电机及其控制方法.pdf

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1、(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 201911216250.8 (22)申请日 2019.12.02 (71)申请人 珠海格力节能环保制冷技术研究中 心有限公司 地址 519000 广东省珠海市前山金鸡路789 号科技楼 (72)发明人 徐培荣周博张辉陈华杰 朱晓光 (74)专利代理机构 北京煦润律师事务所 11522 代理人 苏庆梁永芳 (51)Int.Cl. H02K 16/02(2006.01) H02K 3/28(2006.01) (54)发明名称 电机及其控制方法 (57)摘要 本申请提供一种电机， 电。

2、机包括至少两个转 子和定子； 所述定子上设置有与每个转子相配合 的定子绕组； 每个所述转子的转动惯量不同， 至 少两个的所述转子可切换工作。 根据本申请的电 机， 在绕组切换电路后进行高频运行， 机械时间 常数仍然大于电磁时间常数， 无需在电机驱动过 程中加入反电动势补偿， 使得电路结构简单。 权利要求书1页 说明书4页 附图2页 CN 111030404 A 2020.04.17 CN 111030404 A 1.一种电机， 其特征在于， 包括定子和至少两个转子； 所述定子上设置有与每个转子相 配合的定子绕组； 每个所述转子的转动惯量不同； 并且至少两个的所述转子可切换工作。 2.根据权利要。

3、求1所述的电机， 其特征在于， 所述电机包括沿径向由外而内依次布置的 外转子(1)、 定子(2)以及内转子(3)； 所述定子(2)上设置有第一套绕组(11)和第二套绕组 (21)； 所述第一套绕组(11)与所述外转子(1)相对应， 所述第二套绕组(21)与所述内转子 (3)相对应。 3.根据权利要求2所述的电机， 其特征在于， 所述外转子(1)的反电势常数为所述 内转子(3)的反电势常数为其中 4.根据权利要求2所述的电机， 其特征在于， 所述外转子(1)工作时， q轴电感为L1； 所述 内转子(3)工作时， q轴电感为L2； L1L2； 和/或， KTKe*9/314； 其中Ke为电机反电势。

4、系数， KT为电机转矩常数。 5.根据权利要求2所述的电机， 其特征在于， 所述内转子(3)为内置式转子； 和/或， 所述 外转子(1)为表贴式转子。 6.根据权利要求2所述的电机， 其特征在于， 所述电机的控制器母线电压阀值为V1， 电 压利用系数为a， 所述电机的电压有效值为V2； 其中V2aV1/1.414。 7.根据权利要求6所述的电机， 其特征在于， 在运行中， 加载在所述电机的端电压为U， 电机实际运行转速为n； 电机运行负载为M； 绕组的电阻为R；U0.95V2。 8.根据权利要求7所述的电机， 其特征在于， 所述外转子(1)的电机机械时间常数为Tm1， 其中R1为第二套绕组(2。

5、1)的电阻； r2为 所述外转子(1)的内半径， r3为所述外转子(1)的外半径； m2为所述外转子(1)的质量； 和/或， 所述内转子(3)的电机机械时间常数为Tm2， 其中R2为第二套绕组(21)的电阻； r1为所述内转子(3)半径； m1为内转子(3)的质量。 9.一种电机的控制方法， 所述电机为如权利要求1-8中任一项所述的电机， 其特征在 于， 所述控制方法包括： 获取电机的运行频率； 根据电机的运行频率， 切换所述电机中运行的定子绕组， 使所述电机的运行频率与相 对应的转子相匹配。 10.根据权利要求9所述的电机的控制方法， 其特征在于， 所述电机在中低频运行时， 电 机切换为外转。

6、子(1)运行， 同时定子绕组切换为第一套绕组(11)工作； 所述电机在高频运行 时， 电机切换为内转子(3)运行， 同时定子绕组切换为第二套绕组(21)工作。 权利要求书 1/1 页 2 CN 111030404 A 2 电机及其控制方法 技术领域 0001 本申请属于电机技术领域， 具体涉及一种电机及其控制方法。 背景技术 0002 目前， 变频压缩机具有节能、 高效、 冷量调节范围广的优势， 成为现当代制冷压缩 机发展的一个大方向。 压缩机电机作为压缩机变频化的核心部件， 但是传统的压缩机电机 在设计、 生产一般只采用一种绕组形式。 电机只采用一套工作绕组工作时可以在一定的工 作范围内保持。

7、电机的高效运行， 随着压缩机运行频率的升高， 电机控制会进入弱磁状态， 从 而导致电机效率受损， 而现有技术中通过解决电机绕组切换过程中冲击电流、 如何平滑切 换绕组以及双绕组电机， 以此来实现电机扩速和提升低频能效的问题。 0003 但是， 当电机反电势系数发生变化后， 电机机械时间常数与电磁时间常数发生变 化， 从而导致驱动困难等问题的解决方式。 在实际工作中， 若电磁时间常数小于或接近机械 时间常数时， 会导致电机驱动困难、 在控制上将需要加入反电势补偿等技术从而导致驱动 电路过于复杂， 成本过高等问题的出现。 0004 因此， 如何提供一种在绕组切换电路后进行高频运行， 机械时间常数仍。

8、然大于电 磁时间常数的问题电机成为本领域技术人员急需解决的问题。 发明内容 0005 因此， 本申请要解决的技术问题在于提供一种电机， 在绕组切换电路后进行高频 运行， 机械时间常数仍然大于电磁时间常数。 0006 为了解决上述问题， 本申请提供一种电机， 包括至少两个转子和定子； 定子上设置 有与每个转子相配合的定子绕组； 每个所述转子的转动惯量不同； 至少两个的转子可切换 工作。 0007 优选地， 电机包括沿径向由外而内依次布置的外转子、 定子以及内转子； 定子上设 置有第一套绕组和第二套绕组； 第一套绕组与外转子相对应， 第二套绕组与内转子相对应。 0008优选地， 外转子的反电势常数。

9、为内转子的反电势常数为其中 0009 优选地， 外转子工作时， q轴电感为L1； 内转子工作时， q轴电感为L2； L1L2； 和/ 或， KTKe*9/314； 其中Ke为电机反电势系数， KT为电机转矩常数； 。 0010 优选地， 内转子为内置式转子； 和/或， 外转子为表贴式转子。 0011 优选地， 电机的控制器母线电压阀值为V1， 电压利用系数为a， 电机的电压有效值 为V2； 其中V2aV1/1.414。 0012 优选地， 在运行中， 加载在电机的端电压为U， 电机实际运行转速为n； 电机运行负 载为M； 绕组的电阻为R；U0.95V2。 说明书 1/4 页 3 CN 1110。

10、30404 A 3 0013优选地， 外转子的电机机械时间常数为Tm1， 其中R1为第二套绕组的电阻； r2为外转子的内半径， r3为外转子的外半径； m2为外转子 的质量； 和/或， 内转子的电机机械时间常数为Tm2， 其中R2为第二套绕组的电阻； r1为内转子半径； m1为内转子的质量。 0014 一种电机的控制方法， 电机为上述的电机； 控制方法包括： 0015 获取电机的运行频率； 0016 根据电机的运行频率， 切换电机中运行的定子绕组， 使电机的运行频率与相对应 的转子相匹配。 0017 优选地， 电机在中低频运行时， 电机切换为外转子运行， 同时定子绕组切换为第一 套绕组工作； 。

11、电机在高频运行时， 电机切换为内转子运行， 同时定子绕组切换为第二套绕组 工作。 0018 本申请提供的电机， 在绕组切换电路后进行高频运行， 机械时间常数仍然大于电 磁时间常数， 解决了机械时间常数小于电磁时间常数时， 电流环在动态过程中不能有效抑 制反电动势的扰动， 电流的动态响应会变差， 进而需要加入反电势补偿导致电路变复杂的 问题。 附图说明 0019 图1为本申请实施例电机的结构示意图； 0020 图2为本申请实施例电机的结构示意图； 0021 图3为本申请实施例电机的结构示意图。 0022 附图标记表示为： 0023 1、 外转子； 11、 第一套绕组； 2、 定子； 21、 第二。

12、套绕组； 3、 内转子。 具体实施方式 0024 结合参见图1-3所示， 根据本申请的实施例， 一种电机， 包括至少两个转子和定子； 定子上设置有与每个转子相配合的定子绕组； 每个转子的转动惯量不同； 并且至少两个的 转子可切换工作； 至少两个的转子可切换工作， 同时切换至与其相配合的定子绕组， 在绕组 切换电路后进行高频运行， 机械时间常数仍然大于电磁时间常数， 可以解决电机仅在一套 电机绕组工作的时候， 提高低频电机效率高频无法运行， 提高电机运行频率低频效率受损 的问题， 解决了机械时间常数小于电磁时间常数时， 电流环在动态过程中不能有效抑制反 电动势的扰动， 电流的动态响应会变差， 进。

13、而需要加入反电势补偿导致电路变复杂的问题。 0025 进一步地， 电机包括沿径向由外而内依次布置的外转子1、 定子2以及内转子3； 定 子2上设置有第一套绕组11和第二套绕组21； 第一套绕组11与外转子1相对应， 第二套绕组 21与内转子3相对应。 说明书 2/4 页 4 CN 111030404 A 4 0026进一步地， 外转子1的反电势常数为内转子3的反电势常数为其中 电机绕组在进行切换时， 可通过控制电路中的开关管或者变频器中的继 电器实现绕组的切换， 因此所述不同电机绕组具备不同的反电势； 电机在中低频运行时电 机选择在外转子运行， 并选择在反电势常数下运行， 实现电机低速大扭矩输。

14、出， 电机在 高频运行时电机选择在线反电势常数下， 并选择在内转子运行， 实现电机高频扩速， 并 通过电机在不同反电势运行时选择不同的转动惯量， 使得TmTe关系式在整个电机运行区 间内得以实现。 因机械时间常数为电磁时间常数为其中： Ke为电机反 电势系数， KT为电机转矩常； 所述KTKe*9/314。 所述电机 0027 进一步地， 外转子1工作时， q轴电感为L1； 内转子3工作时， q轴电感为L2； L1L2； 和/或， KTKe*9/314； 其中Ke为电机反电势系数， KT为电机转矩常数； 外转子1的电磁时间 常数为Te1； 内转子3的电磁时间常数为Te2； 其中Te1Te2， 。

15、电机为外转子1运行时， q轴电感 为L2； 其中L1L2， 电机为内转子运行时， 电感为L1； 电磁时间常数电机为外转子运 行时， 电感为L2； 使得L1L2； 但由于外转子工作时， 电机绕组跨距较长， 必然使得电阻R1 R2； 则有外转子运行时电磁时间常数为Te1； 电机为内转子运行时电磁时间常数为Te2； 并使 得Te1Te2。 0028 进一步地， 电机极对数为P， P1。 0029 进一步地， 内转子3为内置式转子； 和/或， 外转子1为表贴式转子。 0030 进一步地， 电机的控制器母线电压阀值为V1， 电压利用系数为a， 电机的电压有效 值为V2； 其中V2aV1/1.414。 0。

16、031 进一步地， 在运行中， 加载在电机的端电压为U， 电机实际运行转速为n； 电机运行 负载为M； 绕组的电阻为R；U0.95V2， 使得电机在低速大扭矩区以及高 频恒功率扩速均能保持较高的电机效率。 0032进一步地， 外转子1的电机机械时间常数为Tm1， 其中R1为第二套绕组21的电阻； r2为外转子1的内半径， r3为外转子1的外半径； m2为 外转子1的质量； 和/或， 内转子3的电机机械时间常数为Tm2， 其中R2为第二套绕组21的电阻； r1为内转子3半径； m1为内转子3的质量， 电机中低频运行与 高频运行阀值为第一阀值S1， 所述电机高频运行上限频率为第二阀值S2； 所述电。

17、机第二阀 值S21.5S1； 可以认为电机进入高频运行状态。 。 说明书 3/4 页 5 CN 111030404 A 5 0033 一种电机的控制方法， 电机为上述电机； 控制方法包括： 0034 获取电机的运行频率； 0035 根据电机的运行频率， 切换电机中运行的定子绕组， 使电机的运行频率与相对应 的转子相匹配。 0036 进一步地， 电机在中低频运行时， 电机切换为外转子1运行， 同时定子绕组切换为 第一套绕组11工作； 电机在高频运行时， 电机切换为内转子3运行， 同时定子绕组切换为第 二套绕组21工作。 0037 本领域的技术人员容易理解的是， 在不冲突的前提下， 上述各有利方式可以自由 地组合、 叠加。 0038 以上仅为本申请的较佳实施例而已， 并不用以限制本申请， 凡在本申请的精神和 原则之内所作的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本申请的保护范围之内。 以上仅 是本申请的优选实施方式， 应当指出， 对于本技术领域的普通技术人员来说， 在不脱离本申 请技术原理的前提下， 还可以做出若干改进和变型， 这些改进和变型也应视为本申请的保 护范围。 说明书 4/4 页 6 CN 111030404 A 6 图1 图2 说明书附图 1/2 页 7 CN 111030404 A 7 图3 说明书附图 2/2 页 8 CN 111030404 A 8 。