JP4176850B2 - 電動機の直、並列混合転換駆動システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機の直、並列混合転換駆動システムに関し、特定した創意のある回路構造によって簡単便利で実用性のある複数の調整制御される電動機の直流電気駆動装置の直、並列制御機能及び更に進んだ連続線形制御を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
直流電動機または直流補助励磁磁極を使用した交流または直流同調電動機は価格が低く、運転性能が良好で、能率が高く、かつ電力の制御が容易であるので、機械及び産業設備の駆動及び各種電動運搬具または大衆輸送具の駆動に幅広く使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
伝統技術の中に高い信頼性と良好な効果が得られる、直、並列切換を行うことができる多数組の電動機セットが、軌道電車の制御に良く利用されているが、それは直列，並列，直並列混合等の多段階変化だけを提供し、連続線形の調整制御運転を行うことができず、その間は可変抵抗によって中間の不連続段を調整しているものもあるが、抵抗熱の損失が大きいことと、電機特性に対し悪い方向の影響を与えてしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そのために、我々は直列，並列または直、並列混合等各段階間に良好な連続調整ができる、並びに経済的効果のある、及び良好な枠体を持った回路を開発し、並びに固体能動制御素子をもって伝統的直、並列切換機電式スイッチ素子の寿命が短く、かつコストが高いという難点を改善することを希望しており、上述背景に基づき、創意的にこの電動機の直、並列混合転換駆動システムを掲示したもので、この回路の主な構造は次のものを含む。
【０００５】
直流電源であって、それは蓄電池、太陽エネルギー、発電機からのまたは交流電源を整流して得た物理エネルギーまたは化学エネルギーを転換して電機を供給する直流電源もの。
調整制御される電動機の直流電気駆動装置であって、それは２組または２組以上の独立した電動機または２組または２組以上の磁場コイルを持ち、または２組または２組以上の電機子を持つ同組電動機から構成され、それはスイッチ素子の制御を受けて直列または並列、または両者間の調整可能な比率によって混合調整制御に供されるもので、調整制御を受ける電気駆動装置は永久磁石式磁場を持つ直流電機またはコイル励磁式磁場による直流分励電動機の電機子を含み、または直励または方向転換コイルの複励電動機を持った直励磁場コイルまたは電機子または両者が同時に制御を受け、または直励電動機の直励磁場コイルまたは電機子が個別に制御を受け、または両者が同時に制御を受け、またはその他整流子を持つ電動機から構成され、または直流補助励磁磁場を持った交流または直流同調電動機から構成されたもの。
スイッチ素子セットであって、それは固体スイッチ素子または線性制御可能なスイッチ固体素子から構成され、特定場所に於いて機電式スイッチ素子または両者を混合して使用されるものを含む。
ダイオードセットであって、それは分流降伏または逆極性降伏を提供し、または続流ダイオードとされるもの。
制御指令入力ユニットであって、それは機電または固体機電または電子素子から構成され、電動機の運転状態への制御指令を発令する。
中央制御ユニットであって、それは機電または固体電機または電子素子から構成された信号指令の処理ユニットであり、それは制御指令を受けてユニット指令を出力し、駆動回路を経てスイッチ素子を制御するもの。
駆動回路であって、機電または固体電機または電子素子から構成され、中央制御ユニットの指令を受けて相対してスイッチ素子を駆動するもの。
上述スイッチ素子を制御してオン及びオフのスイッチ切換を行い、それをもって調整制御される電動機の直流電機駆動装置を制御し、直列または並列の切換を行う。更にスイッチによってＰＷＭの制御を行い、それをもって直列と並列間両者混合形態の中間段階に無段制御調整を構成する。この外、もし制御可能な内部抵抗の線形スイッチ素子を選んでスイッチ素子セットを構成し、及び制御した場合、それは無段制御運転を構成することができる。
この電動機の直、並列混合転換駆動システムは特定した創意のある回路構造によって簡単便利で実用性のある複数の調整制御される電動機の直流電機駆動装置の直、並列制御機能、及び更に進んだ連続線形制御を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの電動機の直、並列混合転換駆動システムを２段階式基礎回路に応用した例であり、それの主な構成は次の如くである。
図において、ＤＣＶ１００は直流電源であり、この直流電源ＤＣＶ１００は蓄電池、太陽エネルギー発電機からのまたは交流電源を整流して得た物理エネルギーまたは化学エネルギーから転換して供給される直流電源である。
【０００７】
ＥＭＤ１０１，ＥＭＤ１０２は、調整制御される電動機の直流電機駆動装置であり、これら直流電機駆動装置ＥＭＤ１０１，ＥＭＤ１０２は２組または２組以上の独立した電動機から組成され、または２組または２組以上の磁場コイルを持ち、または２組以上の電機子を持った同組の電動機から構成され、それはスイッチ素子の制御を受けて直列または並列または両者間の制御可能な比例の混合調整制御を行うことに供され、その調整制御を受けた電気駆動装置には永久磁石式磁場直流電機またはコイル励磁式磁場直流分励電動機を持った電機子を含み、または直励または方向転換コイル複励電機の直励磁場コイルまたは電機子または両者が同時に制御を受け、または直励電動機の直励磁場コイル、または電機子が個別に制御を受け、または両者が同時に制御を受け、またはその他整流子を持った電動機から構成され、または直流補助励磁磁場を持った交流または直流同調電動機から構成されたもので、その調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１と、ＥＭＤ１０２の中間にはツエナーダイオードＣＲ１００及びスイッチ素子Ｓ１０１を直列接続した後、電源の両端に並列接続される。
【０００８】
スイッチ素子Ｓ１０１，Ｓ１１１，Ｓ１１２は固体スイッチ素子または線形制御が行えるスイッチ固体素子から構成され、特定場所において電機式スイッチ素子または固体と機電式スイッチ両者を混合使用するものを含む。その中で、スイッチ素子Ｓ１０１とダイオードＣＲ１００は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１及びＥＭＤ１０２の間に直列接続されてツエナーダイオードとされ、それによる直列接続構成順序は電源正極→ＥＭＤ１０１の正端→ＥＭＤ１０１の負端→ＥＭＤ１０２の正端→ＥＭＤ１０２の負端→電源の負極となる。
【０００９】
ダイオードＣＲ１００，ＣＲ１０１，ＣＲ１０２において、ダイオードＣＲ１００は前述の如く順方向に調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１とスイッチ素子Ｓ１０１の間に順方向に直列に接続されてツエナーダイオードとされる。ダイオードＣＲ１０１は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１と並列接続され、その正端（アノード）はＥＭＤ１０１とダイオードＣＲ１０１の連接点及びスイッチ素子Ｓ１１１に接続され、その負端は電源ＤＣＶ１００の正極側に接続されている。ダイオードＣＲ１０２は調整制御される直流電気駆動装置ＥＭＤ１０２の両端に続流ダイオードとして並列連結され、それの負端は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０２とスイッチ素子Ｓ１１２及びＳ１０２の連接点に連結され、それの正端は電源の負極と調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０２及びスイッチ装置Ｓ１１１の連接点に連結される。
【００１０】
制御指令入力ユニットＭ１００は機電または固体電機または電子素子から構成され、電動機へ運転状態の制御指令を発信する。
【００１１】
中央制御ユニットＣＣＵ１００は機電または固体電機または電子素子から構成される信号指令処理ユニットであり、制御指令入力ユニットＭ１００の指令を受け、駆動回路Ｄ１００を経てスイッチ素子セットを制御する。
【００１２】
駆動回路Ｄ１００は機電または固体電機または電子素子から構成され、中央制御ユニットＣＣＵ１００の指令を受けて相対してスイッチ素子セットを駆動する。
駆動回路Ｄ１００の運転状態は次の全部またはその中の一部の状態を含み、これら運転状態は次の如くである。
【００１３】
（Ａ）スイッチ素子Ｓ１０１がオンの状態にされてスイッチ素子Ｓ１１１，Ｓ１１２がオフの状態にされた場合、調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１及びＥＭＤ１０２は直列高インピーダンスの低電力運転状態となり、電流は正極からＥＭＤ１００→ＣＲ１００→Ｓ１０１→ＥＭＤ１０２→負極へ流れる。
【００１４】
（Ｂ）スイッチ素子Ｓ１０１がオフの状態にされ（ダイオードＣＲ１００の運降伏効果により、オンでも問題ない）、スイッチ素子Ｓ１１１，Ｓ１１２がオンの状態にされた場合、調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１及びＥＭＤ１０２は並列低インピーダンスの高電力運転状態になり、電流は両回路それぞれ正極→Ｓ１１２→ＥＭＤ１０２→負極、及び正極→ＥＭＤ１０１→Ｓ１１１→負極に流れ、この場合各回路は単独に調整制御される電動機の直流電気駆動装置に対して電力制御を行い、各電動機セットの回転速度、トルクまた電流または回転方向に同じまたは異なる状態の運転を行わせ、または一部休転させることができる。
【００１５】
以上の（Ａ）項及び（Ｂ）項の機械の中、それらのスイッチ素子は機電式スイッチ素子または固体スイッチ素子から構成されても良く、スイッチ素子Ｓ１０１，Ｓ１１１，Ｓ１１２のすべてがオフの状態であれば電動機セットは運転を止める。
【００１６】
（Ｃ）スイッチ素子Ｓ１０１がオンの状態になり、並び固体スイッチ素子から構成されたスイッチ素子Ｓ１１１，Ｓ１１２を制御して導通周期のＰＷＭ制御を行わせ、電動機セットに直列と並列間に変化させ、ＰＷＭのＤＵＴＹ ＣＹＣＬＥ（導通比率）に依ってそれの運転電力を制御し、直列から並列間の連続調整を行わせる。
【００１７】
（Ｄ）もし、スイッチ素子Ｓ１１１及びＳ１１２が内部抵抗制御のできる固体線形素子から構成された場合、運転電力は直列から並列への連続線形の電力調整を行うことができる。
【００１８】
（Ｅ）励磁コイルの分励磁場を持った直流電動機セットから電動機群を構成し、磁場制御変還方式によって上述のそれぞれ異なった運転電力の階段間隔を補填し、連続的線形調整運転トルクまたは回転速度値の特性を獲得するもの。
【００１９】
上述した制御を応用する場合、スイッチ素子Ｓ１０１は次の選択を行うことができる。
（ａ）スイッチ素子Ｓ１０１を直接ショートさせてもシステムの運転には差支えない。
（ｂ）スイッチ素子Ｓ１０１は機電式または固体スイッチ素子によって構成され、スイッチ素子Ｓ１０１，Ｓ１１１，Ｓ１１２のすべてがオフ状態の場合、電動機セットは運転を止める。
（ｃ）スイッチ素子Ｓ１０１は固体スイッチ素子によって構成され、スイッチ素子Ｓ１１１，Ｓ１１２と共同して全スイッチの機能を構成する外、電動機セットが直列運転された場合にはスイッチ素子Ｓ１０１によってＰＷＭ方式の制御を行うことができ、電動機セットに対して静止から互いに直列出力する運転状態の間の電力変化を行うもの。
（ｄ）もし、スイッチ素子Ｓ１０１とスイッチ素子Ｓ１１１，Ｓ１１２すべてが線形制御を行える固体素子から構成された場合、スイッチ素子Ｓ１０１とＳ１１１，Ｓ１１２をもって共同して全体スイッチの機能を構成する外、電動機セットが直列運転した場合、スイッチ素子Ｓ１０１によって電動機セットの静止から互いに直列の運転状態間の電力変化の線形調整制御を行うことができる。
（ｅ）スイッチ素子Ｓ１１１およびＳ１１２は並列状態に於いて２つの電動機セットに対し、ＰＷＭまたは線形方式をもって２つのモータセットを制御し、それぞれ異った運転電力で駆動制御することができる。
【００２０】
上述した回路の基本的運用に基き、次の実務的応用（アプリケーション）組合わせを作成することができる。
（１）方向切換えスイッチによって調整制御される電動機の直流電気駆動装置の電流方向を同時に切換えて回転方向を変えるアプリケーション。
（２）システムが２組以上の電動機セット及び関連スイッチ素子とダイオードから組成されるように拡大し、それをもって直、並列の変化から直、並列混合形態へ拡大することができるというアプリケーション。
（３）電動機セットの電機構造形態及び電機特性は同様または異なるようにし、必要によって選択することができるというアプリケーション。
（４）各電動機セットと負荷の関係は駆動共同負にしても良く、各電動機セットは同軸連結または伝動部材によって連結されるというアプリケーション。
【００２１】
実施の形態２．
図２はこの電動機の直、並列混合転換駆動システムを機電スイッチによって直列制御回路として構成した例であり、その構成は次のものを含む。
調整制御される電動機の直流電機駆動装置ＥＭＤ２０１，ＥＭＤ２０２は、２組または２組以上の独立した電動機から組成され、または２組または２組以上の磁場コイルを持ち、または２組以上の電機子を持った同組の電動機から構成され、それはスイッチ素子の制御を受けて直列または並列または両者間の制御可能な比例の混合調整制御を行うことに供され、その調整制御を受けた電気駆動装置には永久磁石式磁場直流電機またはコイル励磁式磁場直流分励電動機を持った電機子を含み、または直励または方向転換コイル複励電機の直励磁場コイルまたは電機子または両者が同時に制御を受け、または直励電動機の直励磁場コイル、または電機子が個別に制御を受け、または両者が同時に制御を受け、またはその他整流子を持った電動機から構成され、または直流補助励磁磁場を持った交流または直流同調電動機から構成されたもので、その調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０１の負端及びＥＭＤ２０２の正端間にはツエナーダイオードＣＲ２００（使用しないようにしても良い）及びスイッチ素子Ｓ２０１が直列接続され、ＥＭＤ２０１，ＣＲ２００，Ｓ２０１，ＥＭＤ２０２からなる直列回路が電源の両端に並列接続される。
【００２２】
スイッチ素子Ｓ２０１，Ｓ２１１，Ｓ２１２は手動操作または電磁力駆動、または機械力駆動、または流体力によって駆動されるもので、そのうち、スイッチ素子Ｓ２０１はダイオードＣＲ２００の負端と調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０２の間に設置され、スイッチ素子Ｓ２１１の一端とダイオードＣＲ２０１の正端は共同して調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０１とダイオードＣＲ２００の正端の連接点に連結され、スイッチ素子Ｓ２１１の他端は電源の負端に連結されている。スイッチ素子Ｓ２１２の一端とダイオードＣＲ２０２の負端は共同して調整制御される電動機の直流駆動装置ＥＭＤ２０２とスイッチ素子Ｓ２０１の連接点に連結され、スイッチ素子Ｓ２１２の他端は電源の正端に連結されている。
【００２３】
ダイオードＣＲ２００，ＣＲ２０１，ＣＲ２０２において、ダイオードＣＲ２００は運転の必要性によって設置され、また省略しても良く、ダイオードＣＲ２０１の負端は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０１及び電源の正端に連結され、ダイオードＣＲ２０１の正端とスイッチ素子Ｓ２１１及び調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０１とダイオードＣＲ２００の正端は共同して連結されている。ダイオードＣＲ２０２の負端は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０２の正端に連結され、ダイオードＣＲ２０２の正端は電源の負端に連結されている。
【００２４】
制御指令入力ユニットＭ２００は機電または固体電機または電子素子から構成され、電動機セットに対し運転状態の制御指令を発信する。
【００２５】
中央制御ユニットＣＣＵ２００は機電、または固体電機または電子素子から構成された信号指令処理ユニットで、制御指令入力ユニットＭ２００の指令を受け、駆動回路Ｄ２００を経てスイッチ素子セットを制御するものである。
【００２６】
駆動回路Ｄ２００は機電または固体電機または電子素子から構成され、中央制御ユニットＣＣＵ２００の指令を受けて相対してスイッチ素子セットを駆動するものである。
【００２７】
実施の形態３．
図３はこの電動機の直、並列混合転換駆動システムが６組の調整制御される電動機の直流電気駆動装置から組成され、その各組が構成する応用モードを掲示する図である。この応用例によれば、公約（所定の）組合せによって切換られる多段階組合せを構成することができ、直列または並列または直並列を含み得る。その構成は次の如くである。
【００２８】
直流電源ＤＣＶ３００は蓄電池、太陽エネルギー、発電機からの、または交流電源を整流して得た物理エネルギー、または化学エネルギーが直流電気に転換して供給されるもの。
【００２９】
調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６は、２組または２組以上の独立した電動機から組成され、または２組または２組以上の磁場コイルを持ち、または２組以上の電機子を持つた同組の電動機から構成され、スイッチ素子の制御を受けて直列または並列または両者間の制御可能な比例の混合調整制御を行うことに供され、その調整制御を受けた電気駆動装置には永久磁石式磁場直流電機またはコイル励磁式磁場直流分励電動機を持った電機子を含み、または直励または方向転換コイル複励電機の直励磁場コイル、または電機子または両者が同時に制御を受け、または直励電動機の直励磁場コイル、または電機子が個別に制御を受け、または両者が同時に制御を受け、またはその他整流子を持った電動機から構成され、または直流補助励磁磁場を持った交流または直流同調電動機から構成されるものである。
【００３０】
そして、このシステムは調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６とスイッチ素子Ｓ３０１〜Ｓ３０５及びツエナーダイオードＣＲ３０１〜ＣＲ３０５の順序で直列接続構成され、電源の正端→ＥＭＤ３０１の正端→ＥＭＤ３０１の負端→ＣＲ３０１の正端→ＣＲ３０１の負端→Ｓ３０１の正端→Ｓ３０１の負端→ＥＭＤ３０２の正端→ＥＭＤ３０２の負端→ＣＲ３０２の正端→ＣＲ３０２の負端→Ｓ３０２の正端→Ｓ３０２の負端→ＥＭＤ３０３の正端→ＥＭＤ３０３の負端→ＣＲ３０３の正端→ＣＲ３０３の負端→Ｓ３０３の正端→Ｓ３０３の負端→ＥＭＤ３０４の正端→ＥＭＤ３０４の負端→ＣＲ３０４の正端→ＣＲ３０４の負端→Ｓ３０４の正端→Ｓ３０４の負端→ＥＭＤ３０５の正端→ＥＭＤ３０５の負端→ＣＲ３０５の正端→ＣＲ３０５の負端→Ｓ３０５の正端→Ｓ３０５の負端→ＥＭＤ３０６の正端→ＥＭＤ３０６の負端→電源の負端という順序で接続されている。
【００３１】
スイッチ素子Ｓ３０１〜Ｓ３０５及びＳ３１１〜Ｓ３２０については、その内のスイッチ素子Ｓ３０１〜Ｓ３０５がダイオードＣＲ３０１〜ＣＲ３０５及び調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６と共に前述した直列接続構成をなしている。
【００３２】
スイッチ素子Ｓ３１１は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１の負端と電源負端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１３は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０２の負端と電源の負端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１５は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０３の負端と電源の負端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１７は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０４の負端と電源の負端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１９は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０５の負端と電源の負端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１２は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０２の正端と電源の正端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１４は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０３の正端と電源の正端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１６は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０４の正端と電源の正端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１８は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０５の正端と電源の正端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３２０は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０６の正端と電源の正端の間に跨がって接続されている。
【００３３】
ダイオードＣＲ３０１〜ＣＲ３０５及びＣＲ３０６〜ＣＲ３１１については、そのうち、ダイオードＣＲ３０１〜ＣＲ３０５がスイッチ素子Ｓ３０１〜３０５及び調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６と共に前述した直列接続構成をなしている。
【００３４】
ダイオードＣＲ３０６〜ＣＲ３１１はそれぞれ電源と逆極性直列接続されて調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６の各電機子の両端に於いて続流ダイオードを構成し、そのうち、ダイオードＣＲ３０６の負端はＥＭＤ３０１の正端に連接され、ダイオードＣＲ３０６の正端はＥＭＤ３０１の負端に連接されている。
【００３５】
ダイオードＣＲ３０７の負端は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０２の正端に連接され、ＣＲ３０７の正端は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０２の負端に連接されている。
ダイオードＣＲ３０８の負端はＥＭＤ３０３の正端に連接され、ＣＲ３０８の正端はＥＭＤ３０３の負端に連接されている。
ダイオードＣＲ３０９の負端はＥＭＤ３０４の正端に連接され、ＣＲ３０９の正端はＥＭＤ３０４の負端に連接されている。
ダイオードＣＲ３１０の負端はＥＭＤ３０５の正端に連接され、ＣＲ３１０の正端はＥＭＤ３０５の負端に連接されている。
ダイオードＣＲ３１１の負端はＥＭＤ３０６の正端に連接され、ＣＲ３１１の正端はＥＭＤ３０６の正端に連接されている。
【００３６】
制御指令入力ユニットＭ３００は機電または固体電機または電子素子から構成され、電動機セットの運転状態に対して制御指令を発信する。
中央制御ユニットＣＣＵ３００は機電または固体電気または電子素子から構成された信号指令処理ユニットであり、制御指令入力ユニットＭ３００の指令を受け、駆動回路Ｄ３００を経てスイッチ素子セットを制御するものである。
駆動回路Ｄ３００は機電または固体電機または電子素子から構成され、中央制御ユニットＣＣＵ３００の指令を受けて相対的にスイッチ素子セットを駆動するものである。
【００３７】
図３に示す実施形態の運転状態は次のものを含む。
（ａ）スイッチ素子Ｓ３０１〜３０５がオンの状態になり、スイッチ素子Ｓ３１１〜Ｓ３２０がオフの状態になると、直流電機駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６は直列に接続されて電源に連接され、この場合調整制御される電動機セットは最高インピーダンスとなり最低電力の運転形態に表れる。
（ｂ）スイッチ素子Ｓ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０５，Ｓ３１５及びＳ３１６がオンの状態で、スイッチ素子Ｓ３０３及びＳ３１１〜Ｓ３１４及びＳ３１７〜Ｓ３２０がオフの状態であれば、直流電機駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０３は１組に直列接続されて、電源と並列接続される。直流電機駆動装置ＥＭＤ３０４〜ＥＭＤ３０６も１組に直列接続され、電源と並列接続され、この場合、全体の調整制御される電動機群は次に低い電流値である次低電流の運転形態となる。
（ｃ）スイッチ素子Ｓ３０１，Ｓ３０３，Ｓ３０５及びＳ３１３，Ｓ３１４，Ｓ３１７，Ｓ３１８がオンの状態になり、スイッチ素子Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３１１，Ｓ３１２，Ｓ３１５，Ｓ３１６，Ｓ３１９，Ｓ３２０がオフの状態になれば、調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１とＥＭＤ３０２は１組に直列接続されて、電源と並列接続され、直流電機駆動装置ＥＭＤ３０３とＥＭＤ３０４は１組に直列されて電源と並列接続され、直流電機駆動装置ＥＭＤ３０５とＥＭＤ３０６は１組に直列接続されて電源と並列接続される。この場合、調整制御される電動機群は中電流の運転形態になる。
（ｄ）スイッチ素子Ｓ３０１〜Ｓ３０５すべてがオフの状態になり、Ｓ３１１〜Ｓ３２０すべてがオンの状態になれば、電動機セットはそれぞれ単独に電源と並列接続され、この場合、調整制御される電動機群は最大電力の運転形態になる。（ｅ）以上ａ〜ｄの各段階電流の運転形態に於ける連続線形制御は次の方法によって達成することができる。
【００３８】
前述の（ａ）に示された最低電流の運転状態→（ｂ）で示された次低電流の運転状態→（ｃ）で示された中電流の運転状態→（ｄ）で示された最大電流の運転状態の各運転状態間の相対固体スイッチ素子によって２状態の交替順番の比例切換えを行い、それによって、中間の連結調整運転のトルクまたは回転速度値の特性を獲得する。
【００３９】
線形電流素子によって上述固体スイッチ素子を入れ替え、それをもって２つの違った運転電力の段階間の運転トルクまたは回転速度値のアナログ式連続調整を行う。
励磁コイル分励磁場のある直流電動機セットによって電動機群を構成し、磁場制御変速方式によって上述各種違う運転電力の段階間隔を補填し、運転トルクまたは回転速度値の特性の連続線形調整を獲得する。
【００４０】
この設計は上述各応用例に示される原理に基づき、各スイッチ素子及び電動機セットの回路の接続組合せにより、次の各機能またはその中の一部の機能を獲得することができ、それをもって運用の需要に合わせるが、それら機能は次の如くである。
【００４１】
（Ｆ１）片方向回転で、直列から並列へ直接転換させる電動機の機能運転。
（Ｆ２）片方向回転で、直列からＰＷＭ方式をもって逐次大電力の並列へ転換させる電動機の機能運転。
（Ｆ３）片方向回転で、直列線形方式から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機の機能運転。
（Ｆ４）片方向回転並びにＰＷＭ方式と直列、並列切換え制御をもって休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機の機能運転。
（Ｆ５）片方向回転並びに線形素子と直列、並列切換制御をもって休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機の機能運転。
（Ｆ６）２方向回転並びにＰＷＭ方式制御をもって休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機及び発電機の機能運転。
（Ｆ７）２方向回転並びに線形素子制御をもって休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機および発電機の機能運転。
（Ｆ８）片方向回転制御の直列及び並列で、各電動機セットは不釣合い運転を行うことができる。
（Ｆ９）２方向回転制御の直列及び並列で、各電動機セットは不釣合運転を行うことができる。
（Ｆ１０）２方向スイッチ素子をもって交流整流子電動機セットを制御し、休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機の機能運転。
（Ｆ１１）２方向線形素子をもって交流整流子電動機セットを制御し、休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機の機能運転。
（Ｆ１２）片方向回転で、直列から最大電力並列へ直接転換させる逆方向発電機の機能運転。
（Ｆ１３）片方向回転並びにＰＷＭ方式制御をもって逐次最大電力並列へ上昇させる逆方向発電機の機能運転。
（Ｆ１４）片方向回転並びに線形素子制御をもって逐次最大電力並列へ上昇させる逆方向発電機の機能運転。
（Ｆ１５）公約組合せを行うことができる多種直並列組合せ形態。
（Ｆ１６）片方向回転並びに固体スイッチ素子または線形素子または更に進んで制御磁場を結合する方式をもって並列運転時に電動機セットの回転速度、トルク、または電流をそれぞれ制御し、同性能または違う性能の運転を行なわせまたは一部休転させるもの。
（Ｆ１７）２方向回転並びに固体スイッチ素子または線形素子または更に進んで制御磁場を結合する方式をもって並列運転時に電動機セットの回転速度、トルク、または電流または回転方向をそれぞれ制御し、同性能または違う性能の運転を行なわせまたは一部休転させるもの。
【００４２】
この外、本案に設計された電動機の機能運転は調整制御される電動機の直流電気駆動装置が電機子である場合、電動機セットの磁場励磁の強度を制御する方法を混合して使用することにより、それの応用範囲を拡大することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、この発明によれば、電動機の直，並列混合転換駆動システムで、それは従来の技術に対し、直流励磁の交流または直流同調電動機または直流整流子式電動機の直流電力駆動装置（電機子または磁場コイルを含む）をもって直列または並列の段階式制御を行い、及び直列から並列への連続性混合状態をもって所属電動機の回転速度、トルク及び出力を制御することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における２段階式基礎回路のブロック図である。
【図２】実施の形態２における機電スイッチをもって構成した直列制御回路のブロック図である。
【図３】実施の形態３における６組の調整制御される電動機の直流電気駆動装置から組成された応用例を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｓ１０１，Ｓ１１１，Ｓ１１２，Ｓ２０１，Ｓ２１１，Ｓ２１２，Ｓ３０１〜Ｓ３０５，Ｓ３１１〜Ｓ３２０ スイッチ素子
ＣＲ１００〜ＣＲ１０２，ＣＲ２００〜ＣＲ２０２，ＣＲ３０１〜ＣＲ３１１
ダイオード
Ｍ１００，Ｍ２００，Ｍ３００ 制御指令入力ユニット
ＣＣＵ１００，ＣＣＵ２００，ＣＣＵ３００ 中央制御ユニット
Ｄ１００，Ｄ２００，Ｄ３００ 駆動回路
【発明の属する技術分野】
この発明は、電動機の直、並列混合転換駆動システムに関し、特定した創意のある回路構造によって簡単便利で実用性のある複数の調整制御される電動機の直流電気駆動装置の直、並列制御機能及び更に進んだ連続線形制御を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】
直流電動機または直流補助励磁磁極を使用した交流または直流同調電動機は価格が低く、運転性能が良好で、能率が高く、かつ電力の制御が容易であるので、機械及び産業設備の駆動及び各種電動運搬具または大衆輸送具の駆動に幅広く使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
伝統技術の中に高い信頼性と良好な効果が得られる、直、並列切換を行うことができる多数組の電動機セットが、軌道電車の制御に良く利用されているが、それは直列，並列，直並列混合等の多段階変化だけを提供し、連続線形の調整制御運転を行うことができず、その間は可変抵抗によって中間の不連続段を調整しているものもあるが、抵抗熱の損失が大きいことと、電機特性に対し悪い方向の影響を与えてしまう。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
そのために、我々は直列，並列または直、並列混合等各段階間に良好な連続調整ができる、並びに経済的効果のある、及び良好な枠体を持った回路を開発し、並びに固体能動制御素子をもって伝統的直、並列切換機電式スイッチ素子の寿命が短く、かつコストが高いという難点を改善することを希望しており、上述背景に基づき、創意的にこの電動機の直、並列混合転換駆動システムを掲示したもので、この回路の主な構造は次のものを含む。
【０００５】
直流電源であって、それは蓄電池、太陽エネルギー、発電機からのまたは交流電源を整流して得た物理エネルギーまたは化学エネルギーを転換して電機を供給する直流電源もの。
調整制御される電動機の直流電気駆動装置であって、それは２組または２組以上の独立した電動機または２組または２組以上の磁場コイルを持ち、または２組または２組以上の電機子を持つ同組電動機から構成され、それはスイッチ素子の制御を受けて直列または並列、または両者間の調整可能な比率によって混合調整制御に供されるもので、調整制御を受ける電気駆動装置は永久磁石式磁場を持つ直流電機またはコイル励磁式磁場による直流分励電動機の電機子を含み、または直励または方向転換コイルの複励電動機を持った直励磁場コイルまたは電機子または両者が同時に制御を受け、または直励電動機の直励磁場コイルまたは電機子が個別に制御を受け、または両者が同時に制御を受け、またはその他整流子を持つ電動機から構成され、または直流補助励磁磁場を持った交流または直流同調電動機から構成されたもの。
スイッチ素子セットであって、それは固体スイッチ素子または線性制御可能なスイッチ固体素子から構成され、特定場所に於いて機電式スイッチ素子または両者を混合して使用されるものを含む。
ダイオードセットであって、それは分流降伏または逆極性降伏を提供し、または続流ダイオードとされるもの。
制御指令入力ユニットであって、それは機電または固体機電または電子素子から構成され、電動機の運転状態への制御指令を発令する。
中央制御ユニットであって、それは機電または固体電機または電子素子から構成された信号指令の処理ユニットであり、それは制御指令を受けてユニット指令を出力し、駆動回路を経てスイッチ素子を制御するもの。
駆動回路であって、機電または固体電機または電子素子から構成され、中央制御ユニットの指令を受けて相対してスイッチ素子を駆動するもの。
上述スイッチ素子を制御してオン及びオフのスイッチ切換を行い、それをもって調整制御される電動機の直流電機駆動装置を制御し、直列または並列の切換を行う。更にスイッチによってＰＷＭの制御を行い、それをもって直列と並列間両者混合形態の中間段階に無段制御調整を構成する。この外、もし制御可能な内部抵抗の線形スイッチ素子を選んでスイッチ素子セットを構成し、及び制御した場合、それは無段制御運転を構成することができる。
この電動機の直、並列混合転換駆動システムは特定した創意のある回路構造によって簡単便利で実用性のある複数の調整制御される電動機の直流電機駆動装置の直、並列制御機能、及び更に進んだ連続線形制御を提供するものである。
【０００６】
【発明の実施の形態】
実施の形態１．
図１はこの電動機の直、並列混合転換駆動システムを２段階式基礎回路に応用した例であり、それの主な構成は次の如くである。
図において、ＤＣＶ１００は直流電源であり、この直流電源ＤＣＶ１００は蓄電池、太陽エネルギー発電機からのまたは交流電源を整流して得た物理エネルギーまたは化学エネルギーから転換して供給される直流電源である。
【０００７】
ＥＭＤ１０１，ＥＭＤ１０２は、調整制御される電動機の直流電機駆動装置であり、これら直流電機駆動装置ＥＭＤ１０１，ＥＭＤ１０２は２組または２組以上の独立した電動機から組成され、または２組または２組以上の磁場コイルを持ち、または２組以上の電機子を持った同組の電動機から構成され、それはスイッチ素子の制御を受けて直列または並列または両者間の制御可能な比例の混合調整制御を行うことに供され、その調整制御を受けた電気駆動装置には永久磁石式磁場直流電機またはコイル励磁式磁場直流分励電動機を持った電機子を含み、または直励または方向転換コイル複励電機の直励磁場コイルまたは電機子または両者が同時に制御を受け、または直励電動機の直励磁場コイル、または電機子が個別に制御を受け、または両者が同時に制御を受け、またはその他整流子を持った電動機から構成され、または直流補助励磁磁場を持った交流または直流同調電動機から構成されたもので、その調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１と、ＥＭＤ１０２の中間にはツエナーダイオードＣＲ１００及びスイッチ素子Ｓ１０１を直列接続した後、電源の両端に並列接続される。
【０００８】
スイッチ素子Ｓ１０１，Ｓ１１１，Ｓ１１２は固体スイッチ素子または線形制御が行えるスイッチ固体素子から構成され、特定場所において電機式スイッチ素子または固体と機電式スイッチ両者を混合使用するものを含む。その中で、スイッチ素子Ｓ１０１とダイオードＣＲ１００は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１及びＥＭＤ１０２の間に直列接続されてツエナーダイオードとされ、それによる直列接続構成順序は電源正極→ＥＭＤ１０１の正端→ＥＭＤ１０１の負端→ＥＭＤ１０２の正端→ＥＭＤ１０２の負端→電源の負極となる。
【０００９】
ダイオードＣＲ１００，ＣＲ１０１，ＣＲ１０２において、ダイオードＣＲ１００は前述の如く順方向に調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１とスイッチ素子Ｓ１０１の間に順方向に直列に接続されてツエナーダイオードとされる。ダイオードＣＲ１０１は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１と並列接続され、その正端（アノード）はＥＭＤ１０１とダイオードＣＲ１０１の連接点及びスイッチ素子Ｓ１１１に接続され、その負端は電源ＤＣＶ１００の正極側に接続されている。ダイオードＣＲ１０２は調整制御される直流電気駆動装置ＥＭＤ１０２の両端に続流ダイオードとして並列連結され、それの負端は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０２とスイッチ素子Ｓ１１２及びＳ１０２の連接点に連結され、それの正端は電源の負極と調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０２及びスイッチ装置Ｓ１１１の連接点に連結される。
【００１０】
制御指令入力ユニットＭ１００は機電または固体電機または電子素子から構成され、電動機へ運転状態の制御指令を発信する。
【００１１】
中央制御ユニットＣＣＵ１００は機電または固体電機または電子素子から構成される信号指令処理ユニットであり、制御指令入力ユニットＭ１００の指令を受け、駆動回路Ｄ１００を経てスイッチ素子セットを制御する。
【００１２】
駆動回路Ｄ１００は機電または固体電機または電子素子から構成され、中央制御ユニットＣＣＵ１００の指令を受けて相対してスイッチ素子セットを駆動する。
駆動回路Ｄ１００の運転状態は次の全部またはその中の一部の状態を含み、これら運転状態は次の如くである。
【００１３】
（Ａ）スイッチ素子Ｓ１０１がオンの状態にされてスイッチ素子Ｓ１１１，Ｓ１１２がオフの状態にされた場合、調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１及びＥＭＤ１０２は直列高インピーダンスの低電力運転状態となり、電流は正極からＥＭＤ１００→ＣＲ１００→Ｓ１０１→ＥＭＤ１０２→負極へ流れる。
【００１４】
（Ｂ）スイッチ素子Ｓ１０１がオフの状態にされ（ダイオードＣＲ１００の運降伏効果により、オンでも問題ない）、スイッチ素子Ｓ１１１，Ｓ１１２がオンの状態にされた場合、調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ１０１及びＥＭＤ１０２は並列低インピーダンスの高電力運転状態になり、電流は両回路それぞれ正極→Ｓ１１２→ＥＭＤ１０２→負極、及び正極→ＥＭＤ１０１→Ｓ１１１→負極に流れ、この場合各回路は単独に調整制御される電動機の直流電気駆動装置に対して電力制御を行い、各電動機セットの回転速度、トルクまた電流または回転方向に同じまたは異なる状態の運転を行わせ、または一部休転させることができる。
【００１５】
以上の（Ａ）項及び（Ｂ）項の機械の中、それらのスイッチ素子は機電式スイッチ素子または固体スイッチ素子から構成されても良く、スイッチ素子Ｓ１０１，Ｓ１１１，Ｓ１１２のすべてがオフの状態であれば電動機セットは運転を止める。
【００１６】
（Ｃ）スイッチ素子Ｓ１０１がオンの状態になり、並び固体スイッチ素子から構成されたスイッチ素子Ｓ１１１，Ｓ１１２を制御して導通周期のＰＷＭ制御を行わせ、電動機セットに直列と並列間に変化させ、ＰＷＭのＤＵＴＹ ＣＹＣＬＥ（導通比率）に依ってそれの運転電力を制御し、直列から並列間の連続調整を行わせる。
【００１７】
（Ｄ）もし、スイッチ素子Ｓ１１１及びＳ１１２が内部抵抗制御のできる固体線形素子から構成された場合、運転電力は直列から並列への連続線形の電力調整を行うことができる。
【００１８】
（Ｅ）励磁コイルの分励磁場を持った直流電動機セットから電動機群を構成し、磁場制御変還方式によって上述のそれぞれ異なった運転電力の階段間隔を補填し、連続的線形調整運転トルクまたは回転速度値の特性を獲得するもの。
【００１９】
上述した制御を応用する場合、スイッチ素子Ｓ１０１は次の選択を行うことができる。
（ａ）スイッチ素子Ｓ１０１を直接ショートさせてもシステムの運転には差支えない。
（ｂ）スイッチ素子Ｓ１０１は機電式または固体スイッチ素子によって構成され、スイッチ素子Ｓ１０１，Ｓ１１１，Ｓ１１２のすべてがオフ状態の場合、電動機セットは運転を止める。
（ｃ）スイッチ素子Ｓ１０１は固体スイッチ素子によって構成され、スイッチ素子Ｓ１１１，Ｓ１１２と共同して全スイッチの機能を構成する外、電動機セットが直列運転された場合にはスイッチ素子Ｓ１０１によってＰＷＭ方式の制御を行うことができ、電動機セットに対して静止から互いに直列出力する運転状態の間の電力変化を行うもの。
（ｄ）もし、スイッチ素子Ｓ１０１とスイッチ素子Ｓ１１１，Ｓ１１２すべてが線形制御を行える固体素子から構成された場合、スイッチ素子Ｓ１０１とＳ１１１，Ｓ１１２をもって共同して全体スイッチの機能を構成する外、電動機セットが直列運転した場合、スイッチ素子Ｓ１０１によって電動機セットの静止から互いに直列の運転状態間の電力変化の線形調整制御を行うことができる。
（ｅ）スイッチ素子Ｓ１１１およびＳ１１２は並列状態に於いて２つの電動機セットに対し、ＰＷＭまたは線形方式をもって２つのモータセットを制御し、それぞれ異った運転電力で駆動制御することができる。
【００２０】
上述した回路の基本的運用に基き、次の実務的応用（アプリケーション）組合わせを作成することができる。
（１）方向切換えスイッチによって調整制御される電動機の直流電気駆動装置の電流方向を同時に切換えて回転方向を変えるアプリケーション。
（２）システムが２組以上の電動機セット及び関連スイッチ素子とダイオードから組成されるように拡大し、それをもって直、並列の変化から直、並列混合形態へ拡大することができるというアプリケーション。
（３）電動機セットの電機構造形態及び電機特性は同様または異なるようにし、必要によって選択することができるというアプリケーション。
（４）各電動機セットと負荷の関係は駆動共同負にしても良く、各電動機セットは同軸連結または伝動部材によって連結されるというアプリケーション。
【００２１】
実施の形態２．
図２はこの電動機の直、並列混合転換駆動システムを機電スイッチによって直列制御回路として構成した例であり、その構成は次のものを含む。
調整制御される電動機の直流電機駆動装置ＥＭＤ２０１，ＥＭＤ２０２は、２組または２組以上の独立した電動機から組成され、または２組または２組以上の磁場コイルを持ち、または２組以上の電機子を持った同組の電動機から構成され、それはスイッチ素子の制御を受けて直列または並列または両者間の制御可能な比例の混合調整制御を行うことに供され、その調整制御を受けた電気駆動装置には永久磁石式磁場直流電機またはコイル励磁式磁場直流分励電動機を持った電機子を含み、または直励または方向転換コイル複励電機の直励磁場コイルまたは電機子または両者が同時に制御を受け、または直励電動機の直励磁場コイル、または電機子が個別に制御を受け、または両者が同時に制御を受け、またはその他整流子を持った電動機から構成され、または直流補助励磁磁場を持った交流または直流同調電動機から構成されたもので、その調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０１の負端及びＥＭＤ２０２の正端間にはツエナーダイオードＣＲ２００（使用しないようにしても良い）及びスイッチ素子Ｓ２０１が直列接続され、ＥＭＤ２０１，ＣＲ２００，Ｓ２０１，ＥＭＤ２０２からなる直列回路が電源の両端に並列接続される。
【００２２】
スイッチ素子Ｓ２０１，Ｓ２１１，Ｓ２１２は手動操作または電磁力駆動、または機械力駆動、または流体力によって駆動されるもので、そのうち、スイッチ素子Ｓ２０１はダイオードＣＲ２００の負端と調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０２の間に設置され、スイッチ素子Ｓ２１１の一端とダイオードＣＲ２０１の正端は共同して調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０１とダイオードＣＲ２００の正端の連接点に連結され、スイッチ素子Ｓ２１１の他端は電源の負端に連結されている。スイッチ素子Ｓ２１２の一端とダイオードＣＲ２０２の負端は共同して調整制御される電動機の直流駆動装置ＥＭＤ２０２とスイッチ素子Ｓ２０１の連接点に連結され、スイッチ素子Ｓ２１２の他端は電源の正端に連結されている。
【００２３】
ダイオードＣＲ２００，ＣＲ２０１，ＣＲ２０２において、ダイオードＣＲ２００は運転の必要性によって設置され、また省略しても良く、ダイオードＣＲ２０１の負端は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０１及び電源の正端に連結され、ダイオードＣＲ２０１の正端とスイッチ素子Ｓ２１１及び調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０１とダイオードＣＲ２００の正端は共同して連結されている。ダイオードＣＲ２０２の負端は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ２０２の正端に連結され、ダイオードＣＲ２０２の正端は電源の負端に連結されている。
【００２４】
制御指令入力ユニットＭ２００は機電または固体電機または電子素子から構成され、電動機セットに対し運転状態の制御指令を発信する。
【００２５】
中央制御ユニットＣＣＵ２００は機電、または固体電機または電子素子から構成された信号指令処理ユニットで、制御指令入力ユニットＭ２００の指令を受け、駆動回路Ｄ２００を経てスイッチ素子セットを制御するものである。
【００２６】
駆動回路Ｄ２００は機電または固体電機または電子素子から構成され、中央制御ユニットＣＣＵ２００の指令を受けて相対してスイッチ素子セットを駆動するものである。
【００２７】
実施の形態３．
図３はこの電動機の直、並列混合転換駆動システムが６組の調整制御される電動機の直流電気駆動装置から組成され、その各組が構成する応用モードを掲示する図である。この応用例によれば、公約（所定の）組合せによって切換られる多段階組合せを構成することができ、直列または並列または直並列を含み得る。その構成は次の如くである。
【００２８】
直流電源ＤＣＶ３００は蓄電池、太陽エネルギー、発電機からの、または交流電源を整流して得た物理エネルギー、または化学エネルギーが直流電気に転換して供給されるもの。
【００２９】
調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６は、２組または２組以上の独立した電動機から組成され、または２組または２組以上の磁場コイルを持ち、または２組以上の電機子を持つた同組の電動機から構成され、スイッチ素子の制御を受けて直列または並列または両者間の制御可能な比例の混合調整制御を行うことに供され、その調整制御を受けた電気駆動装置には永久磁石式磁場直流電機またはコイル励磁式磁場直流分励電動機を持った電機子を含み、または直励または方向転換コイル複励電機の直励磁場コイル、または電機子または両者が同時に制御を受け、または直励電動機の直励磁場コイル、または電機子が個別に制御を受け、または両者が同時に制御を受け、またはその他整流子を持った電動機から構成され、または直流補助励磁磁場を持った交流または直流同調電動機から構成されるものである。
【００３０】
そして、このシステムは調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６とスイッチ素子Ｓ３０１〜Ｓ３０５及びツエナーダイオードＣＲ３０１〜ＣＲ３０５の順序で直列接続構成され、電源の正端→ＥＭＤ３０１の正端→ＥＭＤ３０１の負端→ＣＲ３０１の正端→ＣＲ３０１の負端→Ｓ３０１の正端→Ｓ３０１の負端→ＥＭＤ３０２の正端→ＥＭＤ３０２の負端→ＣＲ３０２の正端→ＣＲ３０２の負端→Ｓ３０２の正端→Ｓ３０２の負端→ＥＭＤ３０３の正端→ＥＭＤ３０３の負端→ＣＲ３０３の正端→ＣＲ３０３の負端→Ｓ３０３の正端→Ｓ３０３の負端→ＥＭＤ３０４の正端→ＥＭＤ３０４の負端→ＣＲ３０４の正端→ＣＲ３０４の負端→Ｓ３０４の正端→Ｓ３０４の負端→ＥＭＤ３０５の正端→ＥＭＤ３０５の負端→ＣＲ３０５の正端→ＣＲ３０５の負端→Ｓ３０５の正端→Ｓ３０５の負端→ＥＭＤ３０６の正端→ＥＭＤ３０６の負端→電源の負端という順序で接続されている。
【００３１】
スイッチ素子Ｓ３０１〜Ｓ３０５及びＳ３１１〜Ｓ３２０については、その内のスイッチ素子Ｓ３０１〜Ｓ３０５がダイオードＣＲ３０１〜ＣＲ３０５及び調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６と共に前述した直列接続構成をなしている。
【００３２】
スイッチ素子Ｓ３１１は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１の負端と電源負端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１３は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０２の負端と電源の負端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１５は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０３の負端と電源の負端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１７は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０４の負端と電源の負端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１９は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０５の負端と電源の負端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１２は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０２の正端と電源の正端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１４は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０３の正端と電源の正端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１６は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０４の正端と電源の正端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３１８は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０５の正端と電源の正端の間に跨がって接続されている。
スイッチ素子Ｓ３２０は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０６の正端と電源の正端の間に跨がって接続されている。
【００３３】
ダイオードＣＲ３０１〜ＣＲ３０５及びＣＲ３０６〜ＣＲ３１１については、そのうち、ダイオードＣＲ３０１〜ＣＲ３０５がスイッチ素子Ｓ３０１〜３０５及び調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６と共に前述した直列接続構成をなしている。
【００３４】
ダイオードＣＲ３０６〜ＣＲ３１１はそれぞれ電源と逆極性直列接続されて調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６の各電機子の両端に於いて続流ダイオードを構成し、そのうち、ダイオードＣＲ３０６の負端はＥＭＤ３０１の正端に連接され、ダイオードＣＲ３０６の正端はＥＭＤ３０１の負端に連接されている。
【００３５】
ダイオードＣＲ３０７の負端は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０２の正端に連接され、ＣＲ３０７の正端は調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０２の負端に連接されている。
ダイオードＣＲ３０８の負端はＥＭＤ３０３の正端に連接され、ＣＲ３０８の正端はＥＭＤ３０３の負端に連接されている。
ダイオードＣＲ３０９の負端はＥＭＤ３０４の正端に連接され、ＣＲ３０９の正端はＥＭＤ３０４の負端に連接されている。
ダイオードＣＲ３１０の負端はＥＭＤ３０５の正端に連接され、ＣＲ３１０の正端はＥＭＤ３０５の負端に連接されている。
ダイオードＣＲ３１１の負端はＥＭＤ３０６の正端に連接され、ＣＲ３１１の正端はＥＭＤ３０６の正端に連接されている。
【００３６】
制御指令入力ユニットＭ３００は機電または固体電機または電子素子から構成され、電動機セットの運転状態に対して制御指令を発信する。
中央制御ユニットＣＣＵ３００は機電または固体電気または電子素子から構成された信号指令処理ユニットであり、制御指令入力ユニットＭ３００の指令を受け、駆動回路Ｄ３００を経てスイッチ素子セットを制御するものである。
駆動回路Ｄ３００は機電または固体電機または電子素子から構成され、中央制御ユニットＣＣＵ３００の指令を受けて相対的にスイッチ素子セットを駆動するものである。
【００３７】
図３に示す実施形態の運転状態は次のものを含む。
（ａ）スイッチ素子Ｓ３０１〜３０５がオンの状態になり、スイッチ素子Ｓ３１１〜Ｓ３２０がオフの状態になると、直流電機駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０６は直列に接続されて電源に連接され、この場合調整制御される電動機セットは最高インピーダンスとなり最低電力の運転形態に表れる。
（ｂ）スイッチ素子Ｓ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３０５，Ｓ３１５及びＳ３１６がオンの状態で、スイッチ素子Ｓ３０３及びＳ３１１〜Ｓ３１４及びＳ３１７〜Ｓ３２０がオフの状態であれば、直流電機駆動装置ＥＭＤ３０１〜ＥＭＤ３０３は１組に直列接続されて、電源と並列接続される。直流電機駆動装置ＥＭＤ３０４〜ＥＭＤ３０６も１組に直列接続され、電源と並列接続され、この場合、全体の調整制御される電動機群は次に低い電流値である次低電流の運転形態となる。
（ｃ）スイッチ素子Ｓ３０１，Ｓ３０３，Ｓ３０５及びＳ３１３，Ｓ３１４，Ｓ３１７，Ｓ３１８がオンの状態になり、スイッチ素子Ｓ３０２，Ｓ３０４，Ｓ３１１，Ｓ３１２，Ｓ３１５，Ｓ３１６，Ｓ３１９，Ｓ３２０がオフの状態になれば、調整制御される電動機の直流電気駆動装置ＥＭＤ３０１とＥＭＤ３０２は１組に直列接続されて、電源と並列接続され、直流電機駆動装置ＥＭＤ３０３とＥＭＤ３０４は１組に直列されて電源と並列接続され、直流電機駆動装置ＥＭＤ３０５とＥＭＤ３０６は１組に直列接続されて電源と並列接続される。この場合、調整制御される電動機群は中電流の運転形態になる。
（ｄ）スイッチ素子Ｓ３０１〜Ｓ３０５すべてがオフの状態になり、Ｓ３１１〜Ｓ３２０すべてがオンの状態になれば、電動機セットはそれぞれ単独に電源と並列接続され、この場合、調整制御される電動機群は最大電力の運転形態になる。（ｅ）以上ａ〜ｄの各段階電流の運転形態に於ける連続線形制御は次の方法によって達成することができる。
【００３８】
前述の（ａ）に示された最低電流の運転状態→（ｂ）で示された次低電流の運転状態→（ｃ）で示された中電流の運転状態→（ｄ）で示された最大電流の運転状態の各運転状態間の相対固体スイッチ素子によって２状態の交替順番の比例切換えを行い、それによって、中間の連結調整運転のトルクまたは回転速度値の特性を獲得する。
【００３９】
線形電流素子によって上述固体スイッチ素子を入れ替え、それをもって２つの違った運転電力の段階間の運転トルクまたは回転速度値のアナログ式連続調整を行う。
励磁コイル分励磁場のある直流電動機セットによって電動機群を構成し、磁場制御変速方式によって上述各種違う運転電力の段階間隔を補填し、運転トルクまたは回転速度値の特性の連続線形調整を獲得する。
【００４０】
この設計は上述各応用例に示される原理に基づき、各スイッチ素子及び電動機セットの回路の接続組合せにより、次の各機能またはその中の一部の機能を獲得することができ、それをもって運用の需要に合わせるが、それら機能は次の如くである。
【００４１】
（Ｆ１）片方向回転で、直列から並列へ直接転換させる電動機の機能運転。
（Ｆ２）片方向回転で、直列からＰＷＭ方式をもって逐次大電力の並列へ転換させる電動機の機能運転。
（Ｆ３）片方向回転で、直列線形方式から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機の機能運転。
（Ｆ４）片方向回転並びにＰＷＭ方式と直列、並列切換え制御をもって休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機の機能運転。
（Ｆ５）片方向回転並びに線形素子と直列、並列切換制御をもって休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機の機能運転。
（Ｆ６）２方向回転並びにＰＷＭ方式制御をもって休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機及び発電機の機能運転。
（Ｆ７）２方向回転並びに線形素子制御をもって休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機および発電機の機能運転。
（Ｆ８）片方向回転制御の直列及び並列で、各電動機セットは不釣合い運転を行うことができる。
（Ｆ９）２方向回転制御の直列及び並列で、各電動機セットは不釣合運転を行うことができる。
（Ｆ１０）２方向スイッチ素子をもって交流整流子電動機セットを制御し、休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機の機能運転。
（Ｆ１１）２方向線形素子をもって交流整流子電動機セットを制御し、休転から最大電力並列へ逐次上昇させる電動機の機能運転。
（Ｆ１２）片方向回転で、直列から最大電力並列へ直接転換させる逆方向発電機の機能運転。
（Ｆ１３）片方向回転並びにＰＷＭ方式制御をもって逐次最大電力並列へ上昇させる逆方向発電機の機能運転。
（Ｆ１４）片方向回転並びに線形素子制御をもって逐次最大電力並列へ上昇させる逆方向発電機の機能運転。
（Ｆ１５）公約組合せを行うことができる多種直並列組合せ形態。
（Ｆ１６）片方向回転並びに固体スイッチ素子または線形素子または更に進んで制御磁場を結合する方式をもって並列運転時に電動機セットの回転速度、トルク、または電流をそれぞれ制御し、同性能または違う性能の運転を行なわせまたは一部休転させるもの。
（Ｆ１７）２方向回転並びに固体スイッチ素子または線形素子または更に進んで制御磁場を結合する方式をもって並列運転時に電動機セットの回転速度、トルク、または電流または回転方向をそれぞれ制御し、同性能または違う性能の運転を行なわせまたは一部休転させるもの。
【００４２】
この外、本案に設計された電動機の機能運転は調整制御される電動機の直流電気駆動装置が電機子である場合、電動機セットの磁場励磁の強度を制御する方法を混合して使用することにより、それの応用範囲を拡大することができる。
【００４３】
【発明の効果】
以上の説明より明らかなように、この発明によれば、電動機の直，並列混合転換駆動システムで、それは従来の技術に対し、直流励磁の交流または直流同調電動機または直流整流子式電動機の直流電力駆動装置（電機子または磁場コイルを含む）をもって直列または並列の段階式制御を行い、及び直列から並列への連続性混合状態をもって所属電動機の回転速度、トルク及び出力を制御することができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態１における２段階式基礎回路のブロック図である。
【図２】実施の形態２における機電スイッチをもって構成した直列制御回路のブロック図である。
【図３】実施の形態３における６組の調整制御される電動機の直流電気駆動装置から組成された応用例を示すブロック図である。
【符号の説明】
Ｓ１０１，Ｓ１１１，Ｓ１１２，Ｓ２０１，Ｓ２１１，Ｓ２１２，Ｓ３０１〜Ｓ３０５，Ｓ３１１〜Ｓ３２０ スイッチ素子
ＣＲ１００〜ＣＲ１０２，ＣＲ２００〜ＣＲ２０２，ＣＲ３０１〜ＣＲ３１１
ダイオード
Ｍ１００，Ｍ２００，Ｍ３００ 制御指令入力ユニット
ＣＣＵ１００，ＣＣＵ２００，ＣＣＵ３００ 中央制御ユニット
Ｄ１００，Ｄ２００，Ｄ３００ 駆動回路
Claims (5)
- 少なくとも三つの電動機を駆動する駆動システム（Ｄ３００）であって、
少なくとも三つのモータを駆動するよう設けられた少なくとも三つの駆動装置（ＥＭＤ３０１，ＥＭＤ３０２，ＥＭＤ３０３，ＥＭＤ３０４，ＥＭＤ３０５，ＥＭＤ３０６）であって、直流電源（ＤＣＶ３００）に直列接続と並列接続によって互いに接続される前記少なくとも三つの駆動装置と、
前記直列接続のために第１の固体スイッチ素子（Ｓ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３０３，Ｓ３０４，Ｓ３０５）と、
前記並列接続のために第２の固体スイッチ素子（Ｓ３１１，Ｓ３１２，Ｓ３１３，Ｓ３１４、Ｓ３１５，Ｓ３１６，Ｓ３１７，Ｓ３１８，Ｓ３１９，Ｓ３２０）と、
前記第１、第２固体スイッチ素子（Ｓ３０１，Ｓ３０２，Ｓ３０３，Ｓ３０４，Ｓ３０５，Ｓ３１１，Ｓ３１２，Ｓ３１３，Ｓ３１４，Ｓ３１５，Ｓ３１６，Ｓ３１７，Ｓ３１８）を制御し、前記駆動装置（ＥＭＤ３０１，ＥＭＤ３０２，ＥＭＤ３０３，ＥＭＤ３０４，ＥＭＤ３０５，ＥＭＤ３０６）の全てが直列接続された状態と、前記駆動装置の全てが並列接続された状態と、前記駆動装置の一部が直列接続され他の駆動装置が並列接続された状態との間で切り替えることにより、動作状態における電力を変化させる制御装置（ＣＣＵ３００）であって、ＰＷＭ制御を用いて前記第１、第２固体スイッチ素子を制御することにより、前記駆動装置が直列接続された状態と並列接続された状態を時間比率において連続的（無段階的）に切替えることができる前記制御装置と
を備える駆動システム。 - 請求項１に記載の駆動システム（Ｄ３００）において、
前記駆動装置（ＥＭＤ３０１，ＥＭＤ３０２，ＥＭＤ３０３，ＥＭＤ３０４，ＥＭＤ３０５，ＥＭＤ３０６）は、直流励磁モータの励磁巻線と電機子を有する駆動システム。 - 請求項１に記載の駆動システム（Ｄ３００）において、
前記駆動装置（ＥＭＤ３０１，ＥＭＤ３０２，ＥＭＤ３０３，ＥＭＤ３０４，ＥＭＤ３０５，ＥＭＤ３０６）は、直流モータを制御し駆動する電機子を有する駆動システム。 - 請求項１に記載の駆動システム（Ｄ３００）において、
前記駆動装置（ＥＭＤ３０１，ＥＭＤ３０２，ＥＭＤ３０３，ＥＭＤ３０４，ＥＭＤ３０５，ＥＭＤ３０６）は、交流モータの励磁巻線である駆動システム。 - 請求項１に記載の駆動システム（Ｄ３００）において、
さらに前記駆動装置の一つと他の駆動装置の間に直列に挿入されたダイオード（ＣＲ３０１〜ＣＲ３１１）を有する駆動システム。
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