專利名稱：電機的制作方法
技術領域：
本發明涉及電機(例如，電動機和發電機)，尤其涉及一種能在寬速度范圍內以一基本恒定的功率運行的永磁電機。
背景技術：
典型的交流同步電機包括一安裝于轉子上的磁場系統，該轉子被安裝于定子上的定子繞組環繞。所述定子繞組包括位于在定子總成表面形成的繞組槽內的多個線圈。所述轉子提供了一個由常規的繞組和滑環或無刷勵磁電源產生的旋轉磁場。當運行于電動機模式時，向定子繞組提供的交流電會引起轉子轉動，并產生軸力矩和機械動力。 諸多應用都期望電機能以一恒定的功率且在不增加電機定子電壓的情況下提高轉速。上述期望可以通過隨著轉速的提高，減少轉子磁通量來實現。類似的減弱磁場控制可通過感應電機實現。然而，如果旋轉磁場系統使用永磁磁體，則所述轉子磁通量不能以同樣的方式減少。由于轉子磁通量保持恒定，則隨著轉速的升高，永磁電機的定子電壓將會升高。這是不理想的，因為對于這樣的一個永磁電機而言，通常需要N倍的額定絕緣電壓，且需要一個N倍額定電壓的電源轉換器以及電機的供電，才能得到電機N倍的額定電壓增量。
發明內容
本發明提供了一個電機(例如，一個交流同步電動機或發電機)，其包括一個具有多個繞組槽的定子；和一個定義了多個電機磁極的多相定子繞組，所述定子繞組具有兩個或多個線圈組，各所述線圈組包括多個對應各相位的且容置于所述繞組槽內的線圈，所述定子繞組與電源/功率耗散器連接；其中，所述線圈組串聯連接，且各線圈組通過一相對應的開關連接電源/功率耗散器，從而一個或多個線圈能夠可選擇地由相關聯的電源供電，或者可選擇地向相關聯的功率耗散器供電；并且，各所述線圈組中的線圈在定子圓周上基本對稱地設置，從而將電機的被選擇的磁極定義為當任意特定的線圈組或線圈組的任意組合是被激活時，可產生一恒定且平衡的旋轉力矩。換言之，定子繞組中各線圈組的一側或一端優選地通過一適當的開關與一相關聯的電源/功率耗散器(直接地或通過一如下所述的電源轉換器)連接。各線圈組的其余側或其余端或者與定子繞組的相鄰線圈組連接，或者與一適當的端結點連接。所述線圈組可與一公共電源/功率耗散器并聯，或者各線圈組可與其自己獨立的電源/電源池連接。對于交流電機加速電路來說，優選后面的設置方式，其中，定子繞組包括一個通過一第一開關與第一電源連接的第一線圈組，以及一個串聯連接所述第一線圈并且通過一第二開關和一適當的電源轉換器和一第二電源相連的第二線圈組。所述定子繞組使得電機能在一寬速度范圍內以一基本恒定的電壓運行，以避免需要增加電機絕緣，以及增加電源/功率耗散器的等級，所述電源/電源片是用于向電機提供電力還是從電機吸收電力取決于所述電機運行于電動機狀態還是發電機狀態。例如，所述電機以占最大可用機械力矩的僅一種適當比例的力矩運行，取決于啟用哪一個線圈組或線圈組的組合。術語“被激活”或“被啟用”指的是一特定的線圈組由相關聯的電源供電或向相關聯的功率耗散器供電的情況。類似地，術語“未被”或“停用”指的是一特定的線圈組通過相關聯的開關與相關聯的電源/電源片隔離，從而該線圈組不由相關聯的電源供電或不向相關聯的功率耗散器供電的情況。線圈組的啟用可通過閉合使該線圈組連接相關聯的電源/電源片的開關實現，線圈組的停用可通過打開該開關實現。所述開關可以是任意類型的開關，并且可通過一控制器控制所述開關以適當的次數打開或閉合。一開關、機械連接或其它適當的可選的機構也可用于各對相鄰連接的線圈組之間的連接。這樣，對于高轉速運行的情況，有助于減少必要的電機絕緣。
各線圈可具有一匝或多匝，且可以按照任意適當的設計方式設置。所述定子繞組的線圈通常由常規的材質(例如，銅)形成，因為高溫超導(HTS)材料不能很好地適用于交流電流。然而，如果環境允許的話，也不排除使用此種材料。如果電機包括一轉子繞組，則通常會使用直流電流，并且轉子線圈因此可由常規材料或超導材料(高溫超導)形成。本發明對于帶有永磁磁體的轉子或轉子線圈使用HTS材料的轉子繞組的轉子是尤其有用的，因為轉子線圈由于存儲有大量的磁能而不能經常快速地改變其磁通量，并且電機隨著其運行轉速的增加不能實現定子電壓的快速下降。線圈在各線圈組之間設置和連接，以在定子表面的周圍規定一系列交替的北極和南極。更特別的是，用于定義各南極的線圈的結點相對于用于定義各北極的線圈的結點反向，以獲得與磁通相反的極性。每個磁極僅由一特定的線圈組的線圈定義。換言之，一特定的磁極不是由源于一線圈組的線圈和源于另一線圈組的線圈的結合定義的。當一特定的線圈組或線圈組的組合被激活的時侯，這些線圈則定義了一組在定子圓周上對稱設置的磁極。每個線圈組可包括相同數量的線圈或不同數量的線圈。相應地，各線圈組可提供占最大可用力矩任意比例的力矩，并可提供定子繞組中占線圈總數任意比例的線圈。所述電源/功率耗散器或各電源/功率耗散器，可直接與諸如交流電網或供電網絡連接。所述電源/功率耗散器或各電源/功率耗散器，可包括一個諸如變速驅動系統的電源轉換器或者一個帶有逆變/整流作用的、可將定子繞組連接至直流電網的電源轉換器。輕易可知的是，當以任意特定的線圈組或線圈組的結合運行時，所述電機應當優選地產生一恒定的旋轉力矩和轉動功率。所述電機優選地不產生側向力矩。因此各線圈組的線圈在定子總成的周圍坐落或設置的方式應當能夠使得當任意特定的線圈組或線圈組的組合被激活的時候，可產生恒定且平衡的、且無側向力矩的旋轉力矩。要想實現上述期望的恒定且平衡的旋轉力矩，各線圈組中的線圈在定子圓周上是對稱設置的。這并不一定意味著各線圈組中的線圈要均勻地分布在定子圓周上。多相定子繞組可包括兩個或多個子繞組，所述子繞組在一端與電源/功率耗散器相連接，并且子繞組之間在另一端通過適當的諸如星型或Λ型端結點連接。通常為電機的每個相位提供一子繞組，從而一三相定子繞組將包括三個獨立的子繞組一個對應相位Α，一個對應相位B,—個對應相位C。所述電源/功率耗散器或各電源/功率耗散器，可具有任意適當數量的相位，但典型地具有三個。
所述電機進一步優選地包括一個承載多個永磁磁體或一個轉子繞組的轉子。在常規的配置方式中，所述永磁磁體在轉子徑向的外表面上形成，或者轉子繞組容置于在轉子徑向的外表面上形成的繞組槽內。定子繞組的線圈容置于在定子徑向的內表面上形成的繞組槽內。然而，其它配置方式也是有可能的。可將所述電機設計為對于每個相位的每個磁極具有一個單一的定子槽，或者對于每個相位的每個磁極具有多個定子槽。形成定子繞組的各線圈組的線圈可被設置為“簇”狀，從而一個線圈組中的線圈定義了特定的定子磁極，且另一個線圈組中的線圈定義了特定的其它定子磁極。這樣，各線圈組中的線圈不是均勻地分布在定子圓周上的，且所述線圈組之間不以任意顯著的角度重疊。然而，即使當所述線圈被設置為“簇”狀，輕易可知的是所述線圈仍然可基本對稱地設置于定子的圓周上。可選地，如果電機具有對于每個相位的每個磁極具有多個定子槽的設計，則在一個線圈組中的線圈可定義所有的定子磁極，且在另一個線圈組中的線圈可定義 所有的定子磁極。這樣，各線圈組中的線圈均勻地分布在定子圓周上，且所述線圈組之間重疊。不同力矩(即，占最大可用力矩的不同比例的力矩)可通過使各線圈組具有不同的線圈數、或具有不同匝數的線圈，可通過將各線圈組的線圈分為獨立的“簇”，通過令各線圈組中的線圈定義不同數目的被選擇的磁極，或通過上述方式的結合獲得。可于各定子槽中設置任意適當數目的線圈。本發明提供了一種操控上述電機的方法，所述方法包括如下步驟選擇性地操控所述開關中的至少一個以啟用或停用一個或多個線圈組，從而令所述定子繞組具有一第一旋轉力矩，以及，響應電機的一運行參數發生的變化，選擇性地操控所述開關中的至少一個，以啟用或停用一個或多個線圈組，從而令所述定子繞組具有一與所述第一旋轉力矩不同的第二旋轉力矩。例如，作為對電機運行轉速的增加的響應，可通過適當啟用和/或停用定子繞組的線圈組減小所述旋轉力矩。這樣可導致一類似于減弱磁場的操作，可使電機在一基本恒定的電壓下，在一寬轉速范圍內運行。所述定子繞組也可有效地用于使電機加速至其額定轉速(S卩，所述定子繞組形成部分交流電機加速電路)。在一傳統的配置中，結合相關聯的輸入和輸出變壓器，一適當的電源轉換器可向所述定子繞組提供可變電壓和可變頻率。一旦所述電機達到其額定轉速，其定子電壓可由該功率轉換器控制，以與由諸如交流電網或交流電網絡提供的交流供電電壓一致，例如，在名義上的固定電壓和名義上的固定頻率上運行。從而，所述定子繞組的電源可由所述電源轉換器切換至所述交流電網或交流電網絡，以避免由所述電源轉換器運行時所產生的損耗。上述配置需要使用輸入和輸出變壓器。如果所述定子繞組用于加速所述電機，則可以避免使用上述兩個變壓器中的一個變壓器(通常為輸出變壓器)。對于電機加速電路，所述定子繞組優選地包括串聯連接的一第一線圈組和一第二線圈組。所述第一線圈組通過一第一開關連接相關聯的電源，所述第二線圈組通過一第二開關以及一電源轉換器連接相關聯的電源，該電源轉換器向所述第二線圈組提供交流電。所述第一和第二線圈組可連接至一公共電源。可選擇地，所述第一線圈組連接一第一電源，所述第二線圈組連接一第二電源。
可在電源轉換器和第二開關之間提供有一輸入轉換器。本發明進一步提供了一種令上述電機加速的方法，所述電機中的第一和第二線圈組連接至一公共電源，所述方法包括如下步驟在所述電機基本達到其額定轉速之前，由所述電源轉換器向定子繞組的第二線圈組提供交流電；由所述公共電源向定子繞組的第一和第二線圈組提供交流電，以及，基本在電機的額定轉速處運行所述電機。本發明進一步提供了一種令上述電機加速的方法，所述電機中第一線圈組與一第一電源連接，第二線圈組與一第二電源連接，所述方法包括如下步驟由所述電源轉換器向定子繞組的第二線圈組提供交流電直至所述電機基本達到其額定轉速；由所述第一電源向定子繞組的第一和第二線圈組提供交流電，以及，基在電機的額定轉速處運行所述電機。附I示出了永磁電機的常規定子繞組的示意圖； 圖2示出了根據具有兩個線圈組的本發明所記載的定子繞組的第一部分的示意圖；圖3示出了根據具有兩個線圈組的本發明所記載的定子繞組的第二部分的示意圖；圖4示出了具有兩個線圈組的完整的定子繞組的示意圖；圖5示出了圖4中定子繞組的兩組線圈的兩種可選的連接方式；圖6示出了包括圖4和圖5所示的定子繞組的永磁電機的運行參數；圖7示出了具有六個線圈組的完整的定子繞組的示意圖；圖8示出了包括圖7所示的定子繞組的永磁電機的運行參數；圖9示出了根據本發明所記載的交流電動機加速電路的示意圖，其中定子繞組具有兩組線圈；以及，
圖10示出了圖9所示的交流電動機加速電路的運行參數。參照圖1，常規的三相定子繞組包括三個獨立的子繞組2a，2b和2c，各子繞組各線圈分別由實線、虛線和點線代表。例如，子繞組2a可承載三相交流電壓的相位A，子繞組2b可承載相位B，子繞組2c可承載相位C。線圈之間串聯連接，以形成各子繞組2a，2b和2c，所述線圈可容置于在定子6的徑向內表面上形成的繞組槽4內。轉子8設置于所述定子4的徑向內部，在該轉子徑向外表面上承載有多個永磁磁體10。所述轉子包括一轉子支撐結構12和一轉軸14。所述永磁磁體10定義了一如圖I上面的附圖所不的北(N)極和南(S)極交替的陣列。在圖I下面的附圖中，三相定子繞組的線圈如圖所示地由一個如北極和南極16 —樣的交替的陣列代表。所述三相定子繞組的各子繞組2a，2b，2c的一端與一三相交流電源18連接，且三者連接于一星型結點20。圖2至圖5示出了根據本發明的第一種三相定子繞組。該電機的其它特性與圖I所示的電機相同。可將所述三相定子繞組的線圈分為標記為組I和組2的兩個線圈組。更特別的是，如圖2所示的第一線圈組(組I)包括源于子繞組22a，22b和22c的線圈，各子繞組的各線圈分別由實線、虛線和點線代表。如圖3所示的第二線圈組(組2)包括源于子繞組24a，24b和24c的線圈，各子繞組的各線圈分別由實線、虛線和點線代表。所述第一線圈組(組I)總共包含12個線圈，每個繞組22a，22b和22c分別貢獻4個線圈。如圖2所示，線圈設置于在定子6內形成的繞組槽4內，同時定義了標記為NI，SI，N5，和S5的兩對北極和兩對南極定子磁極(即總共4個定子磁極)。每個獨立的定子磁極均由一組三相線圈定義，或者更特別地，由各子繞組22a，22b和22c分別貢獻的一個線圈定義。所述線圈呈兩個獨立的“簇”狀地設置于繞組槽4內、但仍是繞定子6的圓周對稱設置的，以便在第一線圈組被激活時時提供平衡的轉動力矩。所述第二線圈組(組2)總共包含36個線圈，其中各子繞組24a，24b和24c分別貢獻12個線圈。如圖3所示，線圈設置于在定子上內形成的繞組槽4內，同時定義了標記為N2,S2…S4和N6,S6“*S8的六對北極和南極定子磁極(即總共12個定子磁極)。同樣,每個獨立的定子磁極均由一組三相線圈定義，或者更特別地，由各子繞組24a，24b和24c分別定義的一個線圈定義。所述線圈呈獨立的“簇”狀地設置于繞組槽4內、但仍是繞定子6的圓周對稱設置的，以便在第二線圈組被激活時提供平衡的轉動力矩。 當按照下述方式進行連接時，獨立的子繞組22a，22b和22c，以及24a，24b和24c形成了一個單個的三相定子繞組，該三相定子繞組總共具有48個線圈，定義了 8個磁極對。4個定子磁極NI，SI，N5，和S5由第一線圈組中的線圈定義，12個定子磁極N2，S2…S4和N6，S6…S8由第二線圈組中的線圈定義。所述第一線圈組包括線圈總數的1/4，大約可提供電機最大力矩的1/4。所述第二線圈組包括線圈總數的3/4，大約可提供電機最大力矩的3/4。然而，輕易可知的是各個線圈組具有的線圈數可占線圈總數的任意適當的比例，并且獲得的力矩值占電機最大力矩值中相對應的比例。圖4示出了所述第一和第二線圈組的示意圖。圖5A示出了由獨立的子繞組22a，22b和22c，以及24a，24b和24c定義的所述第一和第二線圈組是如何串聯連接，以形成一個單個的三相定子繞組的。更特別的是，通過令各獨立的子繞組22a，22b和22c連接相對應的承載相同交流相位的子繞組24a，24b和24c，組I的末端與組2的始端連接在了一起。換言之，承載相位A的子繞組22a與承載相位A的子繞組24a相連接，承載相位B的子繞組22b與承載相位B的子繞組24b相連接，承載相位C的子繞組22c與承載相位C的子繞組24c連接。這也可以通過參考圖4進行理解，圖4清晰地標明了各線圈組的始端和末端。形成組2的子繞組24a，24b和24c的末端通過星型端結點28連接在一起。組I的始端通過一第一開關26a連接三相電源18。組2的始端通過一第二開關26b連接該三相電源18。因此，輕易可知的是，各線圈組的始端均并聯至所述三相電源18。圖5B示出了在組I的末端和組2的始端之間(即，在第一和第二線圈組之間的一組結點)提供了另一開關30。上述的另一開關30的引入使得線圈組之間被分開了，從而避免了額外更高的電壓絕緣需求。圖6示出了包括如圖2至圖5所示的三相定子繞組的一永磁電機的多種運行參數。頂部的圖表示出了功率是如何隨著電機的運行轉速進行變化的。可以看出，在到達100%基本運行轉速之前，隨著電機的運行轉速的升高，功率呈線性增加。在該點處，任意運行轉速的進一步增加都不會導致功率的增加，功率在100%基本功率值處保持恒定。下一圖表示出了電機的磁通量在基本磁通量的100%上保持恒定，因為該轉子極磁通量是使用了永磁磁體得到的。下一圖表示出了定子電壓是如何隨著電機的運行轉速發生變化的。在低運行轉速時，開關26a和26b均閉合，這樣，第一和第二線圈組均被激活，三相定子繞組提供最大的可用力矩。在到達一約為基本運行轉速的120%的臨界點之前，隨著電機的運行轉速的升高，電壓呈線性增加。在此臨界點處，開關26a打開以停用第一線圈組(組1)，而開關26b保持閉合。在打開開關26a后，電壓瞬時下降，然后電壓隨著電機的運行轉速的升高呈線性增加。在運行轉速高于第一臨界點處，僅第二線圈組(組2)被激活，三相定子繞組大約僅提供最大可用力矩的3/4。因此可以看出，由所述三相定子繞組提供的力矩隨著運行轉速的增加，會 按照一系列分立的步驟下降。這樣可導致一類似于減弱磁場的操作，且可使電機在一寬轉速范圍內運行。被所述三相定子繞組使用的所述分立步驟的個數取決于線圈組的個數和開關電路。所述開關26a和26b (和開關30)由一控制器32操控。例如，所述控制器32開啟和閉合所述開關以啟用或停用線圈組的控制原則可基于一個或多個轉速臨界值或其它諸如電壓或電流的電機運行參數確定。圖7示出了一可選的三相定子繞組。這里，三相定子繞組的線圈可分為標記有組1，組2···組6的6個線圈組。配置的線圈組可提供電機最大力矩的任意期望比例的力矩。例如，如果各線圈組包括相同數量的線圈，則各線圈組可提供最大力矩的1/6的力矩。所述線圈組可串聯連接在一起，以形成完整的三相定子繞組。更特別的是，組I的末端連接組2的始端，組2的末端連接組3的始端，以此類推。形成組6的子繞組的末端通過一星型端結點28連接起來。各線圈組的始端分別通過一相對應的開關26a_26f并聯至所述三相電源18。圖8示出了包括如圖7所示的三相定子繞組的永磁電機的多種運行參數。頂部的圖表示出了功率是如何隨著電機的運行轉速進行變化的。可以看出，在到達100%基本運行轉速之前，隨著電機的運行轉速的升高，功率呈線性增加。在該點，任意運行轉速的進一步增加都不會導致功率的增加，功率在100%基本功率值處保持恒定。下一圖表不出了電機的磁通量在基本磁通量的100%上保持恒定，因為使用了永磁磁體才可得到上述的轉子磁通量值。下一圖表示出了定子電壓是如何隨著電機的運行轉速發生變化的。在低運行轉速時，所有開關26a-26f均閉合，這樣，所有6個線圈組均被激活，三相定子繞組提供最大的可用力矩。在到達一約為基本運行轉速的112%的第一臨界點之前，隨著電機的運行轉速的升高，電壓呈線性增加。在此第一臨界點處，開關26a打開以停用組I。在打開開關26a后，電壓瞬時下降，然后在到達一約為基本運行轉速的125%的第二臨界點之前，隨著電機的運行轉速的升高，所述電壓呈線性增加。在此第二臨界點處，開關26b打開以停用組2。在打開開關26b后，電壓瞬時下降，然后在到達一約為基本運行轉速的145%的第三臨界點之前，隨著電機的運行轉速的升高，所述電壓呈線性增加。其余的開關26c-26f在隨后的臨界點到達時輪流打開，以停用相應的線圈組。因此定子電壓的軌跡遵循“鋸齒”的方式，當運行轉速增加至基本運行轉速100%以上時，定子電壓大體保持在基本電壓的100%。由于所述開關26a_26f依次被打開，隨著運行轉速的增加由三相定子繞組提供的力矩會按照一系列分立的步驟下降，其方式與圖2至圖5所示的定子繞組的方式相同。結合適當的開關電路，6個線圈組之間的任意組合均可被激活。圖9示出了一交流電動機加速電路。三相定子繞組的線圈被分成標記為組I和組2的兩個線圈組。第一線圈組包括線圈總數的3/4，第二線圈組包括線圈總數的1/4。然而，輕易可知的是各個線圈組具有的線圈數可占線圈總數的任意適當的比例。組I的始端通過一第一開關26a連接三相電源18。形成組2的子繞組的末端通過一星型端結點28連接在一起。
組2的始端通過一第二開關26b和一包括一輸入變壓器34、一電源轉換器(逆變器)36和一第三開關38的電源電路與三相電源18連接。同樣可能地，所述電源電路通過該第二開關26b與一獨立的，專用的三相電源連接。所述電源電路不需要作為常規加速電路的一個可識別特征的輸出變壓器。圖9中不出的交流電動機加速電路,在不需要輸出變壓器的情況下,通過使用一額定電壓為3000kV ac RMS的電源轉換器36，將一交流電動機加速至IlOOOkV ac RMS的額
定定子電壓。圖10示出了如圖9所示的交流電動機加速電路的多種運行參數。頂部的圖表示出了在一加速階段內電動機轉速是如何隨著時間變化的。可以看出，在到達額定轉速之前，轉速呈線性增加。下一圖表示出了在到達額定定子電壓之前，電動機的定子電壓也呈線性增加。下一圖表示出了在一加速階段逆變器電壓是如何變化的。從底部的兩幅圖表可以看出，所述第一開關26a初始時是打開的，因此組I被停用。所述第二開關26b和第三開關38初始時是閉合的，電源轉換器36向組2供電。更特別的是，三相電源18(或一專用電源)通過所述輸入變壓器34向該電源轉換器36供電。然后所述電源轉換器36對電力進行調制并提供給第二線圈組。可以看出，當所述電動機的轉速到達額定轉速時，所述逆變器電壓大約為額定定子電壓的25%，因為所述第二線圈組包括線圈總數的1/4。額定定子電壓的分配取決于線圈在線圈組之間的分配。例如，如果第一線圈組包括線圈總數的1/2，則逆變器電壓大約為額定定子電壓的50%。這樣，所述交流電動機加速電路，在不需要輸出變壓器的情況下，通過使用一額定電壓為6600kV ac RMS的電源轉換器36，可使一交流電動機加速至IlOOOkV acRMS的額定定子電壓。一旦電動機的轉速達到額定轉速，則可將第三開關38打開，以斷開組2與電源轉換器36的連接。所述逆變器電壓因此降低至零。第一開關26a閉合，以使組I和組2連接至電源18。一旦到達額定轉速，對于開關的操控可以在任意時間進行，從而直到電動機的力矩到達額定值之前，電動機的力矩會以通常的方式增加。在定子繞組直接連接電源18之前，定子電壓可能需要由電源轉換器36控制，以與交流供電電壓一致。
權利要求
1.一種電機包括 一具有多個繞組槽(4)的定子(6);以及， 一定義了該電機的多個磁極的多相位定子繞組，所述定子繞組包括兩個或多個線圈組(組I、組2……)，各線圈組包括容置于所述繞組槽內(4)的對應各相位的多個線圈；所述定子繞組能夠與一電源/功率耗散器(18)相連接； 其中，所述線圈組(組I、組2……)之間串聯連接，且各線圈組通過一各自的開關(26a、26b……)連接至一電源/功率耗散器(18)，從而該一個或多個線圈組能夠選擇性地由相關聯的電源(18)供電，或者選擇性地向相關聯的功率耗散器(18)供電；并且， 各所述線圈組(組I、組2……)中的線圈在定子(6)圓周上基本對稱地設置，以定義電機的選定的磁極，并且當任意特定的線圈組或線圈組的任意組合被激活時，可產生一恒定且平衡的旋轉力矩。
2.根據權利要求I所述的電機，其中，所述定子繞組還包括各對相鄰連接的線圈組(組I、組2……)之間的開關(30)。
3.根據權利要求I或2所述的電機，其中，所述定子繞組的線圈組(組I、組2……)與同一個的電源/功率耗散器(18)并聯。
4.根據權利要求I或2所述的電機，其中，所述定子繞組的各所述線圈組分別與一單獨的電源/功率耗散器連接。
5.根據前述權利要求中任意一項所述的電機，其中，所述定子繞組還包括兩個或多個彼此之間通過一星型或Λ型結點連接的(28)子繞組。
6.根據前述權利要求中任意一項所述的電機，還包括一個承載多個永磁磁體(10)的轉子(8)。
7.根據權利要求I至5中任意一項所述的電機，還包括一個具有超導轉子繞組的轉子。
8.根據前述權利要求中任意一項所述的電機，其中，所述定子繞組包括串聯連接的一個第一線圈組(組I)和一個第二線圈組(組2)，其中，所述第一線圈組(組I)通過一第一開關(26a)與一電源(18)連接，所述第二線圈組(組2)通過一第二開關(26b)和一電源轉換器(36)與一電源(18)連接。
9.根據權利要求8所述的電機，其中，所述第一和第二線圈組(組I、組2)連接至一公共電源(18)。
10.根據權利要求8所述的電機，其中，所述第一線圈組連接一第一電源，所述第二線圈組連接一第二電源。
11.一種對前述權利要求任意一項中的電機進行操控的方法，所述方法包括如下步驟 選擇性地操控所述開關(26a、26b……)中的至少一個，以啟用或停用一個或多個線圈組(組I、組2……)中，從而使得所述定子繞組具有一第一旋轉力矩，以及 響應電機的一運行參數發生變化，選擇性地操控所述開關(26a、26b……)中的至少一個，以啟用或停用一個或多個線圈組(組I、組2……)，從而使得所述定子繞組具有一與所述第一旋轉力矩不同的第二旋轉力矩。
12.—種對權利要求9中的電機進行加速的方法，所述方法包括如下步驟 由所述電源轉換器(36)向定子繞組的第二線圈組(組2)提供交流電直至所述電機基本達到其額定轉速；以及， 由所述公共電源(18)向定子繞組的第一和第二線圈組(組I、組2)提供交流電，并且，在基本到達電機的額定轉速處運行所述電機。
13.—種對權利要求10中的電機進行加速的方法，所述方法包括如下步驟 由所述電源轉換器(36)向定子繞組的第二線圈組(組2)提供交流電直至所述電機基本達到其額定轉速；以及， 由所述第一電源向定子繞組的第一和第二線圈組(組I、組2)提供交流電，并且，在基本到達電機的額定轉速處運行所述電機。
全文摘要
一種交流同步電機包括具有的定子(6)以及一定義了該電機的多個磁極的多相位定子繞組，所述定子繞組包括兩個或多個線圈組(組1、組2……)，各線圈組包括容置于定子(6)的繞組槽內(4)的對應各相位的多個線圈；所述定子繞組能夠與一電源/功率耗散器(18)相連接；其中，所述線圈組(組1、組2……)之間串聯連接，且各線圈組通過一各自的開關(26a、26b……)連接至一電源/功率耗散器(18)，從而該一個或多個線圈組能夠選擇性地由相關聯的電源(18)供電，或者選擇性地向相關聯的功率耗散器(18)供電；并且，各所述線圈組(組1、組2……)中的線圈在定子(6)圓周上基本對稱地設置，以定義電機的選定的磁極，并且當任意特定的線圈組或線圈組的任意組合被激活時，可產生一恒定且平衡的旋轉力矩
文檔編號H02P1/46GK102971944SQ201180014362
公開日2013年3月13日 申請日期2011年3月15日 優先權日2010年3月17日
發明者埃里克·安東尼·路易斯 申請人:通用電氣能源轉換技術有限公司