SE526270C2 - Seriemagnetisering av synkronmotorer - Google Patents

Description

20 25 30 35 iszaåzvo Detta ger ytterligare fördelar gentemot de elektriskt magnetiserade synkronmotorerna, såsom att ingen ytterligare kraftförsörjning behöves för fältlindningen, och att den elektriskt magnetiserade synkronmotorn kommer att erhålla permanentmagnet synkronmotorns egenskaper men med variabel magnetisering.

En annan fördel är att cos cp, dvs. fasförskjutningen kan hållas lika med eller c:a 1, dvs. ingen eller huvudsakligen ingen fasförskjutning, vilket minimerar belastningen på all kraftelektronik.

För att särskilja föreliggande konstruktion från tidigare elektriskt magnetiserade synkronmotorer och permanentmagnet synkronmotorer har den nya konstruktionen benämnts SMSM - seriemagnetiserad synkronmotor.

Föreliggande uppfinning har studerats teoretiskt och experimentellt. Därvid har den visat sig arbeta väl, också i kombination med fâltorienterad styrning.

Uppfinningen kommer nu att beskrivas närmare I detalj med hänvisning till hithörande ritning, emellertid, utan att vara begränsad därtill.

FIG. 1 visar principerna för en permanentmagnet synkronmotor (teknikens ståndpunkt) FIG. 2 visar principen för en elektriskt magnetiserad synkronmotor (teknikens ståndpunkt), FIG. 3 visar seriemagnetiserade synkronmotorn enligt föreliggande uppfinning.

I FIG. 1 som visar teknikens ståndpunkt avseende PMSM, symboliseras permanentmagneten ansluten till utgående axel på motorn av en N-S markerad rotor, och startlindningarna är visade med symboliserad lindning och statorströmmarna är noterade som ia, ib, respektive ic, tillsammans med deras respektive spänningar ua, ub, respektive uc . I PMSM appliceras en ström endast till statorn och det föreligger inget behov av att överföra strömmen till rotorn, varvid funktionen för fältlindningen tillföres med det permanentmagnetiska materialet.

I FIG. 2 visas den elektriskt magnetiserade synkronmotorn ansluten till utgående axeln med en symboliserad lindning. Statorlindningarna med symboliserad lindning och statorströmmarna är noterade i,, ih, respektive i: tillsammans med deras respektive spänningar ua, ub, respektive uc. Vinkeln 6 är given mellan fas och rotoraxeln. I EMSM 10 15 20 25 30 35 šze åvo 3 gf appliceras en ström till statorn liksom till fältlindningen via en separate elektriskt ledning som matas via släpringar.

FIG. 2 visar också referensramarna för vektormodellering av SMSM - x-y koordinatutdragningarna i förhållande till fältlindningens magnetiska axel och o-ß koordinatutdragningarna i förhållande till statorlindningens magnetiska axel, varvid vinkeln 6 är vinkeln mellan x-axeln och o-axeln som visar rotorpositionen vilket är av intresse i ett antal applikationer.

FIG. 3 visar kretsen för att åstadkomma en elektrisk magnetisering med ström I enlighet med föreliggande uppfinning. De olika statorlindningarna är noterade a, b, respektive c. Som framgår av kretsritningen föreligger likriktare la, lb; 2a, 2b; och 3a, 3b i serie med vardera av lindningarna a, b, och c, vilka därmed matar fältlindningens fält fasvis via släpringarna 4, och 5. Mellan varje ledning a till b, a till c, och b till c Föreligger konduktorer 6, 7 och 8 insatta, vilka konduktorer i en föredragen utföringsform arbeta för att reducera fältströmmen vid höga frekvenser/varvtal.

Fåltlindningsspänningen är av samma storleksordning som stator lindningens resistive spänningsfall i en PMSM, sålunda endast en liten del av den tillförda spänningen, uttryckt som fas- eller fas-till-fas spänning vid nominellt arbete.

Fältströmmen är beroende av energiöverföringen till fältlindningen. Överföringen kan ske via släpringar 4, 5. Släpringarna 4 och 5 kan ersättas med varje annan anordning för överföring av ström till fältlindningen. Ett alternativ är att mata rotorns fält via magnetiska ”släpringar” från en fältkälla som är stationär med hänsyn till rotorn, för att sålunda undvika elektriska släpringar.

En ytterligare kondensator 9, såsom en elektrolyt kondensator, kan placeras parallellt med fältlindningen. Kondensatorerna 6, 7, och 8 anslutna i stjärn eller delta form, kan ersätta kondensatorn 9 och vice versa, eller de kan arbeta simultant.

Hela statorströmmen tillföres till kondensatorerna och icke-linjära anordningen, dvs., både den aktiva och den reaktivà statorströmkomponenten. Detta medger flera olika möjligheter att styra motorns arbete.

Föreliggande uppfinning kan därvid användas med en fältorienterad styrning, direkt vridmoment styrning, vektorstyrning eller rotororienterad styrning för att styra strömmar, magnetiskt flöde, länkar dragkraft, hastighet eller motorns position. 10 15 20 Likriktare av olika slag kan användas, såsom diod, såsom kiseldiod, halvledare, selenlikriktare, tyristor - ofta en kiselstyrd likriktare eller annan pnpn anordning, en tyratron - ett gasfyllt relä, en transistor likriktare, en kvicksilver-ånga likriktare, en metallikriktare, och en mekanisk likriktare.

Synkronmotorerna enligt föreliggande uppfinning kan användas för samma applikationer som PM-synkronmotorerna och EM-synkronmotorerna. Sådana applikationer är t.ex., industrirobotar eller luftkonditioneringsutrustning. Motorerna kan också användas som generator för generering av elektrisk kraft, i synnerhet för variabel frekvens härledd kraft.

Föreliggande motor kan köras på ren nät AC ström, såsom 3-fas 400 V nät, men arbetar företrädesvis via en kraftelektronisk styrning.

SMSM kan därvid köras på varje AC oberoende av form, såsom en modifierad sinus.

Föreliggande motor ger bättre utbyte än en jämförbar asynkron motor och är jämförbar med PMSM.

SM synkronmotorn har också visat sig ha en effekttäthet jämförbar med PMSM.

SMSM kan konstrueras för samma spänningar och effektbehov som varje PMSM eller asynkronmotor (AM).

Claims (13)

10 15 20 25 30 35 2526 270 5 äíi 0 u 0 coon con 0 0 Q anno 0 0 o cant no 0 0 0 0 unna ocoucn 0 øoouoo PATENTKRAV

1. Elektriskt magnetiserad synkronmotor omfattande en elektriskt magnetiserad rotor och elektriskt matade statorlindningar, kännetecknad av att den vidare omfattar en icke-linjär anordning, eventuellt styrbar, I serie med tre stator faslindningar, varvid en rotorfältlindning är anordnad att matas från nämnda icke-linjära anordning för att bilda en serie magnetiserad synkronmotor.

2. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt krav 1, vari den icke-linjära anordningen är en likriktaranordning.

3. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt krav 2, vari likriktaranordningen är en halvledar-likriktare.

4. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt krav 2, vari likriktaranordningen är en diodlikriktare.

5. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt krav 2,, vari likriktaranordningen är en tyristorlikriktare.

6. Elektriskt magnetiserad synkronmotorn enligt krav 2, vari likriktaranordningen är en transistorlikriktare.

7. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt krav 2, vari likriktaranordningen är en tyratronlikriktare.

8. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt krav 1, vari rotorfältlindnlngen matas via släpringar.

9. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt krav 1, vari rotorfältlindningen matas medelst ett flöde via magnetiska släpringar.

10. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt kraven 1-9, vari den seriemagnetiserade synkronmotorn styrs av en fältorienterad kontroll.

11. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt krav 1-9, vari den seriemagnetiserade synkronmotorn styrs av en rotororienterad vektorkontroll. 526 270 6 ?

12. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt krav 1-9, vari den seriemagnetiserade synkronmotorn styrs av en vektorkontroll.

13. Elektriskt magnetiserad synkronmotor enligt krav 1-9, vari den seriemagnetiserade synkronmotorn styrs av en direkt vridmomentkontroll.