CN1055802C - 可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路 - Google Patents

Abstract

可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路提供一种两组或两组以上串激发动机或具串激绕组的复激电动机或永磁式或分激绕组激磁式电动机，其电枢绕组分别顺电流方向串联阻隔二极管，再与本身部分串激绕组呈串联以及与相邻电动机的串激绕组呈串联的半交叉互锁连接，并在电枢非连接阻隔二极管的一侧作均压连接(含跨接均压电阻)，使多组串激绕组电动机并联运转中具有对因负载不同产生的不均压环流呈阻隔功能的特性。

Description

可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路

本发明涉及可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路。

传统的具有串激磁场绕组的换向器式电动机若作多电动机并联驱动时，两电动机之间极难取得平均运转，特别由于串激电动机的扭力与转速间的变化斜率极大，然而在实际应用中，通常需要较平均的驱动特性，例如用于电动载具等负载时。

本发明的目的是提供一种可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路，这种电路是一种具有较平均运转特性的多组具有串激磁场绕组换向器式电动机并联驱动电路，其特征为由两组或两组以上串激电动机或具有串激绕组的复激电动机其电枢各别顺电流方式串联阻隔二极管，再与本身部份串激绕组呈串联以及与相邻电动机的串激绕组呈串联的半交叉互锁连接，并在电枢非连接阻隔二极管的一侧作均压连接(含跨接均压电阻)，使多组串激绕组电动机在并联运转中具有对因负载不同而产生的不均压环流呈阻隔功能的特性，以减少电枢间环流或因不同负载状态而作扭力分配或作再生发电制动时较原有串联或并联方式的运转特性有所增进，此项设计并可进一步呈两组或两组以上的多组串联半交叉互锁的型态。

以下配合附图详细说明本发明的特征及优点：

图1为此项可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路的基本原理电路图。

图2为此项可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路中串激磁场绕组呈并联连接的示意图。

图3为此项可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路的多组运转实施例之一。

图4为图2实施例中各串激绕组串联顺序交换实施例。

图5为此项可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路的多组运转实施例之二。

A111，A121--电枢，

CR111，CR121--二极管，            CR112--飞轮二极管，

S111，S121--第一串激绕组，        S112，S122--第二串激绕组，

A211，A221--电枢，

CR211，CR221--阻隔二极管，        CR200--飞轮二极管，

S211，S221--第一串激绕组，        S212，S222--第二串激绕组，

A311，A321，A331，A341，A351--电枢，

CR311，CR321，CR331，CR341，CR351--阻隔二极管，

CR300--飞轮二极管，

S311，S321，S331，S341，S351--第一串激绕组，

S312，S322，S332，S342，S352--第二串激绕组，

A411，A421--电枢，

CR411，CR421--阻隔二极管，    CR400--飞轮二极管，

S411，S421--第一串激绕组，    S412，S422--第二串激绕组，

A511，A521，A531，A541，A551--电枢，

CR511，CR521，CR531，CR541，CR551--二极管，

CR500--飞轮二极管，

S511，S521，S531，S541，S551--第一串激绕组，

S512，S522，S532，S542，S552--第二串激绕组。

兹就本发明的实施例及进一步的辅助电路说明如下：

图1为此项可差速半交叉互锁之换向器式电动机运转电路的基本原理电路图，此图系以两组串激电动机为例，以便于说明，图中主要包括：

--第一组电动机：含有第一串激绕组S111及第二串激绕组S112及电枢A111；

--第二组电动机：含有第一串激绕组S121及第二串激绕组S122及电枢A121。

上述第一组电动机的第一串激绕组S111的a端通往电源正端，b端与第二组电动机的第二串激绕组S122的m端相接，而其n端再通往第一组电动机的电枢A111的c端，电枢A111的d端顺向串联二极管CR111再与第二组电动机的第一串激绕组S121的x端相连接而通住电源负端；第二组电动机电枢A121的w端顺向串联二极管CR121通往其第一串激绕组S121的x端，第一串激绕组S121的y端通往电源负端，第一组电动机的第二串激绕组S112的e端亦与第一串激绕组S111的b端相通，另一端f则与电枢A121的v端相通；上述各电动机的第一串激绕组S111及S121的载流量相同并同为第二串激绕组S112及S122的相加电流值，CR112为共用飞轮二极管，它与电源呈逆向并联于上述b与x点之间；当电动机正常驱动时，两组电动机的第一串激绕组S111与S121电流相同且为两电枢电流之和，依上述基本电路的工作情况，当第一组电动机负载加大时，其转速降低，反电势亦降低，使第一组电动机的电流加大，使两组电动机的串激磁场激磁电流同时被加大，第二组电动机的转速亦呈下降，比较一般两组串激电动机直接并联而言，其电动机间的转速差较小，使并联稳定度获得改善；当第二组电动机负载加大时，其电流亦加大，第一组电动机反应亦同，各电动机供作为共同串激绕组的载流值为所串联的各电动机电枢组合电流值而不同于一般串激电动机，而第二串激绕组载流值为所串联电枢载流值，亦即各电动机的第一串激绕组具有较大载流值，上述电路为基本电路，而线路中的各电动机所设置第二串激绕组的载流值则与各别电枢相同，供分别交叉串联于相邻转子以形成联动调节功能，即当该串激绕组所需电动机负载加大而使激磁电流加大时，则相邻电动机激磁随之调整而增强。

图2为此项可差速差交叉互锁的换向器式电动机运转电路中串激磁场绕组呈并联连接的示意图，图中主要构成包括：

--两组串激电动机组分别具有第一串激绕组S211、S221以及第二串激绕组S212、S222，各电动机组的第一串激绕组与本身电枢呈自行串联状态再分别串联相邻电动机的第二串激绕组而后再相互并联，其主要特征如下：

--电枢A211及A221的一端分别顺电流方向串联阻隔二极管CR211及CR221后再相互联结通往电源负端，而电枢A211另一端与本身第一串激绕组S211串联再与相邻电动机的第二串激绕组S222串联后通往电源正端；电枢A221另一端与本身第一串激绕组S221串联后再与相邻电动机的第二串激绕组S212串联后通往电源正端；而均压线视需要设置于电枢A211及A221两端或设置于串激绕组S211及S222的连接点与S221及S212的连接点之间；飞轮二极管CR200为设置于均压线与电源负端间供吸收电源脉动稳定运转。

电动机组可为两组或两组以上，其各电动机的第一串激绕组如上述与各电动机本身电枢呈相互吕串联连结再与相邻电动机第二串激绕组依序串联，而由最终一组电动机电枢串联于第一组电动机的第二串激绕组而构成一封闭环状的半交叉串联而相互呈互动作用，各电枢另一端顺电流方向串接二极管后，亦同前述呈相互并联于负端；图3为此项具不均压环流阻隔功能的换向器式电动机可差速半交叉互锁运转电路的多组运转实施例之一，图中以五组电动机为例，电枢分别为A311、A321、A331、A341、A351，其分别顺向串联阻隔二极管CR311、CR321、CR331、CR341、CR351，各阻隔二极管的输出端再共同通往电源负端，各电动机组的第一串激绕组分别为S311、S321、S331、S341、S351，第二串激绕组分别为S312、S322、S332、S342、S352，CR300为飞轮二极管。

此项电路亦可将图2实施例中的各电动机电枢组所串联的串激绕组顺序交换，即电枢先串联相邻电动机的第二串激绕组再串联电动机本身的第一串激绕组，图4为图2实施例中各串激绕组串联顺序交换实施例，其电路构成如下：

--电枢A411及A421的一端分别顺电流方向串联阻隔二极管CR411及CR421再互相联结通往电源负端，而电枢A411另一端与相邻电动机的第二串激绕组S422串联后再与电动机本身第一串激绕组S411串联再通往电源正端；电枢A421另一端则先与相邻电动机第二串激绕组S412串联后再与电动机本身第一串激绕组S421串联而通往电源正端；

--均压线可并接于电枢A411及A421两端或并接于串激绕组S411及S422的连接点与S412及S421的连接点之间；

--飞轮二极管CR400并接于均压线与电源负端间。

电动机组可由两组或两组以上所构成，各电枢一端顺电流方向串接二极管后于相互并联于负端，其各电枢另一端与相邻电动机第二串激绕组串联后再与电动机本身第一串激绕组依序串联，而由第一组电动机电枢与最终一组电动机的第二串激绕组串联后再与其电动机本身第一串激绕组串联，而构成一封闭环状的半交叉串联而互相呈互动作用；图5为此项可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路的多组运转实施例之二，图中以五组电动机为例，其中电枢分别为A511、A521、A531、A541、A551，其分别顺向串联阻隔二极管CR511、CR521、CR531、CR541、CR551，各阻隔二极管的输出端再共同通往电源负端，各电动机组第一串激绕组分别为S511、S521、S531、S541、S551，第二串激绕组分别为S512、S522、S532、S542、S552，CR500为飞轮二极管。

前述实施例1-5中可进一步藉开关控制而使各组电动机中作为与相邻电动机电枢串联的第二串激绕组与各电动机间的关系具有再生制动功能，并藉由与本身电枢串联的第一串激绕组作抽头切换其与第二串激绕组的激磁安培匝数比例，以调节本发明的可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路的再生制动的制动的制动功率大小。

在实际应用中，此项可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路可以下列型态灵活运用：

(1)机械性的结构型态：由各自独立的两组或两组以上换向器式电动机连接而成或为具有共同壳体的结构；

(2)电机性的结构型态：由串激电动机或具串激绕组的复激电动机所构成，当电动机为复激电动机时，其分激磁场部分可为常用长复激或短复激或助复激或差复激；

(3)电控性的结构型态：由此项换向器式电动机在作可差速并联运转电路直接驱动或作串并联阻抗切换选择。

综合上述，此项可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路，为揭示两组或两组以上具有第一串激绕组及第二串激绕组的串激电动机或复激电动机，其电枢绕组分别顺电流方向串联阻隔二极管，再与各组串激绕组呈上述各种特定串联连接，使多电动机并联运转中具有对因负载不同产生不均压环流呈阻隔功能的特性，以及在减少电枢间环流或分配扭矩或电力再生制动时比传统串联或并联方式的运转特性大为改善。

Claims (7)

1.一种可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路，提供一种两组或两组以上串激电动机或有串激绕组的复激电动机或永磁式或分激绕组激磁式电动机，其特征在于其电枢绕组分别顺电流方向串联阻隔二极管，再与本身部份串激绕组呈串联以及与相邻电动机的串激绕组呈串联的半交叉互锁连接，并在电枢非连接阻隔二极管的一侧作均压连接(含跨接均压电阻)，使多组串激绕组电动机并联运转中具有对因负载不同产生的不均压环流呈阻隔功能的特性，以减少电枢间环流或因不同负载状态而作扭力分配或作电力再生制动时比原有串联或并联方式的运转特性大为改善，所述运转电路并可进一步呈两组或两组以上的多组串联半交叉互锁的型态。

2.如权利要求1所述的可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路，其特征在于包括：

--第一组电动机：含有第一串激绕组S111及第二串激绕组S112及电枢A111；

--第二组电动机：含有第一串激绕组S121及第二串激绕组S122及电枢A121；

上述第一组电动机的第一串激绕组S111的a端通往电源正端，b端与第二组电动机的第二串激绕组S122的m端相接，而其n端再通往第一组电动机的电枢A111的c端，电枢A111的d端顺向串联二极管CR111再与第二组电动机的第一串激绕组S121的x端相连接而通往电源负端；第二组电动机电枢A121的w端顺向串联二极管CR121通往其第一串激绕组S121的x端，第一串激绕组S121的y端通往电源负端，第一组电动机的第二串激绕组S112的e端亦与第一串激绕组S111的b端相通，另一端f则与电枢A121的V端相连；上述各电动机的第一串激绕组S111及S121的载流量相同并同为第二串激绕组S112及S122的相加电流值，CR112为共用飞轮二极管与电源呈逆向并联于上述b与x点之间。

3.如权利要求1所述的可差速半交叉互锁的整流子式电动机运转电路，其特征在于串激磁场绕组呈并联连接，其主要构成包括：

--两组串激电动机组各自具有第一串激绕组S211、S221以及第二串激绕组S212、S222，各电动机组的第一串激绕组与本身电枢呈自行串联状态再分别串联相邻电动机的第二串激绕组而后再相互并联；

--电枢A211及A221的一端分别顺电流方向串联阻隔二极管CR211及CR221后再相互联结通往电源负端，而电枢A211另一端与本身第一串激绕组S211串联再与相邻电动机的第二串激绕组S222串联后通往电源正端；电枢A221另一端与本身第一串激绕组S221串联后再与相邻电动机的第二串激绕组S212串联后通往电源正端；

--均压线视需要设置于电枢A211及A221两端或设置于串激绕组S211及S222的连接点与S221及S212的连接点之间；

--飞轮二极管CR200设置于均压线与电源负端间供吸收电源脉动稳定运转。

4.如权利要求1所述的可差速半交叉互锁的整流子式电动机运转电路，其特征在于电动机组可为两组或两组以上，各电动机的第一串激绕组与各电动机本身电枢相互串联连接再与相邻电动机第二串激绕组依序串联，而由最终一组电动机电枢串联于第一组电动机的第二串激绕组而构成一封闭环状的半交叉串联而相互呈互动作用，各电枢另一端顺电流方向串设二极管后，亦同前述相互并联于负端。

5.如权利要求1所述的可差速半交叉互锁的整流子式电动机运转电路，其特征在于电动机组可由两组或两组以上所构成，各电枢一端顺电流方向串接二极管后相互并联于负端，其各电枢另一端与相邻电动机第二串激绕组串联后再与电动机本身第一串激绕组依序串联，而第一组电动机电枢与最终一组电动机的第二串激绕组串联后再与其电动机本身第一串激绕组串联，而构成一封闭环状的半交叉串联而互相呈互动作用。

6.如权利要求1，2，3，4或5所述的可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路，其特征在于进一步可藉开关控制而由各组电动机中作为与相邻电动机电枢串联的第二串激绕组与各电动机间的关系具有再生制动功能，并藉由与本身电枢串联的第一串激绕组作抽头切换其与第二串激绕组的激磁安培匝数比例，以调节具有不均压环流阻隔功能的换向器式电动机可差速半交叉互锁运转电路的再生制动的制动功率大小。

7.如权利要求1所述的可差速半交叉互锁的换向器式电动机运转电路，其特征在于可组成下列型态灵活运用：

(1)机械性的结构型态：由各自独立的两组或两组以上换向器式电动机连接而成或为具有共同壳体的结构；

(2)电机性的结构型态：由串激电动机或具串激绕组的复激电动机所构成，当电动机为复激电动机时，其分激磁场部分可为常用长复激或短复激或助复激或差复激；

(3)电控性的结构型态：由该换向器式电动机作可差速并联运转电路直接驱动或作串联阻抗切换选择。

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