[发明专利]用于调节电动机特性曲线的电路装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种按照权利要求1前序部分的用于调节电动机特性曲线、尤其用于稳定两相同步电动机的电动机最大转矩的电路装置。

背景技术

同步电动机对于汽车通信或办公通信、医疗技术、机械制造、消费电子、建筑装备或测量技术领域中很多价格敏感的应用来说是可靠的伺服驱动装置。

在建筑装备领域，同步电动机例如用作供热阀门的伺服驱动装置。通过相对小的同步电动机与变速器的组合，可以基于变速器减速比产生非常高的调节力。

由于同步电动机直接在交流电网上运行，因此大多数情况下可以不需要电压层面的匹配。对于两相实现的同步电动机来说，第二相通过工作电容器C_M由电网相位形成。为此，广泛使用其中形成公共相的并联。

同步电动机在不同电网电压下的运行通常需要欧姆R_v或电容C_v电阻其作为前联元件(Vorschaltelement)。

同步电动机的转数通过电动机的结构、尤其通过定子的极数2p以及供电网的频率f来确定。该转数与转矩无关。

同步电动机以同步转数旋转，并且在此期间可以从空转一直加载到最大转矩，而不改变其转数。该最大转矩被称为M_k。它是同步电动机的稳定极限；在负载更高时，同步电动机会不稳定地运行并停转。实际使用的缺点是最大转矩M_k与电压有关。最大转矩M_k与供电电压U之间存在直接的比例关系M_k＝f(U)，从而由于电网电压容差而很难精确限制同步电动机的转矩。

根据现有技术，需要限制转矩的同步电动机应用由同步电动机/同步驱动电动机和弹簧机械装置的组合形成，其中弹簧机械装置在限定的并且低于最大转矩M_k的电动机负载力矩时启动断开同步电动机的微键按钮。

对于在达到限定的电动机负载力矩时有针对性地断开同步电动机的另一个替换方式是，设置具有永久磁铁的离合器，或者设置实施为摩擦离合器的离合器。除了这种机械断开的优点-即与在同步电动机的调节范围的末端处的末端断开一样，在运转过程中可以采用相同的机械装置来在过载时执行断开-之外，也显示出明显的缺陷，如使用额外的机械元件、机械磨损、寿命减小、需要一个或多个断路元件，或者在制造时调整或控制断路特性。

此外，WO02/095926A1或DE20008483U1公开了一种用于断开同步电动机的电路装置。其中，在只采用唯一一个交流电压开关元件的情况下，在超过电动机最大转矩时廉价和可靠地实施断路。其中，在阻断时刻所出现的最大转矩也极度依赖于电网电压。

总之，为了借助供电电压的终端断路来限制执行元件的转矩，在现有技术中采用晶闸管、三端双向可控硅开关、光电三端双向可控硅开关元件、继电器和微型开关。

此外，DE19533076A1介绍了一种用于同步电动机的控制电路，其中借助三端双向可控硅开关实现电动机的异步启动。

通常，在采用晶闸管或三端双向可控硅开关时将激励电路与相位截止控制装置组合起来。由此可以有效地有针对性地降低或调节工作交流电压。典型的应用例子是调光器(Leuchtendimmer)。但是，对于用于调节同步电动机的最大转矩M_k，这种相位截止控制装置是不利的，因为谐波干扰同步电动机的同步运转并因此产生额外的噪声。只有在保持近似正弦形的电压曲线时，才能够不产生额外的噪声，并保持所确定大小的工作电容器的正常功能。