场或磁通，该磁场或磁通可以与转子电磁地相互作用，该转子可旋转地被设置在定子中并且由定子同心地围绕。交流电的周期性或波形性质导致由定子绕组产生的磁场围绕转子将趋于跟随的定子同心地旋转。

同步电动机的特性是转子的旋转速度与通过定子绕组传导的交流电的频率同步。同步导致转子以与旋转磁场相同的速度旋转。磁场围绕定子旋转的速度和转子的锁定旋转速度被称为同步速度。同步电机(诸如直接启动永磁电动机或笼转子永磁电动机)的一个缺点在于，在启动时，它们必须迅速地进入和保持在同步速度，并且因此可以包括附加的启动装置或电路配置。因此，前述类型的同步电动机可能不适合于高惯性负载条件，诸如在启动时需要大量同步能量的旋转工业风扇、鼓风机或泵。本公开涉及用于交流同步电动机的定子绕组配置，其尤其适合于在高惯性负载条件下启动。

发明内容

本公开提供了一种电动机，该电动机可以是适于在多相电力上操作的同步电机。电动机可以包括转子，该转子具有可旋转地且同心地容纳在固定的定子中的电机轴，该定子具有多个定子齿和径向地设置在定子的同心内表面中的交替的定子槽。为了从静止启动电动机可以与其联接的高惯性负载的运动，电动机可以以额定磁通配置或高磁通配置操作。在高磁通操作中，与在额定磁通配置期间的操作相比，由围绕定子齿缠绕的导电磁线制成的线圈可以产生具有增加的磁通量大小的旋转磁场。为了在额定磁通配置和高磁通配置之间切换，一些线圈可以被指定为持续地从电源接收全部的线功率的永久线圈，并且其他线圈可以被指定为可以在启动期间从电源选择性地断开连接的旁路线圈。减少线圈的数目还减少了电动机中的接收全部的线功率的有效匝数，有效匝数与由剩余的永久线圈产生的磁通量和与它们相关联的有效匝成反比，这产生磁通提升并增加电动机的输出转矩。在电动机已经达到同步速度之后，旁路线圈可以重新连接到电源，并且电动机返回额定磁通配置。

本公开的一个可能的优点在于，同步电机(诸如直接启动永磁体电机或笼转子永磁体电机)能够在被联接到高惯性负载时在不包括附加驱动器或电路的情况下更好地实现同步速度。另一个可能的优点在于，同步电动机能够复制感应电动机的启动能力，使得它们能够在诸如工业风扇和泵之类的高惯性应用中使用。根据以下详细描述和附图，这些和其他可能的优点和特征将是显而易见的。

附图说明

图1是描绘旋转轴线并且被配置用于交流同步操作的电动机的透视图。

图2是具有同心布置的多个齿并且被配置用于在多相交流电上操作的电动机的定子的示意图，这些齿与多个定子槽交替，这些定子槽容纳多个线圈。

图3是相中的线圈的可能的可选择性地重新配置的布置的示意图，该布置用于交替地产生根据本公开的高磁通状态和额定磁通状态。

图4是线圈的可选择性地重新配置的布置的另一布置的示意图，该布置用于交替地产生根据本公开的高磁通状态和额定磁通状态。

图5是根据本公开的用于电动机的定子绕组的叠绕组布置和同心绕组配置的示意图。

图6是使用不同功率引线选择性地布置相的线圈的备选示意图。

图7是在启动时在高磁通配置和额定磁通配置之间选择性地配置电动机的线圈的示例性方法的流程图。

具体实施方式