專利名稱：一種直流電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)速與電制動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及直流電動(dòng)機(jī)的無級(jí)調(diào)速和電制動(dòng)，主要用于直流電機(jī)在電力拖動(dòng)時(shí)的速度調(diào)節(jié)與電氣制動(dòng)，如電動(dòng)自行車、無軌電車、電氣機(jī)車和其他使用直流電機(jī)場合。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中的直流電動(dòng)機(jī)在電力拖動(dòng)時(shí)多采用可控硅的相控?cái)夭ɑ蚰鎸?dǎo)斬波調(diào)速方式，不僅調(diào)速穩(wěn)定性較差，而且當(dāng)輸入電源電壓較低時(shí)容易失控；同時(shí)多采用機(jī)械剎車方式，靠剎車摩擦片與剎車輪之間的強(qiáng)烈磨擦來實(shí)現(xiàn)制動(dòng)，不僅剎車片與剎車輪磨損大，而且在高速剎車時(shí)往往產(chǎn)生較大的剎車噪音。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型針對(duì)上述不足，而提供一種脈寬調(diào)制式無級(jí)平穩(wěn)調(diào)速和無接觸式電制動(dòng)的直流電機(jī)調(diào)速和電制動(dòng)裝置。
通過以下方式和構(gòu)思來實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的該直流電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)速與電制動(dòng)裝置，包括直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組和勵(lì)磁繞組、功率器件、直流接觸器、直流開關(guān)、電容器、三個(gè)二極管、二個(gè)電阻器等，其特征是電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的負(fù)端與勵(lì)磁繞組之間接有二極管(7)，電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的正端與勵(lì)磁繞組和二極管(7)的接點(diǎn)之間接有直流接觸器，電機(jī)勵(lì)磁繞組的另一端與輸入電源N端之間接有功率器件，功率器件和勵(lì)磁繞組間的接點(diǎn)與電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的正端之間接有二極管(9)、與電阻(5)和二極管(6)的接點(diǎn)之間接有電阻(8)，電阻(5)的另一端與電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的負(fù)端相接，二極管(6)的另一端與輸入電源的N端相接，在電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組的正端與輸入電源P端之間還接有直流開關(guān)、與輸入電源N端之間接有電容器等。當(dāng)直流開關(guān)閉合時(shí)，直流接觸器不能吸合，輸入直流電從P端經(jīng)直流開關(guān)、電機(jī)轉(zhuǎn)子、二極管(7)、勵(lì)磁繞組、功率器件至輸入直流電的N端，通過調(diào)節(jié)功率器件導(dǎo)通脈沖的寬度比例，就可控制流過直流電機(jī)轉(zhuǎn)子和勵(lì)磁繞組的電流大小，實(shí)現(xiàn)電機(jī)平滑調(diào)速的目的。當(dāng)電機(jī)需要制動(dòng)時(shí)，斷開直流開關(guān)，閉合直流接觸器，因電機(jī)尚在高速轉(zhuǎn)動(dòng)，電機(jī)轉(zhuǎn)子在勵(lì)磁繞組的剩磁作用下，產(chǎn)生發(fā)電效應(yīng)，即電流從電機(jī)轉(zhuǎn)子正端流經(jīng)直流接觸器、勵(lì)磁繞組、二個(gè)電阻器回到轉(zhuǎn)子負(fù)端，勵(lì)磁繞組在該電流作用下產(chǎn)生更大的磁場，使轉(zhuǎn)子發(fā)電電流更大，該電流經(jīng)二個(gè)電阻，使轉(zhuǎn)子在阻尼磁場作用下產(chǎn)生一定的制動(dòng)作用；此時(shí)，再控制功率器件導(dǎo)通，本來經(jīng)電阻器的電流就會(huì)被功率器件和一個(gè)二極管旁路，流過電機(jī)轉(zhuǎn)子的電流更大，從而產(chǎn)生更大的阻尼力，這樣，通過調(diào)節(jié)功率器件導(dǎo)通脈沖的寬度比例，就可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子阻尼力的大小，實(shí)現(xiàn)可控電制動(dòng)的目的。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于電機(jī)速度是通過功率器件導(dǎo)通脈沖的寬度比例來調(diào)節(jié)的，功率器件工作在導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)，不僅效率高，而且速度調(diào)節(jié)非常平滑；電機(jī)是調(diào)速還是制動(dòng)只需通過直流開關(guān)和直流接觸器的通斷轉(zhuǎn)換即可實(shí)現(xiàn)；電機(jī)制動(dòng)時(shí)，是電機(jī)轉(zhuǎn)子本身受到電磁阻尼力實(shí)現(xiàn)電制動(dòng)，大大減少了摩擦剎車機(jī)件的摩損。因此，這種直流電機(jī)脈寬調(diào)速與電制動(dòng)裝置是一種高效、平滑調(diào)速與無接觸式電制動(dòng)相結(jié)合的先進(jìn)裝置，非常適合于采用直流電動(dòng)機(jī)需頻繁調(diào)速或剎車的場合，如無軌電車、電動(dòng)自行車、電氣機(jī)車、傳送帶、機(jī)械設(shè)備等的速度調(diào)節(jié)與制動(dòng)。


附圖給出了該實(shí)用新型的電氣原理圖，
以下結(jié)合附圖進(jìn)一步說明如下附圖是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)原理圖，包括直流開關(guān)1、電容器2、直流接觸器3、電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組4、電阻器5、二極管6、二極管7、電阻器8、二極管9、勵(lì)磁繞組10、功率器件11等。電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組4的負(fù)端與勵(lì)磁繞組10之間接有二極管7，電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組4的正端與勵(lì)磁繞組10和二極管7的接點(diǎn)之間跨接有直流接觸器3，勵(lì)磁繞組10的另一端與輸入電源N端之間接有功率器件11，功率器件11和勵(lì)磁繞組10間的接點(diǎn)上還匯接了電阻8、二極管9正端，二極管9的負(fù)端與電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組4的正端、直流接觸器3、電容器2、直流開關(guān)1匯接在一起，電阻8的另一端與二極管6的負(fù)端、電阻5匯接在一起，電阻5的另一端與電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組4的負(fù)端、二極管7的正端匯接，二極管6的負(fù)端與輸入電源的N端、功率器件11、電容器2相匯接。
具體實(shí)施方式
如上所述的電路，直流開關(guān)1與直流接觸器3在邏輯上是不能同時(shí)閉合的，但可同時(shí)斷開。當(dāng)直流開關(guān)1閉合而直流接觸器3斷開時(shí)，電機(jī)處于運(yùn)行狀態(tài)輸入直流電經(jīng)P端進(jìn)入電機(jī)轉(zhuǎn)子4、二極管7、電機(jī)勵(lì)磁繞組10、功率器件11至輸入直流電源的負(fù)端，功率器件11的導(dǎo)通脈沖寬度比是可任意調(diào)節(jié)的，導(dǎo)通脈寬比越小，流過電機(jī)轉(zhuǎn)子4和勵(lì)磁繞組10的電流越小，電機(jī)的轉(zhuǎn)速就越慢；逐步加大功率器件11的導(dǎo)通脈沖寬度比，流過電機(jī)的電流也逐步增大，電機(jī)轉(zhuǎn)速也隨之逐步加大。反之，轉(zhuǎn)速就逐步減小，平滑地調(diào)節(jié)導(dǎo)通脈寬比，電機(jī)的速度就會(huì)平滑變化，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)調(diào)速的目的。因?yàn)楣β势骷?1的工作狀態(tài)只有導(dǎo)通或截止，導(dǎo)通時(shí)，流過功率器件11的電流雖然很大，但功率器件11兩端的電壓是非常低的；當(dāng)功率器件11截止時(shí)，雖然加在功率器件11兩端的電壓很高，但流過的電流為零，所以在功率器件11上的損耗是很小的。當(dāng)直流開關(guān)1斷開而且電機(jī)由于慣性仍在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)如閉合直流接觸器3，電機(jī)就會(huì)進(jìn)入電制動(dòng)狀態(tài)電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組4在高速轉(zhuǎn)動(dòng)，由于剩磁的存在，轉(zhuǎn)子繞組4就不可避免的會(huì)切割剩磁的磁力線而產(chǎn)生電勢，該電勢的正負(fù)端與電機(jī)的正負(fù)端正好一致，該電勢產(chǎn)生的電流經(jīng)轉(zhuǎn)子繞組4的正端、直流接觸器3、電機(jī)勵(lì)磁繞組10、電阻8、電阻5回到轉(zhuǎn)子繞組4的負(fù)端，即形成一電流環(huán)路；該電流流過勵(lì)磁繞組10，會(huì)產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁場，該磁場又進(jìn)一步激勵(lì)轉(zhuǎn)子4產(chǎn)生更大的磁力線切割，轉(zhuǎn)子4就感應(yīng)出更大的電勢，產(chǎn)生更大的電流，如此產(chǎn)生的正反饋使電機(jī)轉(zhuǎn)子4迅速處于較強(qiáng)的磁場之中并在較大電流的阻尼作用下產(chǎn)生較強(qiáng)的制動(dòng)力；此時(shí)，如果功率器件11導(dǎo)通，電阻8被功率器件11和二極管6旁路，電機(jī)轉(zhuǎn)子4產(chǎn)生的反電勢將經(jīng)功率器件11和二極管6只降落在電阻5上，從而可產(chǎn)生更大的電流，該電流隨功率器件11的脈寬導(dǎo)通比的加大而加大，這樣，通過調(diào)節(jié)功率器件11的導(dǎo)通脈寬比就可控制電制動(dòng)力的大小，實(shí)現(xiàn)可控電制動(dòng)的目的。
權(quán)利要求1.一種直流電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)速與電制動(dòng)裝置，包括直流開關(guān)(1)、電容器(2)、直流接觸器(3)、電機(jī)轉(zhuǎn)子電樞繞組(4)、電阻器(5)、二極管(6)、二極管(7)、電阻器(8)、二極管(9)、勵(lì)磁繞組(10)、功率器件(11)等，其特征是電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(4)的負(fù)端與勵(lì)磁繞組(10)之間接有二極管(7)，電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(4)的正端與勵(lì)磁繞組(10)和二極管(7)負(fù)端的接點(diǎn)之間跨接有直流接觸器(3)，勵(lì)磁繞組(10)的另一端與輸入電源N端之間接有功率器件(11)，功率器件(11)和勵(lì)磁繞組(10)之間的接點(diǎn)上還匯接了電阻器(8)、二極管(9)的正端，二極管(9)的負(fù)端與電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(4)的正端、直流接觸器(3)、電容器(2)、直流開關(guān)(1)匯接在一起，電阻器(8)的另一端與二極管(6)的負(fù)端、電阻器(5)匯接在一起，電阻器(5)的另一端與電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(4)的負(fù)端、二極管(7)的正端匯接，二極管(6)的正端與輸入電源的N端、功率器件(11)、電容器(2)相匯接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電動(dòng)機(jī)電制動(dòng)與脈寬調(diào)速裝置，其特征還在于所述的功率器件(11)包括IGBT、功率場效應(yīng)管等，在該器件的兩端并接有二極管；功率器件(11)工作在導(dǎo)通或截止?fàn)顟B(tài)，通過控制開通脈沖的寬度比例實(shí)現(xiàn)電機(jī)的調(diào)速或制動(dòng)力調(diào)節(jié)。
專利摘要一種直流電動(dòng)機(jī)脈寬調(diào)速與電制動(dòng)裝置，主要用于在電力拖動(dòng)領(lǐng)域中直流電機(jī)的速度調(diào)節(jié)與電氣制動(dòng)。該裝置包括電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(4)和勵(lì)磁繞組(10)、功率器件(11)、直流接觸器(3)、直流開關(guān)(1)、電容器(2)和三個(gè)二極管、二個(gè)電阻器等。其特征是電機(jī)轉(zhuǎn)子繞組與勵(lì)磁繞組之間接有二極管(7)等。通過控制直流開關(guān)(1)和直流接觸器(3)的分別接通與斷開來確定電機(jī)處于調(diào)速或電制動(dòng)狀態(tài)；通過控制功率器件(11)的導(dǎo)通脈沖寬度來調(diào)節(jié)電機(jī)的運(yùn)行速度或制動(dòng)力大??；是一種平穩(wěn)調(diào)速與無接觸式電制動(dòng)相結(jié)合的電氣控制裝置。適用于電動(dòng)自行車、無軌電車、電氣機(jī)車、傳送帶和機(jī)械設(shè)備流水線等需平穩(wěn)調(diào)速或頻繁剎車的場合。
文檔編號(hào)H02P3/08GK2704967SQ20042000886
公開日2005年6月15日 申請(qǐng)日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者李善根, 王循躍 申請(qǐng)人:王循躍, 李善根