專利名稱：一種直流電動機脈寬調(diào)速與電制動裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及直流電動機的無級調(diào)速和電制動，主要用于直流電機在電力拖動時的速度調(diào)節(jié)與電氣制動，如電動自行車、無軌電車、電氣機車和其他使用直流電機場合。
背景技術(shù)：
在現(xiàn)有技術(shù)中的直流電動機在電力拖動時多采用可控硅的相控斬波或逆導斬波調(diào)速方式，不僅調(diào)速穩(wěn)定性較差，而且當輸入電源電壓較低時容易失控；同時多采用機械剎車方式，靠剎車摩擦片與剎車輪之間的強烈磨擦來實現(xiàn)制動，不僅剎車片與剎車輪磨損大，而且在高速剎車時往往產(chǎn)生較大的剎車噪音。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型針對上述不足，而提供一種脈寬調(diào)制式無級平穩(wěn)調(diào)速和無接觸式電制動的直流電機調(diào)速和電制動裝置。
通過以下方式和構(gòu)思來實現(xiàn)本實用新型的上述目的該直流電動機脈寬調(diào)速與電制動裝置，包括直流電動機的轉(zhuǎn)子繞組和勵磁繞組、功率器件、直流接觸器、直流開關(guān)、電容器、三個二極管、二個電阻器等，其特征是電機轉(zhuǎn)子繞組的負端與勵磁繞組之間接有二極管(7)，電機轉(zhuǎn)子繞組的正端與勵磁繞組和二極管(7)的接點之間接有直流接觸器，電機勵磁繞組的另一端與輸入電源N端之間接有功率器件，功率器件和勵磁繞組間的接點與電機轉(zhuǎn)子繞組的正端之間接有二極管(9)、與電阻(5)和二極管(6)的接點之間接有電阻(8)，電阻(5)的另一端與電機轉(zhuǎn)子繞組的負端相接，二極管(6)的另一端與輸入電源的N端相接，在電機轉(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。當直流開關(guān)閉合時，直流接觸器不能吸合，輸入直流電從P端經(jīng)直流開關(guān)、電機轉(zhuǎn)子、二極管(7)、勵磁繞組、功率器件至輸入直流電的N端，通過調(diào)節(jié)功率器件導通脈沖的寬度比例，就可控制流過直流電機轉(zhuǎn)子和勵磁繞組的電流大小，實現(xiàn)電機平滑調(diào)速的目的。當電機需要制動時，斷開直流開關(guān)，閉合直流接觸器，因電機尚在高速轉(zhuǎn)動，電機轉(zhuǎn)子在勵磁繞組的剩磁作用下，產(chǎn)生發(fā)電效應，即電流從電機轉(zhuǎn)子正端流經(jīng)直流接觸器、勵磁繞組、二個電阻器回到轉(zhuǎn)子負端，勵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)二個電阻，使轉(zhuǎn)子在阻尼磁場作用下產(chǎn)生一定的制動作用；此時，再控制功率器件導通，本來經(jīng)電阻器的電流就會被功率器件和一個二極管旁路，流過電機轉(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)功率器件導通脈沖的寬度比例，就可調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)子阻尼力的大小，實現(xiàn)可控電制動的目的。
本實用新型的優(yōu)點在于電機速度是通過功率器件導通脈沖的寬度比例來調(diào)節(jié)的，功率器件工作在導通或截止狀態(tài)，不僅效率高，而且速度調(diào)節(jié)非常平滑；電機是調(diào)速還是制動只需通過直流開關(guān)和直流接觸器的通斷轉(zhuǎn)換即可實現(xiàn)；電機制動時，是電機轉(zhuǎn)子本身受到電磁阻尼力實現(xiàn)電制動，大大減少了摩擦剎車機件的摩損。因此，這種直流電機脈寬調(diào)速與電制動裝置是一種高效、平滑調(diào)速與無接觸式電制動相結(jié)合的先進裝置，非常適合于采用直流電動機需頻繁調(diào)速或剎車的場合，如無軌電車、電動自行車、電氣機車、傳送帶、機械設(shè)備等的速度調(diào)節(jié)與制動。


附圖給出了該實用新型的電氣原理圖，
以下結(jié)合附圖進一步說明如下附圖是本實用新型的結(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、勵磁繞組10、功率器件11等。電機轉(zhuǎn)子繞組4的負端與勵磁繞組10之間接有二極管7，電機轉(zhuǎn)子繞組4的正端與勵磁繞組10和二極管7的接點之間跨接有直流接觸器3，勵磁繞組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和勵磁繞組10間的接點上還匯接了電阻8、二極管9正端，二極管9的負端與電機轉(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的負端、電阻5匯接在一起，電阻5的另一端與電機轉(zhuǎn)子繞組4的負端、二極管7的正端匯接，二極管6的負端與輸入電源的N端、功率器件11、電容器2相匯接。
具體實施方式
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閉合的，但可同時斷開。當直流開關(guān)1閉合而直流接觸器3斷開時，電機處于運行狀態(tài)輸入直流電經(jīng)P端進入電機轉(zhuǎn)子4、二極管7、電機勵磁繞組10、功率器件11至輸入直流電源的負端，功率器件11的導通脈沖寬度比是可任意調(diào)節(jié)的，導通脈寬比越小，流過電機轉(zhuǎn)子4和勵磁繞組10的電流越小，電機的轉(zhuǎn)速就越慢；逐步加大功率器件11的導通脈沖寬度比，流過電機的電流也逐步增大，電機轉(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)導通脈寬比，電機的速度就會平滑變化，實現(xiàn)平穩(wěn)調(diào)速的目的。因為功率器件11的工作狀態(tài)只有導通或截止，導通時，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；當功率器件11截止時，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。當直流開關(guān)1斷開而且電機由于慣性仍在高速轉(zhuǎn)動時如閉合直流接觸器3，電機就會進入電制動狀態(tài)電機轉(zhuǎn)子繞組4在高速轉(zhuǎn)動，由于剩磁的存在，轉(zhuǎn)子繞組4就不可避免的會切割剩磁的磁力線而產(chǎn)生電勢，該電勢的正負端與電機的正負端正好一致，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、電機勵磁繞組10、電阻8、電阻5回到轉(zhuǎn)子繞組4的負端，即形成一電流環(huán)路；該電流流過勵磁繞組10，會產(chǎn)生與剩磁方向相同的磁場，該磁場又進一步激勵轉(zhuǎn)子4產(chǎn)生更大的磁力線切割，轉(zhuǎn)子4就感應出更大的電勢，產(chǎn)生更大的電流，如此產(chǎn)生的正反饋使電機轉(zhuǎn)子4迅速處于較強的磁場之中并在較大電流的阻尼作用下產(chǎn)生較強的制動力；此時，如果功率器件11導通，電阻8被功率器件11和二極管6旁路，電機轉(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的脈寬導通比的加大而加大，這樣，通過調(diào)節(jié)功率器件11的導通脈寬比就可控制電制動力的大小，實現(xiàn)可控電制動的目的。
權(quán)利要求1.一種直流電動機脈寬調(diào)速與電制動裝置，包括直流開關(guān)(1)、電容器(2)、直流接觸器(3)、電機轉(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)、勵磁繞組(10)、功率器件(11)等，其特征是電機轉(zhuǎn)子繞組(4)的負端與勵磁繞組(10)之間接有二極管(7)，電機轉(zhuǎn)子繞組(4)的正端與勵磁繞組(10)和二極管(7)負端的接點之間跨接有直流接觸器(3)，勵磁繞組(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)和勵磁繞組(10)之間的接點上還匯接了電阻器(8)、二極管(9)的正端，二極管(9)的負端與電機轉(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)的負端、電阻器(5)匯接在一起，電阻器(5)的另一端與電機轉(zhuǎn)子繞組(4)的負端、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所述的電動機電制動與脈寬調(diào)速裝置，其特征還在于所述的功率器件(11)包括IGBT、功率場效應管等，在該器件的兩端并接有二極管；功率器件(11)工作在導通或截止狀態(tài)，通過控制開通脈沖的寬度比例實現(xiàn)電機的調(diào)速或制動力調(diào)節(jié)。
專利摘要一種直流電動機脈寬調(diào)速與電制動裝置，主要用于在電力拖動領(lǐng)域中直流電機的速度調(diào)節(jié)與電氣制動。該裝置包括電機轉(zhuǎn)子繞組(4)和勵磁繞組(10)、功率器件(11)、直流接觸器(3)、直流開關(guān)(1)、電容器(2)和三個二極管、二個電阻器等。其特征是電機轉(zhuǎn)子繞組與勵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處于調(diào)速或電制動狀態(tài)；通過控制功率器件(11)的導通脈沖寬度來調(diào)節(jié)電機的運行速度或制動力大?。皇且环N平穩(wěn)調(diào)速與無接觸式電制動相結(jié)合的電氣控制裝置。適用于電動自行車、無軌電車、電氣機車、傳送帶和機械設(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H02P3/08GK2704967SQ20042000886
公開日2005年6月15日 申請日期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 申請人:王循躍, 李善根