JP5792394B2 - 同期式モータを制御するためのシステムおよび方法 - Google Patents

同期式モータを制御するためのシステムおよび方法 Download PDF

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Description

本発明は、概して、起動期間中に同期式モータを制御することに関する。
本発明は、詳細には、限定しないが、例えば5〜50MWのパワーを有するハイパワー同期式モータに適する。
従来の同期式モータは、少なくとも1つの交流(AC)ステータ巻線を備えるステータと、少なくとも1つの直流(DC)磁界巻線を備えるロータとを有する。このようなモータは、通常、ロータの制動巻線または固体棒(solid pole)を誘導モータのかご形(squirrel−cage)に相当させるように作動する誘導モータによって起動され、ここではDC磁界巻線は励起されない。このようにして得られるトルクによりロータが加速され、最終的に同期速度に近い回転速度に達する。DC磁界巻線が適切な瞬間にDCで励起され、モータのステップが進行する。加速中、DC磁界巻線はACステータ巻線からの回転磁界より低い速度で回転することから、DC磁界巻線内では比較的高い電圧が誘発される。この電圧を制限してDC磁界巻線が絶縁状態を保護するために、DC磁界巻線を短絡させるためのサイリスタが導入され得る。これにより、加速中、高い電流がDC磁界巻線を流れるようになる。この電流は起動トルクに悪影響を及ぼすことから、一般に、電流を制限するために界磁放電抵抗が使用される。
上記の種類の同期式モータは当技術分野で十分に知られている。例えば、EP1 071 192 B1、米国特許第3,354,368号明細書、米国特許第3,959,702号明細書、米国特許第4,038,589号明細書および米国特許第4,422,028号明細書を参照されたい。
AT334469が、両端の電圧が所定の閾値を超える場合に迂回される界磁放電抵抗を開示している。AT334469による界磁放電抵抗は、モータの同期動作時にDC磁界巻線がDCで励磁されるときに、損失を出し続ける。
従来の実施法では、機械自体のロータまたは場合によってはモータの外部に起動抵抗が別途設けられる。いずれの場合も、これまで使用されている起動抵抗は比較的大きく、重く、高価である。20MWモータの場合の通常の回転起動抵抗のパワーは1MWとなる可能性があり、インデューティタイムが例えば10秒〜20秒と短くても、大量の熱エネルギーが消失される。起動抵抗から熱を移動させるための冷却時間が極端に短いことから、起動抵抗が過熱されるのを回避するには一定の重量の抵抗材料が必要となる。
さらに、必然的な設置条件および空間条件により機械デザインが複雑となり、特には、起動抵抗がロータ上に設置されるときに機械デザインが複雑となる。このことはブラシレス同期式モータの場合に特に不利である。ブラシレス同期式モータでは、励起システム全体がロータ上にありかつ起動制御することがすべてのロータ上で実施され、また、ロータ上にさらに起動抵抗を設置することが必要であることから、その設置の困難さが著しいためロータのサイズが増大し、それによりコストが増大してしまう。
本発明の1つの目的は改善される同期式電気モータを提供することである。
本発明の別の目的は、同期式電気モータを起動させるための改善される方法を提供することである。
これらの目的は、添付の請求項1に記載のデバイスおよび添付の請求項7に記載の方法によって達成される。
本発明は、加速期間全体を通して界磁放電抵抗を接続するのではなく、モータの同期速度の例えば約85%〜95%の高い速度域でのみ界磁放電抵抗を接続させることにより約3分の1から10分の1だけ界磁放電抵抗のデューティタイムを短縮することができるという認識に基づく。界磁放電抵抗のサイズおよび重量も同様の比率で低減される。さらに、適切なトポロジーの制御システムを用いることにより、機械の定常状態運転時に界磁放電抵抗により損失が生じることを回避することができることが分かっている。
本発明の第1の態様によると、DC磁界巻線を備えるロータと、起動時にDC磁界巻線を通して第1の方向にDC電流を発生させることによりDC磁界巻線を励磁するように構成される励磁機と、DC磁界巻線を通した電流の流れを制御するように構成される制御システムとを備える、同期式電気モータが提供される。制御システムは、界磁放電抵抗と、迂回回路とを備える。迂回回路は、DC磁界巻線を通して第1の方向に電流が流れている間に界磁放電抵抗を電気的に迂回する第1の迂回を実施するように構成される。迂回回路は、DC磁界巻線を通して第2の方向に電流が流れている間に界磁放電抵抗を電気的に迂回する第2の迂回を実施するようにさらに構成される。第2の方向は第1の方向と反対である。制御システムは、励磁機によって発生されるすべてのDC電流を、DC磁界巻線を通して流れるように誘導することができる。励磁機によって発生されるがDC磁界巻線を通して流れないいかなるDC電流も損失となることから、励磁機によって発生されるすべてのDC電流を、DC磁界巻線を通して流れるように誘導することにより実質的に損失が回避される。適切なトポロジーの制御システムを用いることにより、機械の定常状態運転時に界磁放電抵抗により損失が生じることを回避することができる。本発明の文脈では、「すべてのDC電流」は「実質的にすべてのDC電流」として解釈され、これはより正確には励磁機によって発生されるDC電流のうちの少なくとも95%を意味し、これは、励磁機によって発生されるDC電流のうちの少なくとも97%、少なくとも98%または少なくとも99%などである。
本発明の一実施形態によると、迂回回路は、第1の迂回および第2の迂回を互いに独立して実施することができる。これにより、迂回操作に柔軟性を持たせることができる。
本発明の一実施形態によると、迂回回路は、DC磁界巻線内で誘導される電圧の周波数または振幅に応答して第1の迂回および第2の迂回を実施するように構成される。DC磁界巻線内で誘導される電圧の周波数および振幅は、界磁放電抵抗を動作状態および非動作状態へとそれぞれ切り替えるための適切な瞬間を決定するための良好な基準であることが分かっている。
本発明の一実施形態によると、迂回回路は、ロータの回転速度に応答して第1の迂回および第2の迂回を実施するように構成される。ロータの回転速度は、界磁放電抵抗を動作状態および非動作状態へとそれぞれ切り替えるための適切な瞬間を決定するための良好な基準であることが分かっている。
本発明の一実施形態によると、迂回回路は、回転速度が、同期速度の0%から少なくとも70%までの間、0%から少なくとも80%までの間、0%から少なくとも85%までの間、0%から少なくとも90%までの間、または、0%から少なくとも95%までの間のような、ロータの同期速度の0%から少なくとも50%までの間である場合の全回転速度範囲にわたって連続的に第1の迂回と第2の迂回とのうちの少なくとも一方を実施するように構成される。低回転速度範囲では界磁放電抵抗の重要性が低いことが分かっている。
本発明の一実施形態によると、回転速度が同期速度の少なくとも95%のような同期速度の少なくとも90%でありかつ励磁機が起動されていない場合に、迂回回路は、DC磁界巻線を通した第2の方向での電流の流れを阻止するように構成される。回転速度が同期速度に接近すると、DC磁界巻線を通した振動電流からの脈動トルクの周波数が低下する。第2の方向での電流の流れを阻止することにより、対応する制動効果が排除される。
本発明の第2の態様によると、DC磁界巻線を備えるロータと、起動時にDC磁界巻線を通して第1の方向にDC電流を発生させることによりDC磁界巻線を励磁するように構成される励磁機と、DC磁界巻線に電気的に接続される界磁放電抵抗と、を備える同期式電気モータを起動させるための方法が提供される。本方法は、励磁機の非起動時にDC磁界巻線を通して第1の方向に電流が流れている間に界磁放電抵抗の第1の迂回を実施するステップと、励磁機を起動するステップと、励磁機によって発生されるすべてのDC電流を、DC磁界巻線を通して流れるように誘導するステップと、を備える。励磁機によって発生されるがDC磁界巻線を通して流れないいかなるDC電流も損失となることから、励磁機によって発生されるすべてのDC電流を、DC磁界巻線を通して流れるように誘導することにより実質的に損失が回避される。適切なトポロジーの制御システムを用いることにより、機械の定常状態運転時に界磁放電抵抗により損失が生じることを回避することができる。
本発明の一実施形態によると、本方法が、励磁機の非起動時にDC磁界巻線を通して第2の方向に電流が流れている間に界磁放電抵抗の第2の迂回を実施するステップ、をさらに備える。第2の方向は第1の方向と反対である。一方向の迂回により界磁放電抵抗のデューティタイムが半分まで短縮されるが、二方向の迂回によりデューティタイムはゼロになることから、界磁放電抵抗のサイズおよび重量をさらに低減することができる。
本発明の一実施形態によると、第1の迂回および第2の迂回は、互いに独立して実施される。これにより、迂回操作に柔軟性を持たせることができる。
本発明の一実施形態によると、第1の迂回および第2の迂回が、DC磁界巻線内で誘導される電圧の周波数または振幅に応答して実施される。DC磁界巻線内で誘導される電圧の周波数および振幅は、界磁放電抵抗を動作状態および非動作状態へとそれぞれ切り替えるための適切な瞬間を決定するための良好な基準であることが分かっている。
本発明の一実施形態によると、ロータの回転速度に応答して第1の迂回および第2の迂回が実施される。ロータの回転速度は、界磁放電抵抗を動作状態および非動作状態へとそれぞれ切り替えるための適切な瞬間を決定するための良好な基準であることが分かっている。
本発明の一実施形態によると、本方法が、回転速度が、同期速度の0%から最大で90%までの間、0%から最大で85%までの間、0%から最大で80%までの間、0%から最大で70%までの間、または、0%から最大で50%までの間のような、ロータの同期速度の0%から最大で95%までの間である場合に第1の迂回と第2の迂回とのうちの少なくとも一方を少なくとも一時的に実施するステップをさらに備える。低回転速度範囲では界磁放電抵抗の重要性が低いことが分かっている。
本発明の一実施形態によると、本方法が、回転速度が同期速度の少なくとも95%のような同期速度の少なくとも90%でありかつ励磁機が起動されていない場合に、DC磁界巻線を通した第2の方向での電流を阻止するステップをさらに備える。回転速度が同期速度に接近すると、DC磁界巻線を通した振動電流からの脈動トルクの周波数が低下する。第2の方向での電流を阻止することにより、対応する制動効果が排除される。
添付図面を参照しながら本発明をより詳細に説明する。
本発明の一実施形態による、起動期間の複数の部分における同期式モータの制御を示す図。 本発明の一実施形態による、起動期間の複数の部分における同期式モータの制御を示す図。 本発明の一実施形態による、起動期間の複数の部分における同期式モータの制御を示す図。 同期式モータの起動期間中のDC磁界巻線の振動を示す図。 同期式モータの起動期間中のDC磁界巻線の振動を示す図。 本発明の一実施形態によるサイリスタのオン−オフパターンを示す図。 本発明の一実施形態によるサイリスタのオン−オフパターンを示す図。 本発明の一実施形態によるサイリスタのオン−オフパターンを示す図。 本発明の一実施形態によるサイリスタのオン−オフパターンを示す図。 本発明の代替的実施形態による制御システムを示す図。 本発明の代替的実施形態による制御システムを示す図。
図1を参照すると、同期式電気モータが、ACステータ巻線12を備えるステータと、DC磁界巻線13を備えるロータとを備える。本発明を説明するために、モータの動作を起動期間および定常状態運転の2つのフェーズに分ける。起動期間はモータが停止しているときに開始され、DC磁界巻線13を励磁するために励磁機16が起動されるときに終了する。起動期間では励磁機16は起動されない。定常状態運転時にモータが同期速度または少なくとも同期速度に接近する速度で回転し、起動された励磁機16がDC磁界巻線13を通したDC電流を発生させる。励磁機16は三相AC電流をDC電流に変調するための整流器を備える。ACステータ巻線12が、起動期間および定常状態運転時の両方でACで励磁され、ステータ内に回転磁界を発生させる。DC磁界巻線13を通した電流を制御するための制御システム11が、起動抵抗Rと、3つのサイリスタT1、T2およびT3と、フリーホイーリングダイオードブリッジD1〜D6とを備える。
図2aを参照すると、非同期の起動期間中に、DC磁界巻線13に印加される誘導電圧E0は滑り周波数に等しい発振周波数を有するAC電圧であり、ここではロータ速度が増すにつれて振幅が減少する。図2bが、起動期間中にDC磁界巻線13を通した誘導電流ifを示す。誘導電圧および誘導電流は個別の正および負の半周期を備える。
起動期間はさらに、第1の部分、第2の部分および第3の部分の3つの連続する部分に分けられる。第1の部分の開始時ではロータが停止されており、第1の部分中にロータが誘導モータの作用のみで加速される。図1aが、本発明の一実施形態による第1の部分中の状況を示す。誘導電圧の正の半周期中、得られる第1の電流路CP1が、サイリスタT3と、フリーホイーリングダイオードブリッジD1〜D6と、DC磁界巻線13とを通過する。サイリスタT3は周波数依存回路によって制御される。誘導電圧の負の半周期中、通常は最大誘導電圧より大幅に小さい予め設定される電圧に基づいてサイリスタT1が起動される。得られる第2の電流路CP2が、サイリスタT1およびT2と、DC磁界巻線13とを通過する。サイリスタT2もやはり周波数依存によって制御される。このようにして、図1aの実施形態によると、起動期間の第1の部分中、誘導電圧の負の半周期および正の半周期の両方で起動抵抗Rが迂回される。
ロータが特定の速度に達すると、誘導電圧の周波数が予め設定される値未満まで低下し、起動期間の第2の部分が開始される。図1bの実施形態では、サイリスタT2およびT3がそれ以降は起動されず、界磁放電抵抗Rが動作状態へと切り替えられる。界磁放電抵抗Rを導入することの1つの目的は、重負荷状態を取り扱うことを目的として起動期間の終了時に起動トルクを上昇させることである。誘導電圧の正の半周期中、得られる第3の電流路CP3が、界磁放電抵抗Rと、フリーホイーリングダイオードブリッジD1〜D6と、DC磁界巻線13とを通過する。誘導電圧の負の半周期中、得られる第4の電流路CP4が、サイリスタT1と、界磁放電抵抗Rと、DC磁界巻線13とを通過する。
ロータが特定の速度に達すると、誘導電圧の振幅が予め設定される第2の値未満まで低下し、起動期間の第3の部分が開始される。図1cの実施形態では、サイリスタT1が阻止され、サイリスタT3が阻止された状態を維持する。その結果、制御システム11は誘導電圧の正の半周期中に流れる電流のための第5の電流路CP5のみを提供する。第5の電流路CP5は、界磁放電抵抗Rと、フリーホイーリングダイオードD1〜D6と、DC磁界巻線13とを通過する。誘導電圧の負の半周期中、電流が阻止される。
本発明の代替的実施形態では、サイリスタT1、T2およびT3が上で示した瞬間以外にも導電するように起動され得ることを認識されたい。図3a〜3dがサイリスタT1〜T3のための例示のオン−オフパターンを示す。起動期間の第1の部分が0のところで開始されてt1のところで終了し、起動期間の第2の部分がt1のところで開始されてt2のところで終了し、起動期間の第3の部分がt2のところで開始されてt3のところで終了し、定常状態運転がt3のところで開始される。瞬間的時間t1〜t3は図2aのオシログラムでも示される。
このようにして、起動期間の第3の部分中にサイリスタT3が導電するように起動され得、この部分中では界磁放電抵抗Rが迂回される。電流が、サイリスタT3と、フリーホイーリングダイオードD1〜D6と、DC磁界巻線13とを通って流れる。誘導電圧の負の半周期中、電流が阻止される。
サイリスタT2およびT3も図3dに示されるように起動され得る。ここでは、サイリスタT2およびT3は、起動期間の第1の部分および第3の部分中は阻止され、起動期間の第2の部分および定常状態運転中は導電するように起動される。実際には、定常状態運転では、誘導電圧の負の半周期中ではサイリスタT1が阻止されることにより電流が流れることが効率的に防止されることから、サイリスタT2が導電するように起動される必要はない。このようにして、起動期間の第1の部分および第3の部分中、電流が界磁放電抵抗Rを通るように流される。この実施形態では、起動期間の種々の部分が上の実施形態の時間とは異なるポイントで開始および終了され得ることに留意されたい。
励磁機16によるDC励起がダイオードブリッジD1〜D6を通るDC磁界巻線13へと切り替えられるときに起動期間が終了し、定常状態運転のための一定の同期化トルクが提供される。DC電圧によりサイリスタT3が導電するように起動され、界磁放電抵抗Rが迂回される。これは、起動期間の第3の部分の終了後に特定の時間遅延で実施されてよい。
本発明の代替的実施形態によると、定常状態運転中、サイリスタT3が阻止され、代わりに、サイリスタT3に並列に接続される別のサイリスタ(図示せず)が導電するように起動され、それにより界磁放電抵抗Rが迂回される。この変更は別のサイリスタを1つ必要とするが、システム全体の性能に影響しない。
サイリスタT2およびT3(ならびに、サイリスタT3に並列に接続される任意選択のサイリスタ)は複数の手法(周波数のみではない)で起動され得、ここでは、図3b〜3dに示されかつ上述したように導電状態および非導電状態が制御され得ることを条件とする。
同期式モータのロータの速度がモータの同期速度の少なくとも約50%、好適には少なくとも約70%、より好適には少なくとも約80%、より好適には少なくとも約85%、より好適には約90%となるとき、起動期間の第2の部分が開始され得る。
同期式モータのロータの速度がモータの同期速度の少なくとも約90%、好適には少なくとも約95%となるとき、起動期間の第2の部分が終了し得る。
同期式モータのロータの速度がモータの同期速度の少なくとも約90%、好適には少なくとも約95%となり、起動期間の第2の部分が終了すると、起動期間の第3の部分が終了され得る。起動期間の第2の部分の終了後(および、第3の期間の開始後)の所与の時間遅延で起動期間の第3の部分が終了し得る。
図4aおよび4bが、DC磁界巻線13を通した電流を制御するための代替の制御システム11を示す。図4aのシステムは本発明の原理を米国特許第3,959,702号明細書に開示される制御システムに導入する。米国特許第3,959,702号明細書の内容は参照により本明細書に組み込まれる。ここでは、図3a〜cに示されるようにサイリスタT1、T2およびT3が起動される。起動期間の第1の部分中、誘導電圧の正の半周期で、得られる第6の電流路CP6が、ダイオードブリッジD1〜D6と、サイリスタT3と、DC磁界巻線13とを通過する。誘導電圧の負の半周期中、得られる第7の電流路CP7が、サイリスタT1およびT2と、DC電界巻線13とを通過する。
起動期間の第2の部分中、サイリスタT2およびT3が阻止される。誘導電圧の正の半周期中、得られる第8の電流路CP8(図4bを参照)が、界磁放電抵抗Rと、ダイオードDと、DC磁界巻線13とを通過する。誘導電圧の負の半周期中、得られる第9の電流路CP9(図4bを参照)が、サイリスタT1と、界磁放電抵抗Rと、DC磁界巻線13とを通過する。
起動期間の第3の部分中、サイリスタT1は阻止され、サイリスタT3は導電するように起動されても阻止されてもよい。前者の場合、誘導電圧の正の半周期中に、ダイオードブリッジD1〜D6と、サイリスタT3と、DC磁界巻線13とを通るように電流を流すのを可能にするための電流路が提供される。後者の場合、誘導電圧の正の半周期中に、界磁放電抵抗Rと、ダイオードDと、DC磁界巻線13とを通るように電流を流すのを可能にするための電流路が提供される。誘導電流の負の半周期中、ダイオードDならびにサイリスタT1およびT3が電流を阻止する。
定常状態運転中、励磁機16によるDC励起がダイオードブリッジD1〜D6を通るDC電界巻線13へと切り替えられる。DC電圧によりサイリスタT3が導電するように起動され、界磁放電抵抗Rが迂回される。上と同様に、これは、起動期間の第3の部分の終了後に特定に時間遅延で実施されてよい。
図4bのシステムは、本発明の原理を米国特許第3,354,368号明細書で開示される制御システムに導入する。米国特許第3,354,368号明細書の内容は参照により本明細書に組み込まれる。この実施形態は、サイリスタT3およびダイオードブリッジの上側のダイオードD1〜D3が3つのサイリスタT3(図4aのサイリスタT3として起動される)に交換されることのみが、図4aに示される実施形態と異なる。この実施形態は図4aの実施形態と同様に動作する。
本発明の別の代替的実施形態によると、図1a〜cのサイリスタT2およびT3が例えばTRIACなどの二方向スイッチングデバイスに交換され、その動作はサイリスタT2とT3との組み合わせの動作に一致する。
本発明による同期式電気モータを起動させるための方法は、図1a〜cのサイリスタT2が排除され、界磁放電抵抗Rを迂回することが1つの電流方向のみで行われるようなさらに別の実施形態でも実施され得る。このような例では、界磁放電抵抗Rは、起動期間の選択される部分中で電気的に一方向で迂回される。起動期間の第1および第2の部分中(サイリスタT1により電流が両方向に流れることが可能である)、この一方向の迂回では、誘導電圧の負の半周期中に電流が界磁放電抵抗Rを通って流れることになる。誘導電圧の正の半周期中、迂回が行われる場合には電流がサイリスタT3を通って流れ、迂回が行われない場合には電流が界磁放電抵抗Rを通って流れる。起動期間の第3の部分中(サイリスタT1により電流が一方向に流れることが可能である)、誘導電圧の正の半周期にのみ電流が流れる。
本発明は上で示される実施形態のみに限定されず、当業者であれば、特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲内で様々な手法でこれらの実施形態を修正することができる。
以下に、本出願時の特許請求の範囲に記載された発明を付記する。
[1] DC磁界巻線(13)を備えるロータと、
起動時に前記DC磁界巻線(13)を通して第1の方向にDC電流を発生させることにより前記DC磁界巻線(13)を励磁するように構成される励磁機(16)と、
前記DC磁界巻線(13)を通した電流の流れを制御するように構成される制御システム(11)であって、前記制御システム(11)は、界磁放電抵抗(R)と、迂回回路(15)とを備え、前記迂回回路(15)は、前記DC磁界巻線(13)を通して前記第1の方向に電流が流れている間に前記界磁放電抵抗(R)を電気的に迂回する第1の迂回を実施し、前記DC磁界巻線(13)を通して第2の方向に電流が流れている間に前記界磁放電抵抗(R)を電気的に迂回する第2の迂回を実施するように構成され、前記第2の方向は前記第1の方向と反対である、制御システム(11)と、
を備え、
前記制御システム(11)は、前記励磁機(16)によって発生されるすべての前記DC電流を、前記DC磁界巻線(13)を通して流れるように誘導することができる、
ことを特徴とする、同期式電気モータ。
[2] 前記迂回回路(15)は、前記第1の迂回および前記第2の迂回を互いに独立して実施することができる、[1]に記載の同期式電気モータ。
[3] 前記迂回回路(15)は、前記DC磁界巻線(13)内で誘導される電圧の周波数または振幅に応答して前記第1の迂回および前記第2の迂回を実施するように構成される、[1]および[2]のいずれか1項に記載の同期式電気モータ。
[4] 前記迂回回路(15)は、前記ロータの回転速度に応答して前記第1の迂回および前記第2の迂回を実施するように構成される、[1]乃至[3]のいずれか1項に記載の同期式電気モータ。
[5] 前記迂回回路(15)は、前記回転速度が、前記ロータの同期速度の0%から少なくとも70%までの間、0%から少なくとも80%までの間、0%から少なくとも85%までの間、0%から少なくとも90%までの間、または、0%から少なくとも95%までの間のような、前記同期速度の0%から少なくとも50%までの間である場合の全回転速度範囲にわたって連続的に前記第1の迂回と前記第2の迂回とのうちの少なくとも一方を実施するように構成される、[4]に記載の同期式電気モータ。
[6] 前記回転速度が前記同期速度の少なくとも95%のような前記同期速度の少なくとも90%でありかつ前記励磁機(16)が起動されていない場合に、前記迂回回路(15)は、前記DC磁界巻線(13)を通した前記第2の方向での前記電流の流れを阻止するように構成される、[1]乃至[5]のいずれか1項に記載の同期式電気モータ。
[7] DC磁界巻線(13)を備えるロータと、起動時に前記DC磁界巻線(13)を通して第1の方向にDC電流を発生させることにより前記DC磁界巻線(13)を励磁するように構成される励磁機(16)と、前記DC磁界巻線(13)に電気的に接続される界磁放電抵抗(R)と、を備える同期式電気モータを起動させるための方法であって、
前記励磁機(16)の非起動時に前記DC磁界巻線(13)を通して前記第1の方向に電流が流れている間に前記界磁放電抵抗(R)の第1の迂回を実施するステップと、
前記励磁機(16)を起動するステップと、
前記励磁機(16)によって発生されるすべての前記DC電流を、前記DC磁界巻線(13)を通して流れるように誘導するステップと、
を備える、方法。
[8] 前記励磁機(16)の非起動時に前記DC磁界巻線(13)を通して第2の方向に電流が流れている間に前記界磁放電抵抗(R)の第2の迂回を実施するステップ、
をさらに備え、
前記第2の方向は前記第1の方向と反対である、[7]に記載の方法。
[9] 前記第1の迂回および前記第2の迂回は、互い独立して実施される、[7]および[8]のいずれか1項に記載の方法。
[10] 前記第1の迂回および前記第2の迂回は、前記DC磁界巻線(13)内で誘導される電圧の周波数または振幅に応答して実施される、[7]乃至[9]のいずれか1項に記載の方法。
[11] 前記第1の迂回および前記第2の迂回は、前記ロータの回転速度に応答して実施される、[7]乃至[10]のいずれか1項に記載の方法。
[12] 前記回転速度が、前記ロータの同期速度の0%から最大で90%までの間、0%から最大で85%までの間、0%から最大で80%までの間、0%から最大で70%までの間、または、0%から最大で50%までの間のような、前記同期速度の0%から最大で95%までの間である場合に、前記第1の迂回と前記第2の迂回とのうちの少なくとも一方を、少なくとも一時的に実施するステップ、
をさらに備える、[7]乃至[11]のいずれか1項に記載の方法。
[13] 前記回転速度が前記同期速度の少なくとも95%のような前記同期速度の少なくとも90%でありかつ前記励磁機(16)が起動されていない場合に、前記DC磁界巻線(13)を通した前記第2の方向での前記電流の流れを阻止するステップ、
をさらに備える、[7]乃至[12]のいずれか1項に記載の方法。

Claims (12)

  1. DC磁界巻線(13)を備えるロータと、
    起動時に前記DC磁界巻線(13)を通して第1の方向にDC電流を発生させることにより前記DC磁界巻線(13)を励磁するように構成される励磁機(16)と、
    前記DC磁界巻線(13)を通した電流の流れを制御するように構成される制御システム(11)であって、前記制御システム(11)は、界磁放電抵抗(R)と、迂回回路(15)とを備え、前記迂回回路(15)は、前記DC磁界巻線(13)を通して前記第1の方向に電流が流れている間に前記界磁放電抵抗(R)を電気的に迂回する第1の迂回を実施し、前記DC磁界巻線(13)を通して第2の方向に電流が流れている間に前記界磁放電抵抗(R)を電気的に迂回する第2の迂回を実施するように構成され、前記第2の方向は前記第1の方向と反対である、制御システム(11)と、
    を備え、
    前記制御システム(11)は、前記励磁機(16)によって発生されるすべての前記DC電流を、前記DC磁界巻線(13)を通して流れるように誘導することができる、
    ことを特徴とする、同期式電気モータ。
  2. 前記迂回回路(15)は、前記第1の迂回および前記第2の迂回を互いに独立して実施することができる、請求項1に記載の同期式電気モータ。
  3. 前記迂回回路(15)は、前記DC磁界巻線(13)内で誘導される電圧の周波数または振幅に応答して前記第1の迂回および前記第2の迂回を実施するように構成される、請求項1および2のいずれか1項に記載の同期式電気モータ。
  4. 前記迂回回路(15)は、前記ロータの回転速度に応答して前記第1の迂回および前記第2の迂回を実施するように構成される、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の同期式電気モータ。
  5. 前記迂回回路(15)は、前記ロータの回転速度が、前記ロータの同期速度の0%から少なくとも70%までの間、0%から少なくとも80%までの間、0%から少なくとも85%までの間、0%から少なくとも90%までの間、または、0%から少なくとも95%までの間のような、前記ロータの同期速度の0%から少なくとも50%までの間である場合の全回転速度範囲にわたって連続的に前記第1の迂回と前記第2の迂回とのうちの少なくとも一方を実施するように構成される、請求項4に記載の同期式電気モータ。
  6. 前記ロータの回転速度が前記ロータの同期速度の少なくとも95%のような前記ロータの同期速度の少なくとも90%でありかつ前記励磁機(16)が起動されていない場合に、前記迂回回路(15)は、前記DC磁界巻線(13)を通した前記第2の方向での前記電流の流れを阻止するように構成される、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の同期式電気モータ。
  7. DC磁界巻線(13)を備えるロータと、起動時に前記DC磁界巻線(13)を通して第1の方向にDC電流を発生させることにより前記DC磁界巻線(13)を励磁するように構成される励磁機(16)と、前記DC磁界巻線(13)に電気的に接続される界磁放電抵抗(R)と、を備える同期式電気モータを起動させるための方法であって、
    前記励磁機(16)の非起動時に前記DC磁界巻線(13)を通して前記第1の方向に電流が流れている間に前記界磁放電抵抗(R)の第1の迂回を実施するステップと、
    前記励磁機(16)を起動するステップと、
    前記励磁機(16)によって発生されるすべての前記DC電流を、前記DC磁界巻線(13)を通して流れるように誘導するステップと、
    前記励磁機(16)の非起動時に前記DC磁界巻線(13)を通して第2の方向に電流が流れている間に前記界磁放電抵抗(R)の第2の迂回を実施するステップと
    を備え
    前記第2の方向は前記第1の方向と反対である、方法。
  8. 前記第1の迂回および前記第2の迂回は、互い独立して実施される、請求項7に記載の方法。
  9. 前記第1の迂回および前記第2の迂回は、前記DC磁界巻線(13)内で誘導される電圧の周波数または振幅に応答して実施される、請求項7および8のいずれか1項に記載の方法。
  10. 前記第1の迂回および前記第2の迂回は、前記ロータの回転速度に応答して実施される、請求項7乃至のいずれか1項に記載の方法。
  11. 前記ロータの回転速度が、前記ロータの同期速度の0%から最大で90%までの間、0%から最大で85%までの間、0%から最大で80%までの間、0%から最大で70%までの間、または、0%から最大で50%までの間のような、前記ロータの同期速度の0%から最大で95%までの間である場合に、前記第1の迂回と前記第2の迂回とのうちの少なくとも一方を、少なくとも一時的に実施するステップ、
    をさらに備える、請求項7乃至10のいずれか1項に記載の方法。
  12. 前記ロータの回転速度が前記ロータの同期速度の少なくとも95%のような前記ロータの同期速度の少なくとも90%でありかつ前記励磁機(16)が起動されていない場合に、前記DC磁界巻線(13)を通した前記第2の方向での前記電流の流れを阻止するステップ、
    をさらに備える、請求項7乃至11のいずれか1項に記載の方法。
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