專利名稱：具有可控動(dòng)態(tài)特性的直流分激或復(fù)激馬達(dá)及其電路裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明系涉及一種具有可控動(dòng)態(tài)特性的直流分激(或復(fù)激)馬達(dá)及其電路裝置。
傳統(tǒng)的直流電機(jī)，分激型的運(yùn)轉(zhuǎn)效率高，但起動(dòng)力矩較小，串激型的則具有較大的起動(dòng)轉(zhuǎn)矩，但運(yùn)轉(zhuǎn)效率因磁場(chǎng)壓降損失而較低。
本發(fā)明的目的是提供一種具有可控動(dòng)態(tài)特性的直流分激(或復(fù)激)馬達(dá)及其電路裝置，主要為具有一組基本激磁電流的分激磁場(chǎng)，并隨電樞負(fù)載電流增加而增大的磁場(chǎng)，以便產(chǎn)生近似串激馬達(dá)的特性，并且在到達(dá)最大設(shè)定值后停止增加磁場(chǎng)激磁電流，以便產(chǎn)生近似分激馬達(dá)的特性。
下面根據(jù)附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。


圖1是可控動(dòng)態(tài)特性的直流分激(或復(fù)激)馬達(dá)的原理示意圖，圖2是主動(dòng)元件并與磁場(chǎng)繞組WF201同極性相連的輔助磁場(chǎng)繞組WF202的實(shí)施例的示意圖。
圖3是用外加阻抗Z301(如電阻或電感)代替圖2所述的輔助磁場(chǎng)繞組的實(shí)施例的示意圖。
圖4是由兩組馬達(dá)構(gòu)成互鎖的具有可控動(dòng)態(tài)特性的直流馬達(dá)及其電路裝置的電路圖。
如圖1所示的本發(fā)明主要構(gòu)成包括-與主動(dòng)元件AD101串聯(lián)后并與電源相聯(lián)的主分激磁場(chǎng)繞組WF101;
-主動(dòng)元件AD101，它是具有前置放大的固態(tài)開關(guān)元件，且包含功率晶體管，閘流管等元件，其中功率晶體管適用于直流或脈動(dòng)直流，閘流管則控制具有過零點(diǎn)的截波直流電源;
-激磁控制開關(guān)FS101，它用來控制主動(dòng)元件AD101進(jìn)行基本激磁電流選擇，包括接受電控界面或人工操控，以形成控速或在運(yùn)轉(zhuǎn)中加大激磁作動(dòng)能回收的發(fā)電制動(dòng);
-直流電機(jī)電樞A101，它可與雙擲正反轉(zhuǎn)開關(guān)外接，并與電樞電流檢測(cè)元件S101串聯(lián)后再與直流電源相聯(lián);
-由串激繞組或降壓電阻(或電抗線圈)構(gòu)成的檢測(cè)元件S101，以提供與電樞電流值相對(duì)的參考信號(hào)來驅(qū)動(dòng)主動(dòng)元件AD101，其控制關(guān)系為當(dāng)電樞電流隨負(fù)載增大時(shí)，參考信號(hào)愈強(qiáng)，則主動(dòng)元件AD101阻抗愈低;而增加對(duì)磁場(chǎng)WF101的激磁電流以提高輸出轉(zhuǎn)矩。
上述構(gòu)成的電機(jī)一種具有速度上限、分激特性的下限以及其上下限之間具有串激特性。
圖1的動(dòng)作特性如下當(dāng)電流流入電樞A101時(shí)，電樞由于與磁場(chǎng)作用關(guān)系，因偵測(cè)元件組S101的檢測(cè)信號(hào)控制主動(dòng)元件AD101而進(jìn)一步控制磁場(chǎng)WF101，形成可控動(dòng)態(tài)特性的直流馬達(dá);此外，其動(dòng)態(tài)特性如圖1-A所示，與原串激馬達(dá)特性曲線比較，其分激磁場(chǎng)繞組所具有的基本磁場(chǎng)形成具有一被限制的速度上限ab特性段，由于電樞電流偵測(cè)元件S101的檢知及控制主動(dòng)元件AD101進(jìn)而使磁場(chǎng)電流隨電樞電流增減以構(gòu)成近似串激馬達(dá)特性的bc工作段，以及在磁場(chǎng)因飽和或被限制不再增加激磁后呈現(xiàn)近似分激馬達(dá)特性的cd工作段。
圖2及圖3分別為本發(fā)明的進(jìn)一步的電路應(yīng)用例。
圖2為主動(dòng)元件與磁場(chǎng)繞組WF201相聯(lián)的同極性的輔助磁場(chǎng)繞組WF202的實(shí)施例，其主要構(gòu)成包括
-分激磁場(chǎng)繞組WF201和輔助磁場(chǎng)繞組WF202同極性相互串聯(lián)，其輔助磁場(chǎng)繞組并聯(lián)于主動(dòng)元件AD201的兩側(cè);
-電樞A201與檢測(cè)元件S201相串聯(lián)后再與電源并聯(lián);
-激磁控制開關(guān)FS201對(duì)主動(dòng)元件AD201控制并作基本激磁電流選擇，包括接受電控界面或人工控制，以便制成控速或在運(yùn)轉(zhuǎn)中加大激磁作動(dòng)能回收的發(fā)電制動(dòng)。
圖2的動(dòng)作特性如下當(dāng)電樞電流過小時(shí)，檢測(cè)元件S101所檢測(cè)的電流信號(hào)亦較小，主動(dòng)元件AD201呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，此時(shí)磁場(chǎng)電流強(qiáng)度與分激磁場(chǎng)繞組WF201及所串聯(lián)的輔助磁場(chǎng)繞組WF202的阻抗值成反比，基本激磁電流可維持電樞轉(zhuǎn)速在其反電動(dòng)勢(shì)(EMF)與電源相互平衡的轉(zhuǎn)速上限;當(dāng)其負(fù)載漸漸增加時(shí)，磁場(chǎng)因主動(dòng)元件AD201的阻抗降低而激磁電流漸漸增大，使得馬達(dá)產(chǎn)生類似串激馬達(dá)的性能;當(dāng)主動(dòng)元件AD201到達(dá)最低阻抗的飽和狀態(tài)時(shí)，磁場(chǎng)呈最大激磁狀態(tài)，而馬達(dá)呈類似分激的特性。
圖3為以外加阻抗Z301(如電阻或電感)代替圖2所示的輔助磁場(chǎng)繞組的實(shí)施例的示意圖，其主要構(gòu)成包括-阻抗Z301為電阻性或電感性或電容性或具有混合性質(zhì)的阻抗，且與分激磁場(chǎng)繞組WF301串聯(lián)并與主動(dòng)元件AD301并聯(lián);
-電樞A301與檢測(cè)元件S301相串聯(lián)后再與電源并聯(lián);
-激磁控制開關(guān)FS301為對(duì)主動(dòng)元件AD301控制作基本激磁電流選擇，包括接受電控界面或人工控制，以形成控速或在運(yùn)轉(zhuǎn)中加大激磁作動(dòng)能回收的發(fā)電制動(dòng)。
圖3的動(dòng)作特性如下當(dāng)電樞電流過小時(shí)，檢測(cè)元件S301所檢知的電流信號(hào)也較小，主動(dòng)元件AD301呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，此時(shí)磁場(chǎng)電流強(qiáng)度與分激磁場(chǎng)繞組WF301所串聯(lián)的阻抗Z301的阻抗值成反比，以便基本激磁電流可維持電樞轉(zhuǎn)速在其反電動(dòng)勢(shì)(EMF)與電源相互平衡的轉(zhuǎn)速上限;當(dāng)其負(fù)載漸漸增加時(shí)，磁場(chǎng)因主動(dòng)元件AD301的阻抗降低而激磁電流漸漸增大，使馬達(dá)產(chǎn)生類似串激馬達(dá)的性能;當(dāng)主動(dòng)元件AD301到達(dá)最低阻抗的飽和狀態(tài)時(shí)，磁場(chǎng)呈最大激磁狀態(tài)，而馬達(dá)呈類似分激的特性。
本發(fā)明除了單機(jī)構(gòu)成外，還進(jìn)一步包括兩機(jī)交叉互鎖以達(dá)成同步或比例運(yùn)轉(zhuǎn)的功能，其特征在于依靠第一組馬達(dá)的電樞負(fù)載電流值的檢知以正比控制相鄰馬達(dá)(往前或往后皆可)的磁場(chǎng)電流值，以及根據(jù)最終馬達(dá)的電樞電流值的檢知以正比控制第一組馬達(dá)的磁場(chǎng)，使馬達(dá)組呈同步或近似同步或作比例運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。
圖4為由兩組馬達(dá)構(gòu)成互鎖的具可控動(dòng)態(tài)特性直流馬達(dá)及其電路裝置的線路圖，其主要構(gòu)成包括-第一馬達(dá)組的分激磁場(chǎng)繞組WF401和輔助磁場(chǎng)繞組WF411同極性相互串聯(lián)，其輔助磁場(chǎng)繞組WF411并于主動(dòng)元件AD401在兩側(cè)并聯(lián);電樞A401與檢測(cè)元件S401相互串聯(lián)后再于電源并聯(lián);
-第二馬達(dá)組的分激磁場(chǎng)繞組WF402和輔助磁場(chǎng)繞組WF412同極性相互串聯(lián)，其輔助磁場(chǎng)繞組WF412并于主動(dòng)元件AD402在兩側(cè)并聯(lián);電樞A402與檢測(cè)元件S402相串聯(lián)后再于電源并聯(lián);
-上述第一馬達(dá)組電樞A401所串聯(lián)的檢測(cè)元件S401的檢測(cè)信號(hào)是傳送給操控第二馬達(dá)組磁場(chǎng)繞組的主動(dòng)元件AD402的;第二馬達(dá)組電樞A402所串聯(lián)的檢測(cè)元件S402的檢測(cè)信號(hào)是發(fā)送給操控第一馬達(dá)組磁場(chǎng)繞組之主動(dòng)元件AD401而形成互鎖;
-上述互鎖電路的控制包括其中一組馬達(dá)因負(fù)載加大而電樞轉(zhuǎn)速減低及電流加大時(shí)，與其電樞串聯(lián)的檢測(cè)元件信號(hào)將加大，進(jìn)而控制另一組馬達(dá)磁場(chǎng)繞組所串聯(lián)的主動(dòng)元件的阻抗降低，加強(qiáng)磁場(chǎng)激磁電流，使得另一組馬達(dá)電樞的轉(zhuǎn)速因磁場(chǎng)磁通加強(qiáng)而使馬達(dá)電樞同時(shí)降低轉(zhuǎn)速;
-上述兩馬達(dá)磁場(chǎng)的輔助繞組WF411及WF412可根據(jù)需要決定是否設(shè)置;或由其他電阻性或電感性或電容性或具有混合性質(zhì)的阻抗元件所取代;
-通過激磁控制開關(guān)FS401及FS402分別控制兩馬達(dá)磁場(chǎng)繞組所串聯(lián)的主動(dòng)元件AD401及AD402，使兩馬達(dá)間可磁場(chǎng)基本強(qiáng)度不同而作比例運(yùn)轉(zhuǎn)，其動(dòng)能回授功能也同前面所述。
前述圖1至4的實(shí)施例應(yīng)用于復(fù)激馬達(dá)除特性bc段斜率不同外，其余特性均相同。
本發(fā)明揭示了一種具有可控動(dòng)態(tài)特性直流分激(或復(fù)激)馬達(dá)及其電路裝置，此項(xiàng)馬達(dá)具有類似串激馬達(dá)負(fù)載轉(zhuǎn)矩與速度有關(guān)的特性，但其具有上限速度，且具有分激馬達(dá)負(fù)載特性的下限速度，而其類似的串激特性則因磁場(chǎng)激磁電流較小，具有的分激馬達(dá)較佳效率作為控制及動(dòng)能回收操控的性能尤為突出，除單機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)外，并可兩機(jī)互鎖作同步或比例運(yùn)轉(zhuǎn)，其功能優(yōu)越，創(chuàng)思新穎實(shí)用。
權(quán)利要求
1.一種具有可控動(dòng)態(tài)特性直流分激(或復(fù)激)馬達(dá)及其電路裝置主要包括具有一組基本激磁電流的分激磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)并隨電樞負(fù)載電流的增加而加大，以便產(chǎn)生近似串激馬達(dá)的特性，而且在到達(dá)最大設(shè)定值后，停止增加磁場(chǎng)激磁電流，以產(chǎn)生近似分激馬達(dá)的特性，其特征在于其主要構(gòu)成包括-主分激磁場(chǎng)繞組WF101且于主動(dòng)元件AD101串聯(lián)后與電源并聯(lián)；-主動(dòng)元件AD101是具有前置放大固態(tài)開關(guān)元件的含功率晶體管、閘流管等元件所構(gòu)成，其中功率晶體管供適用于直流或脈動(dòng)直流，閘流體則可控制具有過零點(diǎn)的截波直流電源；-激磁控制開關(guān)FS101是用來控制主動(dòng)元件AD101作基本激磁電流的選擇，包括接受電控界面或人工控制，以構(gòu)成控速或在運(yùn)轉(zhuǎn)中加大激磁作動(dòng)能回收的發(fā)電制動(dòng)；-直流電機(jī)電樞A101可外接雙擲正反轉(zhuǎn)開關(guān)，并與電樞電流檢測(cè)元件S101串聯(lián)后與直流電源并聯(lián)；-檢測(cè)元件S101由串激繞組或降壓電阻(或電抗線圈)構(gòu)成，以提供與電樞電流值相對(duì)應(yīng)的參考信號(hào)驅(qū)動(dòng)主動(dòng)元件AD101，其控制關(guān)系為當(dāng)電樞電流隨互截增大時(shí)，參考信號(hào)愈強(qiáng)，而主動(dòng)元件AD101的阻抗愈低，增加對(duì)磁場(chǎng)WF101的激磁電流以提高輸出轉(zhuǎn)矩；上述電機(jī)具有速度上限、分激特性的下限以及其上下限之間具有串激特性；其動(dòng)作特性如下當(dāng)電流流入電樞A101時(shí)，電樞由于與磁場(chǎng)的作用關(guān)系將構(gòu)成通過檢測(cè)元件組S101的檢測(cè)信號(hào)控制的主動(dòng)元件AD101，并進(jìn)一步操控磁場(chǎng)WF101，形成可控動(dòng)態(tài)特性的直流馬達(dá)；此外，其動(dòng)態(tài)特性與原串激馬達(dá)特性曲相比，通過分激磁場(chǎng)繞組所具有的基本磁場(chǎng)形成具有一被限制的速度上限ab特性段，由于電樞電流檢測(cè)元件S101檢測(cè)及控制主動(dòng)元件AD101進(jìn)而使磁場(chǎng)電流隨電樞電流增減，以構(gòu)成近似串激馬達(dá)特性的bc工作段，以及在磁場(chǎng)因飽和或被限制而不再增加激磁后呈現(xiàn)近似分激馬達(dá)特性的cd工作段。
2.如權(quán)利要求1所述的具有可控動(dòng)態(tài)特性的直流分激(或復(fù)激)馬達(dá)及其電路裝置，其特征在于進(jìn)一步為主動(dòng)元件與磁場(chǎng)繞組WF201同極性輔助磁場(chǎng)繞組WF202并聯(lián)，其主要構(gòu)成包括-分激磁場(chǎng)繞組WF201與輔助磁場(chǎng)繞組WF202同極性相互串聯(lián)，其輔助磁場(chǎng)繞組并與主動(dòng)元件AD201兩側(cè)并聯(lián);-電樞A201與檢測(cè)元件S201相串聯(lián)，并與電源并聯(lián);-激磁控制開關(guān)FS201對(duì)主動(dòng)元件AD201進(jìn)行控制并作基本激磁電流選擇，包括接受電控界面或人工操控，以形成控速或在運(yùn)轉(zhuǎn)中加大激磁作動(dòng)能回收的發(fā)電制動(dòng);其動(dòng)作特性如下當(dāng)電樞電流過小時(shí)，檢測(cè)元件S101所檢測(cè)電流信號(hào)也較小，主動(dòng)元件AD201呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，此時(shí)磁場(chǎng)電流強(qiáng)度與分激磁場(chǎng)繞組WF201及所串聯(lián)輔助磁場(chǎng)繞組WF202的阻抗值成反比，這樣基本激磁電流可維持電樞轉(zhuǎn)速在其反電勢(shì)(EMF)與電源相互平衡的轉(zhuǎn)速上限;當(dāng)其負(fù)載漸漸增加時(shí)，磁場(chǎng)因主動(dòng)元件AD201的阻抗降低而激磁電流漸漸增大，使馬達(dá)產(chǎn)生類似串激馬達(dá)的性能;當(dāng)主動(dòng)元件AD201到達(dá)最低阻抗的飽和狀態(tài)時(shí)，磁場(chǎng)呈最大激磁狀態(tài)，而馬達(dá)呈類似分激的特性。
3.如權(quán)利要求1所述的具可控動(dòng)態(tài)特性直流分激(或復(fù)激)馬達(dá)及其電路裝置，其特征在于進(jìn)一步為以外加阻抗Z301(如電阻或電感)代替輔助磁場(chǎng)繞組，其主要構(gòu)成包括-阻抗Z301為電阻性或電感性或電容性或具有混合性質(zhì)的阻抗，并與分激磁場(chǎng)繞組WF301串聯(lián)后再與主動(dòng)元件AD301并聯(lián);-電樞A301與檢測(cè)元件S301相互串聯(lián)后再于電源并聯(lián);-激磁控制開關(guān)FS301為對(duì)主動(dòng)元件AD301控制并作基本激磁電流選擇，包括接受電控界面或人工操控，以形成控速或在運(yùn)轉(zhuǎn)中加大激磁作動(dòng)能回收的發(fā)電制動(dòng);其動(dòng)作特性如下當(dāng)電樞電流過小時(shí)，檢測(cè)元件S301所檢測(cè)的電流信號(hào)也較小，且主動(dòng)元件AD301呈高阻抗?fàn)顟B(tài)，此時(shí)磁場(chǎng)電流強(qiáng)度與分激磁場(chǎng)繞組WF301及所串聯(lián)的阻抗Z301的阻抗值成反比，這樣基本激磁電流可維持電樞轉(zhuǎn)速在其反電勢(shì)(EMF)與電源相互平衡的轉(zhuǎn)速上限;當(dāng)其負(fù)載漸漸增加時(shí)，磁場(chǎng)因主動(dòng)元件AD301的阻抗降低而激磁電流漸漸增大，使馬達(dá)產(chǎn)生類似串激馬達(dá)的性能;當(dāng)主動(dòng)元件AD301到達(dá)最低阻抗的飽和狀態(tài)時(shí)，磁場(chǎng)呈最大激磁狀態(tài)，而馬達(dá)呈類似分激的特性。
4.如權(quán)利要求1所述的具可控動(dòng)態(tài)特性直流分激(或復(fù)激)馬達(dá)及其電路裝置，其特征在于除單機(jī)構(gòu)成外，并進(jìn)一步包括兩機(jī)交叉互鎖以形成同步或比例運(yùn)轉(zhuǎn)的功能，其特征在于通過第一組馬達(dá)的電樞負(fù)載電流值的檢測(cè)值以正比控制相鄰的馬達(dá)(往前或往后皆可)的磁場(chǎng)電流值，以及通過最終馬達(dá)電樞電流值的檢測(cè)以正比控制第一組馬達(dá)的磁場(chǎng)，使馬達(dá)組呈同步或近似同步或作比例運(yùn)轉(zhuǎn)，主其主構(gòu)成包括-第一馬達(dá)組的分激磁場(chǎng)繞組WF401和輔助磁場(chǎng)繞組WF411同極性相互串聯(lián)，其輔助磁場(chǎng)繞組WF411與主動(dòng)元件AD401在兩側(cè)并聯(lián);電樞A401與檢測(cè)元件S401相串聯(lián)后再與電源并聯(lián);-第二馬達(dá)組的分激磁場(chǎng)繞組WF402和輔助磁場(chǎng)繞組WF412同極性相互串聯(lián)，其輔助磁場(chǎng)繞組WF412與主動(dòng)元件AD402在兩側(cè)并聯(lián);電樞A402與檢測(cè)元件S402相串聯(lián)后再與電源并聯(lián);-上述第一馬達(dá)組電樞A401所串聯(lián)的檢測(cè)元件S401的檢測(cè)信號(hào)控制第二馬達(dá)組磁場(chǎng)繞組的主動(dòng)元件AD402;第二馬達(dá)組電樞A402所串聯(lián)的檢測(cè)元件S402的檢測(cè)信號(hào)去控制第一馬達(dá)組磁場(chǎng)繞組的主動(dòng)元件AD401而形成互鎖;-上述互鎖電路的控制包括其中一組馬達(dá)因負(fù)載加大而電樞轉(zhuǎn)速減低和電流加大時(shí)，與其電樞串聯(lián)的檢測(cè)元件信號(hào)將加大，進(jìn)而控制另一組馬達(dá)磁場(chǎng)繞組所串聯(lián)的主動(dòng)元件的阻抗降低，進(jìn)而加強(qiáng)磁場(chǎng)激磁電流，而使另一組馬達(dá)電樞轉(zhuǎn)速因磁場(chǎng)磁通加強(qiáng)，而使馬達(dá)電樞同時(shí)降低轉(zhuǎn)速;-上述兩個(gè)馬達(dá)磁場(chǎng)輔助繞組WF411與WF412可根據(jù)需要決定是否設(shè)置;或以其他電阻性或電感性或電容性或具有混合性質(zhì)的阻抗元件所代替;-通過激磁控制開關(guān)FS401和FS402分別控制兩馬達(dá)磁場(chǎng)繞組所串聯(lián)的主動(dòng)元件AD401及AD402，使兩馬達(dá)間可因磁場(chǎng)基本強(qiáng)度不同而作比例運(yùn)轉(zhuǎn)及動(dòng)能回授。
全文摘要
一種具有可控動(dòng)態(tài)特性直流分激(或復(fù)激)馬達(dá)及其電路裝置，主要具有一組基本激磁電流的分激磁場(chǎng)，隨電樞負(fù)載電流的增加，磁場(chǎng)電流增大，以產(chǎn)生近似串激馬達(dá)的特性，以及在到達(dá)最大設(shè)定值后停止增加磁場(chǎng)激磁電流，以產(chǎn)生近似分激馬達(dá)的特性；本發(fā)明除單機(jī)構(gòu)成外，還可進(jìn)一步包括兩機(jī)交叉互鎖以達(dá)成同步或比例運(yùn)轉(zhuǎn)。其特征在于根據(jù)第一組馬達(dá)的電樞負(fù)載電流值的檢測(cè)以正比控制相鄰的馬達(dá)的磁場(chǎng)電流值，以及根據(jù)最終馬達(dá)的電樞電流值的檢知以正比控制第一組馬達(dá)的磁場(chǎng)。
文檔編號(hào)H02P7/282GK1077319SQ9210269
公開日1993年10月13日 申請(qǐng)日期1992年4月11日 優(yōu)先權(quán)日1992年4月11日
發(fā)明者楊泰和 申請(qǐng)人:楊泰和