[发明专利]电机

说明书

技术领域

本发明涉及电机、发电机或电动机，并涉及用于操作电机、发电机、电动机或交流发电机的方法。

背景技术

在现有技术中，具有绕线(wound)或鼠笼型(cage)转子的各种类型的电机(电动机和发电机)是已知的。这些电机分为两大类：同步电机和感应电机。感应电机在旋转速度和扭矩方面相当灵活。关于这点，改变定子极距并由此进一步增加这类感应电机的灵活性也是已知的。然而，与同步电机相比，感应电机的主要缺点在于相对低的效率。虽然同步电机更有效率，但是此效率受限于一个旋转速度，即受限于转子的与向电机提供的交流频率同步的速度。因此，同步电机不够灵活。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供电机以及以不同的旋转速度高效地操作电机的方法。

通过根据权利要求1的电机和根据权利要求11的操作电机的方法来实现此目的。在从属权利要求中界定了本发明的优选实施方式的附加优点和特征。

根据本发明，提供了一种电机，该电机包括：定子和转子，其中所述转子相对于所述定子旋转，且其中所述转子包括布置在所述转子处的转子切换装置。

适当地，所述转子切换装置包括转子控制单元和至少一个开关，所述至少一个开关电连接转子线圈和/或提供或断开到电源的电连接。特别地，所述转子控制单元在预定时刻激活预选择的电开关，使得针对给定的转子线圈，发生下列事件中的一者：

—将所述转子线圈电连接至直流电源，使得极性也是可选择的；

—将所述转子线圈电连接至多相交流电源的被选择相，使得所述极性也是可选择的；

—使所述转子线圈短路；

—将所述转子线圈连接至电气负载；以及

—使所述转子线圈断开电连接。

在优选的实施方式中，所述开关是诸如继电器等机械开关或是半导体开关。如已经提到的，所述开关电连接不同的转子线圈。然而，所述开关也提供与电源的连接。在一个实施方式中，开关的数量与(转子)线圈的数量相同。优选地，由于所述开关位于所述转子切换装置中或位于所述转子切换装置处，所以它们也与所述转子切换装置一起旋转。

在一个实施方式中，所述转子包括用于提供或传导电功率的装置，特别地包括集电环或旋转变压器。集电环是被设计成将电流或信号从固定导线运送至旋转装置的电连接器。通常，集电环包括在旋转金属环的外径上摩擦的固定石墨或金属触头(电刷)。当所述金属环转动时，所述电流或信号通过所述固定电刷被传导至所述金属环，从而实现连接。如果需要一个以上的电气线路，那么沿旋转轴堆叠额外的环/刷组件。旋转(转动)变压器是专门用于在相对于彼此旋转的两个部件之间耦合电信号的变压器。优选地，普通旋转变压器比集电环提供更长的寿命。合适地，所述转子包括与电源或必须传导的电流和电压相对应的多个集电环或旋转变压器。优选地，这些装置布置在所述转子的转子轴处。优选地，所述电源为交流或直流电源。

合适地，所述转子切换装置可包括至少一个诸如直流-直流变换器、直流-交流变换器、交流-交流变换器和/或交流-直流变换器等电变换器。这同样适用于定子切换装置。

在优选的实施方式中，所述电机包括具有定子控制单元的定子切换装置，其中所述定子切换装置包括至少一个开关，所述至少一个开关电连接定子线圈和/或提供或断开与电源的电连接。优选地，这些开关的类型和设计与所述转子切换装置的开关的类型和设计相同。因此，特征和优点也相同。特别地，所述定子切换单元在预定时刻激活预选择的电开关，使得针对给定的定子线圈，发生下列事件中的一者：

—将所述定子线圈电连接至多相交流电源的被选择相，使得极性也是可选择的；

—将所述定子线圈电连接至直流电源，使得极性也是可选择的；

—使所述定子线圈短路；

—将所述定子线圈连接至电气负载；以及

—使所述定子线圈断开电连接。