[发明专利]脉冲同步调速直流电机

说明书

本发明涉及一种脉冲调速直流电机，及其在计时器、使用直流电源的电动机械、仪器仪表等方面的应用。

现在已有的直流电机的调速，一般采用调节电枢电压，调节电枢回路的电阻或励磁电流及间歇供电等方法。

上述调速方法，主要是通过改变输入到电机里的能量来实现的，一旦负载发生变化，原有的速度也要改变，要实现稳速，尚需再加控制系统，且难以实现同步调速。现已有的同步调速直流电机，也仅限于无电刷直流电机，它采用锁频锁相方法控制电机转速，控制系统较复杂。

本发明实现了直流电机的脉冲同步调速，并且这种电机的输入能量，可随负载变化而自动调节，因而有很强的负载能力及较高的效率且控制电路很简单。

下面结合附图说明本发明的内容：

直流电机每转过一周，电枢绕组所具有的状态不同的通路的个数，这里称其为电枢绕组的通路数。因而，电枢绕组的每个通路都必须有一个由换向器控制的开关，或这个换向器本身就是开关，这里将这个开关叫位控开关。显然，电刷式直流电机的电枢绕组通路数，等于换向片数，换向片与电刷就组成了每个电枢绕组通路上的位控开关，这样不论电机的电枢绕组是怎样绕制和怎样接法，都可以将电机电路绘成图1所示的等效电路，〔1〕代表电机电枢绕组的各个通路，〔2〕是位控开关。这里还假定，电机运转时，电枢绕组的通路是自左向右依次导通的。

如图2所示，本发明相当于在电机电枢绕组的各通路上串入了由 调速脉冲控制的开关〔3〕，这里称其为时控开关。本发明所述的串接在电枢绕组通路中的时控开关，包括了其他联接形式的、但在逻辑上能起到串接在电枢绕组通路中的开关之作用的开关。如果时控开关〔3〕接通的顺序也是依次从左到右的，并且调速脉冲使时控开关〔3〕转换的速度不高于直流电机固有的换向速度，在一定的范围内，电机就能与调速脉冲同步运行。如果电机电枢绕组的通路数为偶数，如图3所示，时控开关〔4〕也可以是状态相间联动转换的，可以得到同样的效果。为加大调速范围，也可将相邻的几个时控开关组成一组（本发明所说的相邻，均指按位控开关接通顺序而言），如图4所示，用联动开关〔5〕做为其时控开关，调速脉冲控制其成组的顺序导通。如果时控开关的组数为偶数，如图5所示，可用状态成组相间的联动转换开关〔6〕做为其时控开关。

这里还将某位控开关接通状态叫位通，位通过程电机所转过的转角，称为位通角，电枢绕组通路导通过程中电机所转过的转角，称为导通角，位通过程中，如有调速脉冲作用，在脉冲作用前电枢绕组通路导通的，叫导通角在前;在脉冲作用后导通的，叫导通角在后。

下面说明本发明直流电机的脉冲同步调速原理。

如图6所示：〔7〕是调速脉冲，〔8〕是某一轮电枢绕组通路位通时间，〔9〕是该电枢绕组通路导通时间，〔10〕是第二轮电枢绕组通路位通时间，〔11〕是第二轮电枢绕组通路的导通时间。由于电机起动，或负载变化，或调速脉冲频率变化而引起了导通角过小，图6（a）中用导通时间〔9〕近似表示，电机转速就要降低，则下轮电枢绕组通路位通时间（图6（a）中〔10〕表示）则要延长，待调速脉冲〔7〕再使第二轮电枢绕组通路导通后，电机的导通角（图6（a）中用导通时间〔11〕近似表示）就增大，从而使电机转速升高。如果第一轮的导通角过大，通过分析图6（b）可知，第二轮的导通角就会减小。以上都是假定导通角在后的，这是正常的运行状态。如果导通角在前，则是不稳定的正反馈状态，即若前一轮导通角过大，则下轮的导通角不是进入导通角在后的状态，就是导通角变得更大而很快导致进入导通角在后状态;导通角过小，同样也会很快进入导通角在后的状态。

事实上这种调速方法也是通过控制电机的导通角实现的，且在正常运转时，电枢绕组通路开始导通时间是由调速脉冲控制的，而断开时涫怯苫幌蚱骺刂频摹Ｕ饫锊煌谙钟械穆龀逋降魉僦绷鞯缁υ谟冢菏笨乜氐亩魇峭魉俾龀逋降模皇芷渌蛩氐挠跋欤痉⒚髦谐莆菏笨乜厥怯傻魉俾龀逯苯涌刂频摹?

通过上述分析可知：对于不成组的时控开关，只要调速脉冲控制其同位控开关一起作用，使电枢绕组通路从左到右依次导通，就可实现脉冲同步调速。如果时控开关是成组的，某些电枢绕组通路就有可能不导通，但电枢绕组通路导通的方向仍是从左到右的。