[发明专利]两相永磁电动机

说明书

技术领域

本发明涉及一种两相永磁电动机，还涉及一种根据权利要求6的前序部分所述的特征的、激励三相逆变器以操纵该两相永磁电动机的方法。

背景技术

特别地，为了驱动功率较小和中等(例如20W至100W)的离心泵，如一般在加热设备中用作循环泵的离心泵，将异步电动机用作湿空气泵(Naβl???ufer)被认为是现有技术。为了有效地进行操纵，也就是说，为了能满足设备的实际需求，还已知的是，这种电动机是借助于变频器激励的，从而能在宽的转速范围内无级地操纵电动机。永磁电动机在该范围更为节能。为了能使电动机以不同的转速运转，串接一个电子转速调节器已被认为是现有技术。为了在此实现高效率，常使用三相电动机，它也串接有三相转速调节器。

为了在该三相电动机中实现高效率，需将相绕组紧紧绕在相应的定子齿周围。尤其是在具有分段定子的现代电动机中，三相结构的费用相当高。

发明内容

基于此背景，本发明的目的在于，设计一种两相永磁电动机，它一方面能节能地操纵，另一方面制造低廉。此外，还设计一种三相逆变器的激励方法，由此使两相永磁电动机节能也即高效地操纵。

根据本发明，该目的有关装置的部分是通过具有权利要求1中所述的特征的两相永磁电动机实现的。该目的有关方法的部分是通过具有权利要求6中所述的特征的方法实现的。本发明的有利构型在从属权利要求、下面的说明以及附图中给出。

根据本发明，这样规定：两相永磁电动机由变频器激励。如此一来，就提供了具有较高转速差的紧凑电动机，其尤其可基于本发明的方法高效地操纵，并且，尤其是在如下所述使用低廉变频器的情况下，制造低廉。

在技术和电子结构上使得电动机最为简单的是，以并联的方式给电动机的两个相供电，且一个相与一个电容器串联，以便确保所需的相移。在该简单的构造中，有利的是，使用单相逆变器，于是就结构来说，就可使用具有非常简单的逆变器的非常简单的电动机。这种构造在大规模生产时制造低廉。

不过，本发明的一个改型在当前更为有利，其使用变频器激励两相永磁电动机，该变频器具有带三相输出端的逆变器。这种逆变器可以非常低廉地使用，但是为了高效地工作，采用如下所述的本发明的方法加以激励。

在此有利的是，使用具有六个成对配置的开关的逆变器，其中至少一个开关对是以不连续的方式切换的。

为了以简单的方式在两相永磁电动机的两相之间产生相移，有利的是，将一个电容器与一个相串联，因为随后在控制方面不再分别地通过变频器设定相移。

本发明的方法用于激励具有六个开关的三相逆变器，其中，六个开关串联成对地连接，其中开关对与实现恒压的中间电路的输出端并联连接。正如已经在上面提到的，此类具有六个开关的逆变器在市场上尤为低廉，且因此基本上能有利地与两相永磁电动机一起使用。不过，在此存在一个问题，即，在具有六个开关的三相逆变器中，由于开关频率较之单相逆变器高得多，所以就会产生降低效率的开关损耗。本发明的方法正好避免了这一点，其中，两相永磁电动机的至少一个绕组端始终连接在一个开关对的两个开关之间，以使每个绕组连接在两个不同的开关对之间，所述开关的激励为：在绕组上施加彼此相移的交流电压，其中一个开关对的一个开关保持闭合超过至少10度的旋转角度，优选为35-100度的旋转角度，另一个开关则保持打开，在此期间绕组上理想的电压曲线是通过调制另两个开关对产生的。根据本发明，一个开关对的一个开关保持闭合超过至少10度的旋转角度，但典型地为35至100度的旋转角度，就可节省大量开关过程，也即节省当该开关同样以调制的方式切换时的切换过程，同时也减少了由此产生的开关损耗。

在本发明的意义上，将“调制切换(以调制的方式切换)”理解为这样一种开关过程，即，其以一般例如为18kHz的高频率进行，以便通过脉宽调制产生例如正弦波形的交流电压，该交流电压施加到电动机上。

虽然在脉宽调制中通过过调制来让一个开关保持闭合例如多个开关周期已被视为现有技术，但却从未超过至少10度那么大的旋转角度进行。此外，在将电动机用于加热循环泵时，过调制尤其存在严重的缺陷，即，由于电动机的力矩扩展(Momentenentfaltung)不均匀，就可能产生相当明显的噪声，本发明正好避免了这一点。因此，本发明的方法将得到有利应用，使得基本上为正弦波形的、相移为90度的交流电压施加到绕组上，以便恰好避免在非正弦波形的绕组加载中产生的噪声释放。