CN104577987B - 自保护电动机 - Google Patents

Abstract

本发明是一种自保护电动机，它是采用齿漏磁场产生的齿漏磁势，通过耦合线圈转换为电势输出，其输出电势的特性是跟随电源电压的升高而增大，电源电压的降低而减小，跟随电动机负载的减轻而增大，电动机负载的加重而减小，根据电势这一特性作为解决其技术问题的技术方案，具体实施方法是将故障电势划分成：过电压故障电势为“峰值”；过载故障电势为“等于零”；堵转故障电势为“小于零”，然后使用电势的故障信息，去实施制造保护装置，这种保护装置，具有过电压、低电压、单相起动、单相运行、过载、堵转保护和报警功能，把这种保护装置与电动机融为一体，构成有防御外来入侵故障伤害的自保护电动机，这种自保护电动机对堵转保护特别有效，不用再依赖外加保护装置进行保护，产品具备了实行三包承诺。

Description

自保护电动机

技术领域

本发明是一种自保护电动机。因为电动机的定子绕组通电后，会使齿内建立齿漏磁场，齿漏磁场产生的齿漏磁势，通过耦合线圈转换成齿漏电势(以下简称电势)输出，其输出的电势是“与电源电压成正比，与电动机负载成反比”，利用电势的这种特性来实现的保护装置，有防御外来入侵故障对电动机伤害的功能，使用这种保护装置与电动机结合为一体，构成了自保护电动机。属电动机技术领域。

背景技术

电动机是不执行三包的产品，这是被社会所默认，因为电动机的损坏，责任不完全都是出自其电动机本身。历史上很少有文献祥细记载电动机使用寿命的报道，因为电动机在使用过程中，很难确定其因故障而损坏的时间，因此无法认定电动机使用寿命。目前一台合格的电动机，无法做到像其他产品一样实行三包，原因是质量上乘的电动机也无法抗拒外来入侵故障伤害，由此可知，电动机损坏不完全取决于电动机的质量，在于电动机本身没有防御外来入侵故障伤害的功能。由于电动机本身不能防御外来入侵故障造成的伤害，因此决定了电动机无法实现产品三包任务的承诺。

外来入侵故障对电动机的伤害大致有：1、由电网造成的低电压和过电压故障；2、由电源线路造成的单相起动和单相运行故障；3、由机器造成的过载和堵转故障，从这些故障中不难发现电动机的损坏，绝大部分是由这些外来入侵故障所产生。

电动机的外来入侵故障归纳起来有低电压、过电压、单相起动、单相运行、过载和堵转故障，在这些故障中，堵转是一种最为严重的电动机过载故障，且堵转故障产生比较突然，很难预测和防范，还有可能从单相故障或低电压故障转变为堵转故障，造成对电动机很大伤害，到目前为止，尚未发现对堵转保护有从根本上解决的办法，所以堵转保护曾经被认为是世界难题，目前对堵转保护唯一的办法是提高过载保护的灵敏度，尽量减少堵转故障给电动机造成伤害，但只能减少而不能杜绝。

为了减少这些外来入侵故障对电动机造成的伤害，市场上有多种保护装置出售，目前出售的保护装置的保护方法出自于电流、电压、温度，例一：热继电器，它是以电动机的电流通过热继电器的发热元件，以发热元件热胀冷缩原理来实现的保护装置，由于从电流转变为热元件的温度，要有一定时间过程，需待温度稳定以后热元件才能发挥保护作用，因此有些故障是可以得到保护，有些故障则得不到保护，其效果是介于可以保护与不可以保护之间。例二：单相保护器，其故障信息来自电源断相后的电位偏移，它能够灵敏快速排除故障，但它只对电源所产生的单相故障有效，保护功能单一。例三：埋设热敏电阻保护方法，是利用热敏电阻的温度开关特性，用来对电动机过热进行保护，但要等电动机超过温昇时才会有效果。由于现有保护装置的保护功能不够完善，因此有使用多种保护装置来保护同一台电动机案例，也有采取综合保护装置，这显然提高了保护成本和增加复杂程度。总体分析，这些保护装置的保护信息取样都不是来自电动机本身，只是电动机附加保护装置，目前对电动机保护也只能依赖这些附加保护装置来实现。

另有，于1996年7月18日申请，1998年10月21日授权公告的ZL96110554.2自保护电动机，是以涡流磁场产生的涡流磁势通过感应线圈转换成涡流电势来实现的保护装置，它有很好保护特性，但没有把过载与堵转故障信息区分开来，运行信息偏窄，造成可靠性较差，也未曾提出过电压和低电压保护方案，专利审查时只按照保护器来审查，未协及自保护电动机实质，遗憾的是尚未得到开发应用。

由于现有保护装置的保护功能不够完善，且保护装置与电动机分立设置，所以导致产品无法实行三包的缺陷，因此电动机使用寿命也就无法体现，为了真实体现电动机使用寿命，是否可以构思一种有防御外来入侵故障功能的电动机，来完成电动机以质量实行三包承诺。

发明内容

本发明是一种自保护电动机，它是以齿漏磁场产生的齿漏磁势，通过耦合线圈转换为电势输出，其输出的电势特性是“与电源电压成正比，与电动机负载成反比”，由于电势是跟随电源电压的高低与电动机负载的轻重变化而变化，因此利用电势的这种特性来实现的保护装置，具有过电压、低电压、单相起动、单相运行、过载、堵转保护和报警功能，应用这种保护装置与电动机结合为一体，而构成有自保护功能的电动机，这种自保护电动机，能够有效地防御外来入侵故障伤害，形成保护与电动机合一，尤其对堵转故障的保护准确无误，从而克服了现有保护装置的保护功能不够完善，保护装置与电动机分立设置，导致产品无法实行三包的缺陷。

解决其技术问题采用的技术方案是：自保护电动机包括自保护电动机主电路、齿漏磁势转换电路、电势传输与电势转换电路、电位检测与电位转换电路、信息执行电路、故障报警电路。

自保护电动机主电路是将自保护电动机定子的绕组与闸流菅一端连接，闸流菅另一端与电源开关一端连接，电源开关另一端与三相～380V电源连接。当自保护电动机定子的绕组通电后，齿内即建立齿漏磁场而产生齿漏磁势，齿漏“磁势”来自于自保护电动机本身，是外来入侵故障信息的来源。

齿漏磁势转换电路是将耦合线圈绕在自保护电动机定子二线槽之间的齿上面。当自保护电动机定子绕组通电后，会使齿内建立齿漏磁场而产生齿漏磁势，齿漏磁势由耦合线圈转换成电势，电势从耦合线圈二端输出，其输出电势是跟随电源电压的升高而增大，电源电压的降低而减小，跟随电动机负载的减轻而增大，电动机负载的加重而减小。

电势传输与电势转换电路是将耦合线圈输出的一端与分支电路里的过电压稳压管负极和调节电阻一端连接，调节电阻另一端和另一分支路里的门坎稳压管负极连接，耦合线圈另一端与负极电源连接。支路中的过电压稳压管正极与电阻一端和三极管基极连接，三极管集电极与电阻的一端连接，电阻的另一端与负导通三极管基极连接，负导通三极管发射极与电位转换三极管基极连接；另一分支路中的门坎稳压管正极与滤波电容正极和降压电阻的一端连接，降压电阻另一端和电阻一端与电位转换三极管基极连接。当过电压的电势传输到过电压稳压管负极时，过电压稳压管被击穿，使三极管基极呈高电势导通，导通后负导通三极管基极呈低电势亦导通，使电位转换三极管基极呈低电势截止，从而把基极的低电势转换成为过电压故障高电位从集电极输出。当电势经过调节电阻的调节，传输到门坎稳压管时，若门坎稳压管未被击穿而是截止的，则电位转换三极管基极呈低电势截止，从而把基极的低电势转换成为故障高电位从集电极输出；当电势经过调节电阻的调节，传输到门坎稳压管时，若门坎稳压管被击穿而导通，电势则经过降压电阻，使电位转换三极管基极呈高电势导通，从而把基极的高电势转换成为运行低电位从集电极输出。

电位检测与电位转换电路是将R·C延时电路中的电容正极、电阻一端与电位转换三极管集电极、放电二极管正极、信息转换三极管基极共同连接在一起，信息转换三极管发射极与复合三极管基极连接。当电位转换三极管集电极输出高电位时，经R·C电路3～7秒时间的检测，若信息转换三极管基极电位达到高电位时导通，则复合三极管集电极把信息转换三极管基极的高电位转换成为低电位故障信息输出；当电位转换三极管集电极输出低电位时，信息转换三极管基极呈低电位截止，复合三极管集电极则把信息转换三极管基极的低电位转换成为高电位运行信息从集电极输出。

信息执行电路是将复合三极管集电极与电阻一端连接，电阻另一端与执行三极管基极连接，执行三极管集电极与光耦合器输入端连接，光耦合器输出端的端子a1、a2，b1、b2，c1、c2对应闸流管触发极的端子a1′、a2′，b1′、b2′，c1′、c2′连接。当复合三极管集电极输出的是故障信息时，执行三极管基极呈低电位截止，关断光耦合器的负极电源，使闸流管失去触发信号而截止，自保护电动机便失去电源而停机；当复合三极管集电极输出的是运行信息时，执行三极管基极呈高电位导通，供给光耦合器负极电源，使闸流管获得触发信号而导通，自保护电动机获得三相～380V电源而正常运行。

故障报警电路是将复合三极管集电极与电阻一端连接，电阻另一端与故障电源开关三极管基极连接，故障电源开关三极管集电极与负极电源连接，发射极与报警电路连接；报警电路中脉冲回路的电阻、电容正极与电阻一端连接，电阻另一端与单晶体管发射极连接，单结体管第一基极与电阻一端连接，电阻另一端与三极管基极连接，三极管集电极与喇叭连接，喇叭另一端连接负极电源。故障报警是与故障停机同步进行，在故障停机的同一时间，故障电源开关三极管发射极输出负极电源，脉冲回路会产生脉冲信号，脉冲信号会从单结体管第一基极输出，三极管基极获得脉冲信号后则推动喇叭发出断续鸣叫声报警。

有益效果是：自保护电动机的保护信息出自于本身，它以电势“与电源电压成正比”的特性，完成了过电压和低电压保护，以电势“与电动机负载成反比”的特性，完成了单相起动、单相运行、过载、堵转保护，把保护与电动机合为一体，具备了有防御外来故障入侵功能的自保护电动机，它解除了对附加保护装置的依赖，同时解决了堵转保护难题，因而可以实现产品三包任务的承诺。另外一个特点是可以将不同规格的自保护电动机，统一输出一种标准电势与保护装置匹配，成为不同规格自保护电动机的通用保护装置。

附图说明

本发明附图说明：图1是自保护电动机原理图、图2是耦合线圈的绕线示意图、图3是双绕组耦合线圈的绕线示意图。

具体实施方式

本发明是一种自保护电动机。自保护电动机包括自保护电动机主电路、齿漏磁势转换电路、电势传输与电势转换电路、电位检测与电位转换电路、信息执行电路、故障报警电路。因为齿漏磁场产生齿漏磁势，齿漏磁势通过耦合线圈转换为电势，电势从耦合线圈输出，耦合线圈输出的电势特性是“与电源电压成正比，与电动机负载成反比”。电势“与电源电压成正比”的特性是跟随电源电压的升高而增大，电源电压的降低而减少，利用电源电压的升高或降低，可以完成过电压和低电压保护；电势“与电动机负载成反比”的特性是跟随电动机负载的减轻而增大，电动机负载加重而减少，利用电动机负载的减轻或加重，可以完成单相起动、单相运行、过载、堵转保护，因而使用电势与电源电压成正比，与电动机负载成反比的特性，制造出来的保护装置，具有过电压、低电压、单相起动、单相运行、过载、堵转保护和报警功能，这种保护装置与电动机融为一体，构成自保护电动机，这种自保护电动机能够有效地防御外来入侵故障伤害，尤其解决了堵转保护难题，从而克服了现有保护装置的保护功能不够完善，保护装置与电动机分立设置，导致产品无法实行三包的缺陷。以下结合附图作进一步说明：

一、图1与图2中，自保护电动机主电路：自保护电动机主电路是将自保护电动机3定子34的绕组33与闸流菅2一端连接，闸流菅2另一端与电源开关1一端连接，电源开关1另一端与三相～380V电源连接。当自保护电动通电后，齿内即建立齿漏磁场，由齿漏磁场产生齿漏磁势，齿漏磁势来自于自保护电动机3本身，是自保护电动机3防御外来入侵故障的信息来源，外来入侵故障信息从耦合线圈4将齿漏磁势转换成电势输出。

二、图1与图2中，齿漏磁势转换电路：漏磁势转换电路是将耦合线圈4绕在自保护电动机3定子34二线槽之间的齿32上面(耦合线圈的绕法有多种，电势特性与耦合线圈绕法有关)。当自保护电动机3定子34的绕组33通电运行时，齿32内会产生齿漏磁场而建立起齿漏磁势，齿漏磁势通过耦合线圈4转换成电势，电势从耦合线圈4二端输出，其输出的电势是与电源电压成正比，与电动机负载成反比，电势百分比参考数值如表1：

表1

从表1中得知，自保护电动机3在不同工作状态下的电势百分比(耦合线圈的绕法与设置的位置不同，电势的百分比亦有所不同，此表仅作参考)：运行的电势设它为100％时，堵转时电势只有运行时电势的20％，当过载或断相运行时电势有大幅度衰减，尤其断相的那一相电势接近堵转时电势；额定电压的电势设它为100％时，过电压电势大于120％，低电压电势小于85％。由此，从表1中显示出其电势是跟随电源电压的高低与电动机负载的轻重变化而变化，电势的这种变化，能够真实反映出外来入侵故障对电动机伤害的信息，利用外来入侵故障信息，可以完成有防御外来入侵故障伤害电动机的保护装置，因而具备了与电动机相结合的条件。

三、图1中，电势传输与电势转换电路：电势传输与电势转换电路是将耦合线圈4输出的一端与分支电路里的过电压稳压管5负极和调节电阻R一端连接，调节电阻R另一端与另一分支路里的门坎稳压管10负极连接，耦合线圈4输出的另一端与负极电源连接。支路中的过电压稳压管5正极与第一电阻6一端和三极管7基极连接，三极管7集电极与第二电阻8一端连接，第二电阻8另一端与负导通三极管9基极连接，负导通三极管9发射极与电位转换三极管14基极连接，三极管7发射极和第一电阻6另一端与负极电源连接，三极管7集电极通过电阻R₁与正极电源连接，负导通三极管9集电极通过电阻R₂与负极电源连接；另一支路的门坎稳压管10正极与滤波电容11正极和降压电阻12一端连接，降压电阻12另一端和第三电阻13一端与电位转换三极管14基极连接，滤波电容11负极和第三电阻13另一端与负极电源连接。电势在传输过程中从表1得知，电势是跟随电源电压与电动机负载变化而变化，将电源电压与电动机负载变化所产生的不同电势，以稳压管(也可以用降压电阻)的工作参数为基准来分类：(一)过电压稳压管5的击穿电势定为“峰值”；(二)过电压稳压管5的截止电势定为“最大值”；(三)门坎稳压管10的击穿电势定为“大于零”；(四)门坎稳压管10的截止电势定为“等于零”；(五)堵转电势定为“小于零”五种类别，这五种不同类别的电势，在电动机运行与故障之间的电势关係见表2：

表2

编号

名称

峰值

等于零

小于零

大于零

最大值

1

过电压

√

2

低电压

√

√

3

单相起动

√

4

单相运行

√

√

5

过载

√

6

堵转

√

7

运行

√

√

从表2中得知，一种故障的发生，可能显示出二种不同的电势，例如，单相运行故障，就可能出现等于零或小于零二种电势，因为单相运行故障发生后，由于功率的降低，导致出现过载故障电势，也可能因负载过重而转变为堵转故障电势。低电压故障与单相运行故障相似。

从表2中显示出，故障和运行时的电势是：“峰值”是过电压时的故障电势；“等于零”包括低电压时发生的过载故障电势、单相运行时发生的过载故障电势、负载过重时发生的过载故障电势，总的称它为过载故障电势；“小于零”包括低电压时发生的堵转故障电势、单相运行时发生的堵转故障电势、单相起动时发生的堵转故障电势、负载超重时发生的堵转故障电势，总的称它为堵转故障电势；“大于零”是运行时的下限电势；“最大值”是运行时的上限电势，以上电势对应的故障和运行电势可以简化为①“峰值”是过电压故障电势、②“等于零”是过载故障电势、③“小于零”是堵转故障电势、④“大于零”是运行下限电势、⑤“最大值”是运行上限电势共五类。

上述五类电势转换成电位的过程是：

过电压故障：当电网发生过电压故障时，电势达到峰值，过电压稳压管5被击穿，三极管7基极呈高电势而导通，导通后从集电极输出低电势，经第二电阻8使负导通三极管9基极呈低电势导通，导通后使电位转换三极管14基极呈低电势而截止，从而把电位转换三极管14基极的低电势转换成过电压故障高电位从集电极输出。

低电压故障：当电网发生低电压故障时，其电势等于零，但因电压的降低，使电动机的功率改变而可能产生堵转故障，导致电势小于零，所以低电压故障发生后的电势可能是等于零或小于零，因电势等于零或小于零，导致门坎稳压管10截止，使电位转换三极管14基极从第三电阻13获取低电势而截止，从而把电位转换三极管14基极的低电势转换成低电压故障高电位从集电极输出。

单相起动故障：当电网发生单相起动故障时，电动机无法启动，处于堵转状态，其电势小于零，门坎稳压管10截止，使电位转换三极管14基极从第三电阻13获取低电势而截止，从而把电位转换三极管14基极的低电势转换成单相起动故障高电位从集电极输出。

单相运行故障：当电网发生单相运行故障时，电动机处于过载状态，其电势等于零，也可能会因负载过重而转变为堵转故障，导致电势小于零，所以单相运行故障发生后的电势可能是等于零或小于零，因电势等于零或小于零，导致门坎稳压管10截止，使电位转换三极管14基极从第三电阻13获取低电势而截止，从而把电位转换三极管14基极的低电势转换成单相运行故障高电位从集电极输出。

过载故障：当发生过载故障时，其电势等于零，门坎稳压管10截止，使电位转换三极管14基极从第三电阻13获取低电势而截止，从而把电位转换三极管14基极的低电势转换成过载故障高电位从集电极输出。

堵转故障：当发生堵转故障时，其电势小于零，门坎稳压管10截止，使电位转换三极管14基极从第三电阻13获取低电势而截止，从而把电位转换三极管14基极的低电势转换成堵转故障高电位从集电极输出。

运行：正常运行时，其电势是在大于零和最大值之间，大于零是门坎稳压管10击穿电势，最大值是过电压稳压管5截止电势，运行电势控制在门坎稳压管10击穿电势和过电压稳压管5截止电势范围。当调节电阻R输出端电势大于零时，将门坎稳压管10击穿，门坎稳压管10被击穿后，电势由滤波电容11滤波，经降压电阻12使电位转换三极管14基极呈高电势导通；随着电源电压的变化，调节电阻R入输端电势达到过电压稳压管5击穿电势，但尚未击穿之前，仍处于截止状态下，其电势是最大值，维持门坎稳压管10的击穿电势，把运行电势控制在大于零和最大值电势之间，免除受电源电压上下波动而影响电势的正常运行，保持电位转换三极管14基极呈高电势导通，从而把电位转换三极管14基极的高电势转换成正常运行低电位从集电极输出。

由上述得知，电势转换成电位过程中，电势被分为二种，一种是故障电势，另一种是运行电势。故障电势有峰值、等于零、小于零三种，这三种电势，均由电位转换三极管14基极的低电势转换成故障高电位从集电极输出；运行电势有大于零、最大值二种，这二种电势，均由电位转换三极管14基极的高电势转换成运行低电位从集电极输出，其结果是由电位转换三极管14基极的多种电势，经转换后，从电位转换三极管14集电极输出只有高电位和低电位二种电位。

四、图1中，电位检测与电位转换电路：电位检测与电位转换电路是将R·C延时电路中的延时电容16正极、第四电阻17一端与电位转换三极管14集电极、放电二极管15正极、信息转换三极管18基极共同连接在一起，信息转换三极管18发射极与复合三极管19基极连接；第四电阻17另一端和放电二极管15负极与正极电源连接，延时电容16负极和复合三极管19发射极与负极电源连接，信息转换三极管18和复合三极管19的集电极通过电阻R3、R4与正极电源连接。电位检测是针对电位转换三极管14集电极输出的高电位或低电位来进行检测，经检测后的电位将由复合三极管19集电极转换成故障信息或运行信息输出，其检测原因是因为电动机起动时的电势与堵转所产生的电势相同，但不同之处是起动电势是从故障电势逐步转变为运行电势，而故障电势则为永存，为了区别起动电势与堵转电势，所以采取R·C延时来解决，R·C延时时间规定在3～7秒(延时的时间以不伤害电动机为原则)。电位检测与电位转换过程是：当电位转换三极管14集电极输出高电位时，因受到延时电容16限制而使电位不能突变，只有通过第四电阻17对延时电容16进行充电，充电时间超过规定3～7秒，故障仍未解除，信息转换三极管18基极电位上升到高电位时导通，在复合三极管19集电极就会输出低电位，从而把电位转换三极管14集电极输出的高电位转换为低电位故障信息由复合三极管19集电极输出；若充电时间在规定的3～7秒范围内，故障已经解除，信息转换三极管18基极则达不到高电位而截止，复合三极管19集电极就会输出高电位，从而把电位转换三极管14集电极输出的低电位转换为高电位运行信息由复合三极管19集电极输出，因此，电位转换三极管14集电极输出的高电位或低电位，经过R·C电路的检测后，由信息转换三极管18转换，将从复合三极管19集电极输出故障信息或运行信息。二极管15是延时电容16的放电通道，起电位复原作用。

五、图1中，信息执行电路：信息执行电路是将复合三极管19集电极与第五电阻20一端连接，第五电阻20另一端与执行三极管22基极连接，执行三极管22集电极与光耦合器24输入端连接，光耦合器24的输出端的端子a1、a2，b1、b2，c1、c2与对应闸流管2触发极的端子a1′、a2′，b1′、b2′，c1′、c2′连接；执行三极管22发射极与负极电源连接，光耦合器24另一输入端与第七电阻23一端连接，第七电阻23另一端与正极电源连接。当复合三极管19集电极输出运行信息时，执行三极管22基极从第五电阻20获高电位导通，执行三极管22导通后从集电极输出负极电源给光耦合器24，光耦合器24获电后产生触发信号，触发信号使闸流管2导通，闸流管2导通后，自保护电动机3获得三相～380V电源步入正常运行；当复合三极管19集电极输出故障信息时，执行三极管22基极呈现低电位截止，光耦合器24失去负电极电源而停止工作，闸流管2则因无触发信号而关断三相交流380^V电源，自保护电动机3脱离电源停机而得到保护。

六、图1中，故障报警电路：故障报警电路是将复合三极管19集电极与第六电阻21一端连接，第六电阻21另一端与故障电源开关三极管25基极连接，故障电源开关三极管25集电极与负极电源连接，故障电源开关三极管25发射极与报警电路连接；报警电路中脉冲回路的第八电阻26一端、脉冲电容27正极通过电阻R5与单结晶体管28发射极连接，单结晶体管28第一基极与第九电阻29一端连接，第九电阻29另一端与三极管30基极连接，三极管30集电极与喇叭31一端连接，喇叭31另一端和第八电阻26另一端与正极电源连接，三极管30发射极经电阻R6和脉冲电容27负极与故障电源开关三极管25发射极连接。故障报警是与故障停机同步进行，在故障停机的同一时间，复合三极管19集电极输出故障信息，使故障电源开关三极管25基极呈低电位导通，导通后从故障电源开关三极管25发射极向报警电路供给负极电源，报警电路获电后，脉冲回路第八电阻26与脉冲电容27对单结晶体管28发射极的充放电而形成脉冲信号，脉冲信号由单结晶管28第一基极输出，三极管30基极接收到脉冲信号后，喇叭31会断续鸣叫报警音响。音响效果可调第八电阻26阻值可获得不同声音。

图3是双绕组耦合线圈的绕线示意图，它是将双绕组耦合线圈35绕在自保护电动机3定子34二线槽之间的齿32上面。双绕组耦合线圈35的中心点与地线连接，双绕组耦合线圈35一端与过电压稳压管5的一端连接，双绕组耦合线圈35另一端与调节电阻R一端连接，调节电阻R另一端与门坎稳压管10的负极连接。双绕组耦合线圈35的磁势转换成电势原理，与耦合线圈4的磁势转换成电势的原理相同。

参照图1和照图2，叙述自保护电动机3的运行和处理外来入侵故障的过程：

(一)自保护电动机3运行的过程：从表2中得知“大于零”和“最大值”是运行电势。当合上电源开关1，此时R·C延时电路中的第四电阻17对延时电容16进行充电，同时，执行三极管22基极从第五电阻20获高电位导通，执行三极管22导通后从集电极输出负极电源给光耦合器24，光耦合器24获电后产生触发信号，触发信号触发闸流管2而导通，闸流管2导通后使自保护电动机3获得三相～380V电源开始启动，此时齿32建立齿漏磁场产生齿漏磁势，齿漏磁势由耦合线圈4转换成电势输出，使门坎稳压管10负极电势大于零而被击穿，电势经降压电阻12，让电位转换三极管14基极呈高电势导通，导通后，把基极高电势转换成低电位从集电极输出，并清除掉R·C延时电路中的延时电容16充电后的电位，使信息转换三极管18基极呈低电位截止，信息转换三极管18截止后把基极的低电位转换成运行信息从复合三极管19集电极输出，复合三极管19集电极输出的运行信息维持执行三极管22基极呈高电位导通，自保护电动机3步入正常运行。在自保护电动机3步入正常运后，随时都有产生负载减少或电压升高可能，负载的减少和电压的升高，都会使电势增大，因此正常运行电势应控制在“大于零”与“最大值”区间，大于零是指门坎稳压管10击穿电势，最大值是指过电压电压稳压管5截止电势。

(二)自保护电动机3对外来入侵故障的处理的过程：外来入侵故障，可能发生在自保护电动机3启动之时，也可能发生在自保护电动机3运行之中，从表2中得知“峰值”是过电压故障电势；“等于零”是过载故障电势；“小于零”是堵转故障电势。当合上电源开关1时，执行三极管22基极从第五电阻20获高电位导通，执行三极管22导通后从集电极输出负极电源给光耦合器24，光耦合器24获电后产生触发信号，触发信号触发闸流管2而导通，闸流管2导通后使自保护电动机3获得三相～380V电源开始启动，随即齿32建立齿漏磁场产生齿漏磁势，齿漏磁势由耦合线圈4转换成电势输出，此时无论在启动时或运行中如遇以下故障电势：(1)如遇到“峰值”过电压故障电势时，过电压稳压管5被击穿，三极管7基极呈高电势而导通，导通后从集电极输出低电势，经第二电阻8使负导通三极管9基极呈低电势导通，导通后使电位转换三极管14基极呈低电势；(2)如遇到“等于零”过载故障电势时，门坎稳压管10因电势等于零而截止，使电位转换三极管14基极从第三电阻13获取低电势；(3)如遇到“小于零”堵转故障电势时，门坎稳压管10因电势小于零而截止，使电位转换三极管14基极从第三电阻13获取低电势。由于，峰值、等于零、小于零的故障电势发生后，电位转换三极管14基极都呈低电势，因此使电位转换三极管14基极呈低电势而截止，从而把电位转换三极管14基极的低电势转换成高电位从集电极输出，但是，电位转换三极管14集电极输出的高电位，因受到延时电容16限制而使电位不能突变，只有通过第四电阻17对延时电容16进行充电，若超过规定3～7秒时间，故障仍未解除，信息转换三极管18基极电位上升到高电位时，使信息转换三极管18基极呈高电位导通，复合三极管19集电极则输出故障信息，使执行三极管22基极呈现低电位截止，因执行三极管22截止而关闭光耦合器24的负电极电源，光耦合器24因失去负电极电源而停止工作，闸流管2则因失去触发信号而截止，关闭三相～380V电源，自保护电动机3脱离电源停机而得到保护。自保护电动机3脱离电源与故障报警同步进行，当复合三极管19集电极输出故障信息时，故障电源开关三极管25基极呈低电位导通，导通后从电源开关三极管25发射极向报警电路供给负极电源，报警电路获电后，由第八电阻26、脉冲电容27、单结晶体管28组成的脉冲回路即产生脉冲信号，脉冲信号由单结晶管28第一基极输出，三极管30基极接收到脉冲信号后，脉冲信号导通三极管30，使喇叭31发出断续鸣叫报警音响。

根据以上所述，电动机若无自保护功能，其质量再好，产品也无法自主实现三包，产品如要实现三包，唯一办法就必须要有能够防御外来入侵故障处理能力的电动机，但现有的电动机只有依靠外加保护装置进行保护，因此它失去了产品三包权益。自保护电动机采用齿漏磁场产生的齿漏磁势，通过耦合线圈转换成电势输出，其输出电势特性是“与电源电压成正比，与电动机负载成反比”以这种输出的电势特性作为解决其技术问题的技术方案，具体实施方法是将电势划分成：过电压故障电势为“峰值”；过载故障电势为“等于零”；堵转故障电势为“小于零”；运行电势为“大于零”和“最大值”，然后使用电势的故障信息，去实施制造保护装置，这种保护装置，具有过电压、低电压、单相起动、单相运行、过载、堵转保护和报警功能。制造这种保护装置的故障信息，完全出自于电动机本身，把这种保护装置与电动机融为一体，构成有防御外来入侵故障伤害的自保护电动机，这种自保护电动机对堵转保护特别有效，不再依靠外加保护装置进行保护，产品具备了实行三包承诺。

Claims (10)

1.一种自保护电动机，包括自保护电动机主电路、齿漏磁势转换电路、电势传输与电势转换电路、电位检测与电位转换电路、信息执行电路、故障报警电路，自保护电动机主电路是将自保护电动机3定子34的绕组33与闸流管2一端连接，闸流管2另一端与电源开关1一端连接，电源开关1另一端与三相～380V电源连接，其特征是：

A、齿漏磁势转换电路是将耦合线圈4绕在自保护电动机3定子34二线槽之间的齿32上面；

B、电势传输与电势转换电路是将耦合线圈4输出的一端与分支电路里的过电压稳压管5负极和调节电阻R一端连接，调节电阻R另一端与另一分支路里的门坎稳压管10负极连接，耦合线圈4输出的另一端与负极电源连接；

C、电位检测与电位转换电路是将R·C延时电路中的延时电容16正极、第四电阻17一端与电位转换三极管14集电极、放电二极管15正极、信息转换三极管18基极共同连接在一起，信息转换三极管18发射极与复合三极管19基极连接；

D、信息执行电路是将复合三极管19集电极与第五电阻20一端连接，第五电阻20另一端与执行三极管22基极连接，执行三极管22集电极与光耦合器24输入端连接，光耦合器24的输出端的端子a1、a2，b1、b2，c1、c2与对应闸流管2触发极的端子a1′、a2′，b1′、b2′，c1′、c2′连接；

E、故障报警电路是将复合三极管19集电极与第六电阻21一端连接，第六电阻21另一端与故障电源开关三极管25基极连接，故障电源开关三极管25集电极与负极电源连接，故障电源开关三极管25发射极与报警电路连接。

2.根据权利要求1所述的自保护电动机，其特征是：支路中的过电压稳压管5正极与第一电阻6一端和三极管7基极连接，三极管7集电极与第二电阻8一端连接，第二电阻8另一端与负导通三极管9基极连接，负导通三极管9发射极与电位转换三极管14基极连接，三极管7发射极和第一电阻6另一端与负极电源连接，三极管7集电极通过电阻R1与正极电源连接，负导通三极管9集电极通过电阻R2与负极电源连接。

3.根据权利要求1或权利要求2所述的自保护电动机，其特征是：另一支路的门坎稳压管10正极与滤波电容11正极和降压电阻12的一端连接，降压电阻12另一端和第三电阻13一端与电位转换三极管14基极连接，滤波电容11负极和第三电阻13另一端与负极电源连接。

4.根据权利要求1所述的自保护电动机，其特征是：第四电阻17另一端和放电二极管15负极与正极电源连接，延时电容16负极和复合三极管19发射极与负极电源连接，信息转换三极管18和复合三极管19的集电极通过电阻R3、R4与正极电源连接。

5.根据权利要求1所述的自保护电动机，其特征是：执行三极管22发射极与负极电源连接，光耦合器24另一输入端与第七电阻23一端连接，第七电阻23另一端与正极电源连接。

6.根据权利要求1所述的自保护电动机，其特征是：报警电路中脉冲回路的第八电阻26一端、脉冲电容27正极通过电阻R5与单结晶体管28发射极连接，单结晶体管28第一基极与第九电阻29一端连接，第九电阻29另一端与三极管30基极连接，三极管30集电极与喇叭31一端连接，喇叭31另一端和第八电阻26另一端与正极电源连接，三极管30发射极经电阻R6和脉冲电容27负极与故障电源开关三极管25发射极连接。

7.根据权利要求1所述的自保护电动机，其特征是：保护装置与自保护电动机3结合为一体。

8.根据权利要求1所述的自保护电动机，其特征是：过电压稳压管5的击穿电势为“峰值”，过电压稳压管5的截止电势为“最大值”。

9.根据权利要求1所述的自保护电动机，其特征是：门坎稳压管10的击穿电势为“大于零”，门坎稳压管10的截止电势为“等于零”，堵转电势“小于零”。

10.根据权利要求1所述的自保护电动机，其特征是：过电压稳压管5的击穿电势为“峰值”是过电压故障电势；门坎稳压管10的截止电势为“等于零”是过载故障电势；堵转电势为“小于零”是堵转故障电势；门坎稳压管10的击穿电势为“大于零”是运行下限电势；过电压稳压管5的截止电势为“最大值”是运行上限电势。