SE434323B - Elektriskt drivsystem innefattande en motor med variabel reluktans - Google Patents

Description

'7803630-8 att den bnäaki av en period, under vilken lindningsinduktansen i en fas ökar med rörelsen i en riktning, är större än 1/n, och den bråkdel av en period, under vilken lindningsinduktansen i en fas minskar med rörelsen i samma riktning, även är större än 1/n, samt att effektomvandlarkretsen är anordnad att tillföra varje lindning en strömpuls per period, varvid tillkopplingen och kom- muteringen av strömmen inträffar vid sådana förutbestämda lägen i förhållande till induktansens variation att toppströmmen ip vid maximieffekt och maximihastighet är större än I, där I=E/ (R+dL/dt), varvid E är likspänningskällans spänning, R lindnings- resistansen och dL/dt maximihastigheten för induktansökning före kommuteringspunkten.

Såsom beskrivs mer detaljerat nedan, uppfylls detta villkor ge- nom lämpligt val av de vinkellägen vid vilka tillkoppling och kommutering av ström inträffar i förhållande till induktansens stighastighet före kommuteringspunkten.

Villkoret att ip > I kan icke uppfyllas genom hela det varvtals- omrâde inom vilket motorns märkeffekt är tillgänglig, men det är fördelaktigt att det uppfylls inom ett väsentligt varvtalsomrâde från maximivarvtal ned till ett väsentligt lägre varvtal, exem- pelvis 75%, 50% eller till och med 25% av maximivarvtal, vid maxi- mieffekt för varje varvtal. Vid maximivarvtal och maximieffekt kan strömmen ip överskrida 2I.

Mellan periodens partier med stigande och fallande induktans kan inauktensen förbli väsentligen konstant vid ett maximi- eller mi- nimivärde, varvid den rörelse som mosvarar minimiinduktans med fördel är större än det som motsvarar maximiinduktans.

Effektomvandlaren kan vara anordnad att frånkoppla lindningen från källan vid den tidpunkt som betecknas såsom kommuterings- punkten i vilket fall med fördel strömmens värde vid kommuterings- punkten är avsevärt lägre än dess maximivärde. 7803630-8 Effektomvandlaren kan även vara anordnad att åstadkomma en alternativ dningen, genom vilken lindning krets mellan likspänningskällan och lin energi kan överföras till källan efter kommuteringspunkten, för att ut- plåna strömmen och återvinna energi antingen från den enda lindningen i varje fas eller genom en fast kopplad hjälplindning.

Efter kommuteringspunkten kan strömmen fortsätta att falla innan induk- tansen når sitt maximivärde.

Effektomvandlaren kan ha olika, kända former. Uppfinningen är emellertid särskilt men icke uteslutande fördelaktig om effektomvandlaren är av en typ, som för varje faslindning innehåller en eller två styrbara solid- state kopplingsanordningar, vilka periodiskt är i ledtillståndet och ge- nom vilka faslindningsströmmarna i följd passerar och överför energi från likspänningskällan till lindningen utan passage genom en kondensator I en anordning har motorn en lindning och två styrbara solid-state omkopp lare för varje fas och en lindningsström reduceras ytterligare till sitt minimivärde till följd av frânslag av de båda styrbara solid-state om- kopplarna, så att lindningen bringas att överföras till två dioder, som förbinder lindningen med likspänningskällan med motsatt polaritet och sålunda tillåter lindningen att återföra en del av sin energi till lik- spänningskällan.

I en ytterligare anordning används en enda likspänningskälla och motorn har en huvudlindning och en fast kopplad hjälplindning för varje fas samt en lindningsström, som flyter från källan till huvudlindningen via en seriekopplad, styrbar, solid-state omkopplare, överförs snabbt till en ekvivalent ström i hjälplindningen, när solid-state omkopplaren slås från, varvid den ekvivalenta strömmen flyter genom en krets, innehål- lande en diod och likspänningskällan, så att polariteten hospänningen på båda lindningarna reverseras och hjälplindningen tillåts återföra en del av sin energi till likspänningskällan, medan dioden leder. 7803630-8 H Det inses att när motorn innehåller dylika hjälplindningar, hänvis- ningar i det följande till en fasström allmänt är avsedda att innebära summan av strömmen i huvudlindningen och m gånger strömmen i hjälp- lindningen, där m är förhållandet mellan hjälplindningens och huvud- lindningens varvantal.

Ytterligare egenskaper och detaljer av uppfinningen kommer att diskuteras i det följande och vissa specifika utföringsformer kommer att beskrivas genom exempel under hänvisning till bifogade ritningar, på vilka fig. 1 till 10 (fig. 8 innefattande fig. 8A, 8B och 80) är diagram av typiska gvâgformer, utvisande induktans och/eller ström, såsom funktion av en ro- torvinkel eller tid (innehållande vissa kurvor, som motsvarar kända an- ordningar), samt fig. ll och 12 är kopplingsschemor av två olika utfö- ringsformer av drivanordningar med reluktansmotor.

Det är lämpligt att i allmänna termer först diskutera de karakteristiska egenskaperna och funktionen hos drivanordningar med motor med variabel reluktans av det slag vid vilket uppfinningen är tillämplig, innefat- tande en motor med variabel reluktans och en effektomvandlare för att tillföra dess lindningar ensriktade strömpulser från en likspänningskälla system enligt uppfinningen utnyttjar åtminstone tre faser för att åstadkomma adekvata bråkdelar av en period, under vilka induktansen sti- ger i en framriktning och under vilken induktansen stiger i en backrikt- ning av rotation, som gör det praktiskt möjligt att konstruera ett effek- tivt system, i vilket motorn icke blott kan bringas att gå i båda rikt- ningarna utan även kommer att vara självstartande i båda riktningarna.

Om den motor som avbildas, såsom innefattande utpräglade rotorpoler, vil- ka förflyttas mot och därefter bort från utpräglade statorpoler, inses det att den uppvisar ett flertal magnetiska kretsar, vilkas induktans alternerande ökas, när polerna närmar sig varandra, och minskas, när de avlägsnas från varandra. För att alstra ett drivmoment, bör attraktionen mellan polerna och följaktligen den ström som förbinder den magnetiska kretsen vara hög, medan polerna närmar sig varandra, dvs. i omrâdet med ökande reluktans, när attraktionen tenderar att alstra acceleration, och låg i området med minskande induktans, när den utövar en bromsande ten- dens. 7803630-a 5 En motor med variabel reluktans som är lämplig för denna uppfinning har n faser, där x1;> 2, och har för varje fas en huvudlindning, som kan vara fast kopplad till en hjälplindning. En fullständig period av induktans- variation för varje huvudlindning till följd av progressiv motorrörelse innefattar ett parti med ökande induktans med rotorläge, som fortsätts under åtminstone l/n av perioden, efterföljt av ett parti med relativt konstant maximiinduktans, vilket med fördel upptar väsentligt mindre än l/n av perioden, efterföljt av ett parti med minskande induktans, som upptar åtminstone l/n av perioden, efterföljt av ett parti med relativ konstant minimiinduktans, vilket upptar återstoden av perioden. I ett valfritt rotorläge har härigenom åtminstone en lindning en ökande in- duktans, som möjliggör att motorn kan startas i en framriktning genom att en ström bringas att flyta i denna lindning, och åtminstone en lind- ning har en avtagande induktans, vilken möjliggör att motorn kan startas i en backriktning.

Ett drivmoment eller en kraft alstras i motorn genom tillförsel av ström till en motorfaslinding under den del av dess period av induktansvaria- tion, när induktansen är ökande. Tillförseln av ström är funktionen av effektomvandlaren eller kopplingskretsen, som är anbragt mellan likspän- ningskällan ooh motorlindningarna.

Kopplingskretsen måstetppfylla två funktioner. För det första måste den förbinda likspänningskällan med huvudlindningen hos en motorfas för att uppbygga strömmen och tillföra energi till denna lindning. För det andra måste den frânkoppla likspänningskällan och bilda en backspänning över huvudlindningen för att utplåna strömmen och återvinna energi från denna lindning.

Kända kopplingskretsar kan använda transistorer och/eller tyristorer.

Fördelen med uppfinningen avser mer direkt sådana som utnyttjar tyri- storer. För att frånkoppla likspänningskällan från motorlindningen, kan kopplingstyristorn släckas genom användning av resonansuppträdandet hos en kondensator i serie med lindningen och tyristorn. Uppfinningen är emellertid mer fördelaktigt tillämpad vid en anordning, i vilken en lad- dad kondensator är parallellkopplad med den ledande tyristorn, för att därigenom framtvinga en backspänning över denna, genom vilken den släcka.

När en likspänningskälla med värdet E V ansluts genom en kopplingskrets till en lindning hos en motor med variabel reluktans med en cykliskt ._ -._,.,,.. à vsozssu-à varierande induktans av L H och med resistansen R ohm, definieras ström- men i A vid varje tidpunkt t genom ekvationen l E = Ri + L dï/at + 1 “IL/dt varvid den momentana effekt som överförs till rotorn är l/2 i2 dL/dt och det momentana bruttomoment som utvecklas är l/2 12 dL/dö där ö är rotornsjvinkelförskjutning.

Om vid någon tidpunkt under perioden med ökande induktans E = Ri + idL/dt,¿ blir di/dt = 0 och strömmen förblir konstant. Medan induktansen ökas med en väsentligen konstant hastighet dL/dt, finns sålunda en strömnivå I(där I=E(R+dL/dt), som strömmen i kommer att närma sig asymptotiskt eller om vid början av perioden med ökande induktansströmmen 1 är lika med I, kommer i att förbli lika med I under återstoden av perioden, till dess likspänningskällan frånkopplas. Om vid början av perioden med ökande induktans i är mindre än I, kommer i att ökas asymtotiskt mot nivån I (denna typ av vågform benämns i detiöljande deiplatta typen och används i kända system) och om vid början av den ovan nämnda perioden i är större än I, kommer i att minskas asymptotiskt mot nivån I (denna typ av vågform kallas i det följande den toppiga.typen, som utnyttjas enligt uppfinningen).

För relativt små värden hos resistansen R; erhålls I approximativt genom ekvationen l E. i » p ; (dä) (at) I = om (de) ochfföljaktligen för approximativt konstant dL/dö, som beror på motorns konstruktion och den resulterande induktansvariationen med rotorläge, är-I omvänt proportionell mot motorvarvtalet dö/dt.

Fig. l visar typiska strömvâgsformer hos de ovan beskrivna typerna.

Punkten C, som visas i vågformerna, benämns kommuteringspunkten och är den punkt vid vilken likspänningskällan E frånkopplas från lindningen och en backspänning påtrycks, antingen direkt på lindningen eller genom fast kopplad hjälplindning, så att strömmen i eller dess motsvarighet i hjälplindningen, minskas till noll eller till någon lämplig miniminivå. 7803630-8 För huvuddelen av det varvtalsområde inom vilket motonrskall arbeta kommer endast en förbindelse mellan likspänningskällan och lindningen att finnas och endast en kommutering för varje period av lindningsinduk- tansvariation, såsom illustreras i fig. 1. Under perioden med ökande índuktans utvecklas mekanisk effekt av motorn och om dL/dt är approxi- mativt konstant, kommer den mekaniska energi, som utvecklas under denna period, att erhållas genom w, = 1/2 - aL/at J' izat. om tågen ström Skane finnas i lindningen under perioden med minskande induktans, erhålls den mekaniska energi som utvecklas över denna period även genom Wè = 1/2 då _f12dt och kommer att vara negativ, emedan dL/dt är negativt. Den dt totala mekaniska energi per fas som utvecklas för en period av induk- tansvariation erhålls genom W = W1 + W . Ett negativt värde för W, som innebär att regenerativ bromsning äger rum, kommer att uppstå, om ström- men huvudsakligen faller inom perioden med minskande induktans.

Fig. 2 och 3 illustrerar lindningsströmmens vågformer för var och en av tvâ motorer, som går med samma varvtal och matas från samma likspän- ningskälla, har samma period med ökande induktans och förhållande mellan maximi- och minimiinduktans för sina lindningar men har induktansvärden, vilka skiljer sig med en faktor 2,5. Dessutom är de vinkellägen vid vilka en huvudtyristor tänds olika, så att strömvâgsformerna ger approxi- mativt samma värde för Jpig dt över perioden med stigande induktans minus J-12 dt över perioden med minskande induktans. Motorn i fig. 3 - motsvarar sålunda uppfinningen, vilket icke är fallet med den i fig. 2 visade.

Det framgår att emedan I är mindre vid den toppiga vågformen med en fak- tor 2,5, är dL/dt motsvarande större med samma faktor och uteffekten för den toppiga vågformen enligt fig. 3 är 2,5 gånger större än enligt fig. 2.

För att erhålla samma uteffekt för den toppiga vågformen i fig. 3 som för daiplatta vågformen enligt fig. 2 och för att E = I dL/dt = 125 V skall förbli lika, måste strömvärdena i fig.3 minskas och induktansvärdena ökas med en faktor 2,5, såsom visas av strömvâgformen 12 och motsvarande induktansprofil L2 i figt H, där strömvâgformen il och induktansprofilen L1 är såsom i fallet enligt fig. 2. Det framgår att vågformerna av den toppiga typen möjliggör att samma uteffekt kan utvecklas för väsentligt 7803630-8 lägre strömvärden än för vågformen av den platta typen, särskilt ström- men vid kommuteringspunkten.

För att utnyttja fördelarna med strömvågform av toppiga typer i ändamål att uppnå en specificerad uteffekt över en specificerad andel av motorns arbetsvarvtalsområde, är det nödvändigt att ha strömvågformer med ett ökande förhållande ip/I, när varvtalet ökas, där ip är topp- eller maximivärdet för strömmen. För att uppbygga strömmen till det önskade toppvärdet ip, innan lindningsinduktansen börjar att öka, är det fördel- aktigt att ha en större andel av den väsentligen konstanta delen.av in- duktansprofilen vid minimiinduktansnivån och en mindre andel vid maximi- induktansnivån, såsom illustreras i fig. 3 och H.

När förhållandet ip/I ökas, kommer strömvågformen att inta en ökande an- del av rotorvinkeln, motsvarande en fullständig period av fasinduktansen L. I fig. Ä mots varar denna vinkel en period av 5,6 ms. Det är fördel- aktigt vid det högsta varvtal vid vilket motorn skall uppnå sin speci- ficerade uteffekt, att göra förhållandet ip/I så stort som möïfigt genom att bringa strömpulsen att uppta eller nära uppta hela perioden av fas- induktansen L. Strömvågformen i2 i fig. 4 bör därför med fördel motsvara p ett varvtal mot den övre änden av varvtalsområdet, vid vilket motorn skall uppnå sin specificerade uteffekt.

Fig. 5 visar märkvridmomentet såsom funktion av varvtalet, vilket skulle ge upphov till en konstant märkeffekt över ett stort varvtalsområde.

Sex varvtal har valts, visade med punkterna A, B, C, D, E och F, och de motsvarande typiska strömvågsformerna vid dessa varvtal, hänförda till rotorvinkeln, som vardera ger samma effekt, visas i fig. 6. I detta exempel motsvarar fallet E strömvågformen i2 i fig. M.

Strömvågformerna uppnås genom omsorgsfull övervakning av rotorvinkeln och rotorvarvtalet hos motorn vid alla tidpunkter genom omvandlare med känd funktion och genom omkoppling av solid-state anordningarna i effekt- omvandlarkretsen vid de lämpliga rotorvinklarna för det rådande varvtalet.

Av fig. 5 och 6 framgår att, när motorvarvtalet ökas, den rotorvinkel vid vilken strömpulsen initieras helst måste framflyttas. Det framgår även att, när motorvarvtalet minskas, strömvâgformerna blir progressivt 7803630-8 mindre toppiga. Det är emellertid möjligt att utnyttja fördelarna med vâgformen av toppig typ inom ett avsevärt område för varvtal under ut- veckling av den specificerade motoreffekten.

Om vid något varvtal inom det ovan nämnda omrâdet mindre motoreffekt erfordras, kan detta uppnås genom reduktion av strömpulsens storlek, an- tingen genom fördröjning av den punkt vid vilken strömpulsen initieras eller genom framflyttning av den punkt vid vilken kommutering äger rum, eller genom en kombination av båda dessa faktorer.

Vid låga varvtal, exempelvis lägre än punkten A i fig. 5, är det icke allmänt möjligt att producera den specificerade motoreffekt som är till- gänglig vid högre varvtal och allmänt är det nödvändigt att alstra ett specificerat vridmoment, såsom visas i fig. 5. Vid mycket låga varvtal, är vad som kan betecknas såsom balanseringsströmmen I mycket stor och motorns lindningsström kan icke tillåtas närma sig detta värde.

För att hindra strömmen från att bli alltför stark, kan lindningen frånf kopplas från källan, när strömmen når ett givet värde, och därefter åter anslutas,när strömmen faller till ett givet lägre värde, för att till- föra en eller flera ytterligare strömpulser. Dylik tändning och kommu- tering av tyristorer kan eller måste styras i enlighet med ström för att ström skall kunna hållas inom praktiskt möjliga gränser inom ett område med låga varvtal och särskild ned till stillestånd, såsom är i och för sig känt. Fig. 7 visar en typisk strömvågform vid lågt varvtal.

Huvudfördelarna med vågformen av den toppiga typen har förklarats. För det första är den ström som skall behandlas av kommuteringskretsen vä- sentligt minskad så att därigenom kostnaden och effektförlusterna hos kommuteringskretsen minskas, oberoende av om den utnyttjar tyristorer och en kommuteringskondensator eller om den utnyttjar en transistor och en hjälpspänningsnivå.

För det andra är de effektiv- och medelströmmar som skall behandlas av huvudkopplingsanordningarna väsentligt minskade. Detta gäller även för strömvågformerna vid låga varvtal (såsom illustreras i fig. 7), emedan högre motorlindningsinduktanser används, för att möjliggöra toppiga våg- former vid högre varvtal, såsom illustreras i fig. Ä. Om kopplingsanord- veosesø-a 10 ningarna är tyristorer, medför detta väsentlig kostnadsminskning. Om emellertid anordningarna är transistorer, kommer på grund av deras be- gränsade förmåga att behandla toppström denna fördel icke att automatiskt medföra vågform av den toppiga typen.

Den tredje fördelen med vågform av den toppiga typen uppkommer genom att den sträcker sig över en större rotorvinkel än för den ekvivalenta våg- formen av platt typ och därigenom överlappar strömmarna i motorns n faser i större utsträckning och i större utsträckning kan ström, som förbrukas av en fas, delvis tillföras av ström som återförs från en annan fas.

Detta ger en minskning i den växlande komponent av ström vilken över- lagras på den likström som tas från likspänningskällan. När likspännings- källan är en dylik med väsentlig inre resistans, exemælvis ett batteri av sekundärceller, alstrar växelströmskomponenten av ström ytterligare förluster i den inre resístansen i likspänningskällan. Sålunda ger en minskning av växelströmskomponenten minskade förluster och högre verk- ningsgrad. Kondensatorer, vanligtvis av den polariserade elektrolytiska typen, kan användas för att åstadkomma en krets parallellt med batteriet, genom vilken strömmens växelströmskomponent kan ledas förbi batteriet, i vilket fall kostnaden för kondensatorerna minskas om den växelströms- komponent de måste leda reduceras, vilket ger ekonomisk fördel.

En fjärde fördel hos vågformen av den toppiga typen är att, när kom- muteringspunkten närmar sig, strömmen är minskande. Om kommuteringsfel skulle inträffa, kan ett andra försök göras att kommutera strömmen i buvudlindningen vid en reducerad strömnivå. Även om induktansprofilerna har visats såsom trapetsformiga i fig. 1 till 5 för att underlätta förklaringen, kommer de i praktiken endast att approximativt motsvara denna form. Vidare har det antagits att induktans- värden endast är en funktion av rotorläge, medan induktans även påverkas av strömstyrka och induktansprofilen kommer att ändras i enlighet med den grad av magnetisk mättning som äger rum. De allmänna principer som medför fördelarna med strömvâgformen av toppig typ gäller emellertid D fortfarande. Dessa principer är även tillämpliga, oberoende av om motorn med variabel reluktans är av roterande eller linjär konstruktion. I det förra fallet alstrar ett drivmoment vinkelrörelse och i det senare fallet É alstrar en drivkraft linjär rörelse. I båda fallen finns en cyklisk variation av induktans för varje lindning och strömpulser av ovan be- skrivet slag används. 7803630-8 11 Ändamålet med uppfinningen är därför att genom lämpligt val av motor- lindningsinduktans och motorns geometriska utformning åstadkomma en önsk- värd, cyklisk variation av induktans och genom lämpligt val av kopplinge- kretsar och av de tidpunkter vid vilka likspänningskällan ansluts till 2 och frånkopplas från lindningarna utnyttja strömvågformer av ovan angivet slag för att uppnå en specificerad uteffekt över ett specificerat has- tighetsområde med en specificerad likspänningskälla under minimering av kostnaden för alla komponenter, som används i systemet.

Systemet enligt uppfinningen skiljer sig från andra kända system genom den relativt högre ökningshastighetenhos lindningsinduktans dL/dt kopplat till det relativt högre värdet för det ovan nämnda strömförhållandet ip/I.

För all fulleffektdrift, med undantag av låga hastigheter, har dL/dt och ip värden enligt uppfinningen, som uppfyller villkoret ip:;> I där E R + då dt Ett exempel på ett system som konstruerats och drivs enligt uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till fig. ll.

Motorn med variabel reluktans har med fördel 3 eller H faser, av vilka varje fas innefattar en huvudlindning och en fast kopplad hjälplindning.

Huvud- och hjälplindningarna hos en trefasmotor visas i fig. ll såsom 11, 21, 31 och 13, 23, 33. Huvudlindningarna kopplas i följd till lik- spänningskällan SO med spänningen E genom tändning i en sekvens av huvud- tyristorerna 12, 22 och 32 i synkronism med motorns rörelse. När tiden är inne för att släcka huvudtyristorn 12 exempelvis, tänds en kommute- ríngstyristor 16 med en kondensator 61, som är negativt förladdad. Ström- men i huvudtyristorn 12 överförs till kondensatorn 61 med en hastighet, som styrs av induktansen 6% och när överföringen är fullständig, upp- träder den negativa spänning som återstår över kondensatorn 61 över tyristorn 12. Kondensatorn 61 är vald så att tyristorn 12 är backför- spänd under längre tid än dess släcktid. Strömmen i huvudlindningen 11 fortsätter att flyta genom kommuteringstyristorn 16, induktansen 6% och kondensatorn 61, till dess spänningen vid tyristorns 12 anod överskrider '7-803630-8 12 E(l + å), med avseende på dess katod, varigenom en framspänning induceras över dioden lä, där m är förhållandet mellan hjälp- och huvudlindningens varvantal. En ytterligare ökning av kondensatorspänningen åtföljs av en överföring av ström från huvudlindningen ll till hjälplindningen 13, var- “ vid dioden 1% bringas att leda och hjälplindningens spänning fixeras vid värdet E hos likspänningskällan. Strömmen i kondensatorn 61 och lindningen ll avtar till noll, medan strömmen i hjälplindningen 13 åter- för energi till likspänningskällan 50 via dioden lb. Så snart kommu- teringstyristorn 16 har återvunnit sitt "frånfl eller blocktillstånd, kan.en återställningstyristor 62 tändas, så att kondensatorspänningens polaritet reverseras genom en induktans 63 till förberedelse av näst- följande kommutering.

Motorlindningsinduktansen för de tre bnvudlindningarna varierar med rotorvinkel, såsom visas i fig. 8, och är konstant med en enpaketsmotor, som har 6 statorpoler och H rotorpoler. För en valfri rotorvinkel 6 upp- visar en lindning ökande induktans gå och en annan lindning uppvisar 'minskande induktans minus Eê. Den kan sålunda starta i båda riktningarna från ett valfritt läge. Det antas att rotorn är utformad för att avge märkeffekt vid eller över en hætighet av N varv/s men lägre än en högre hastighet N max varv/s. Likspänningskällans spänning är E V och induk- tansen L är vald enligt uppfinningen för att satisfiera olikheten: (R + aL/at) ip>s där i är huvudlindningsströmmens toppvärde vid avgivande av märkeffekt inom det ovan nämnda hastighetsområdet och R är lindningsresistansen samt dL/dt är den maximala ökningshastigheten för induktans före kommu- tering. Emedan en väsentlig fördel hms uppfinningen är en minskning av anordningens märkströmmar, satisfieras daxcvan nämnda olikheten i huvud- sak genom val av ett högt värde för L. E11 gräns för storleken av L in- träffar vid Nmax, emedan varaktigheten av den period med minimiinduktans under vilken strömmen kan ökas till ett toppvärde ip, som sammanfaller med utvecklingen av den erforderliga effekten, är väsentligt kortare.

Lindningsströmmens vâgformer vid full effekt och en hastighet av åtmins- tone N varv/s illustreras i fig. 9. Dessa vågformer visas med samma 7803630-8 13 horisontalaxel_representerande rotonfimkel som i fig. 8. Fasens 2 strömmar visas endast, emedan fasens 1 och fasens 3 strömmar är identiskt lika men framskjutna respektive fördröjda med 30°.

Tändpulserna för alla sju tyristorerna visas i fig. 10 med samma hori- sontella rotorvinkelaxel.

Uppfinningen är icke begränsad till någon särskild form av effektomvand- larkrets och i vissa fall, särskilt för högspänningsmotorer med stor effekt, kan det vara önskvärt att undvika användning av hjälplindningar för att återföra energi till källan. En krets för att uppnå detta visas i fig. 12.

Variationen av motorns induktans är densamma som i fig. 8 men varje fas har endast en lindning ll, 21 eller 31. Lindningen är förbunden med lik- spänningskällan 50 genom två tyristorer 12A och l2B. När tiden är inne för att frânkoppla lindningen ll från källan, släcks båda tyristorerna 12A och l2B, samtidigt eller en omedelbart efter den andra, så att lind- ningsströmmen nu flyter genom dioderna 17A och 17B varvid lindningspola~ riteten reverseras och lindningsenergi kan återföras till källan 50.

En frånslagskrets visas, som utnyttäar hjälpkälla 57, två kommuterings- kondensatorer 51 och 52 samt tvâ kommuteringstyristorer 16A och l6B.

Denna kommuteringskrets kan vara särskild för en fas eller kan, såsom visas, vara avsedd att betjäna alla faser.

För att förenkla beskrivningen antas batteriuttagen ha potentialer i för- hållande till ett värde av E/2 och -E/2 och hjälpkällan en potential- skillnad F.

Från början är potentialen vid hjälpkällans negativa uttag 59 betecknad P 59, lika med E/2 och följaktligen är det positiva uttagets 58 (E/2 + F).

När tiden är inne att släcka tyristorerna l2A och l2B, tänds först ty- ristorn 16A, varvid en backspänning lika med F påtrycks över tyristorn 12A. Huvudlindningsströmmen överförs till kondensatorerna 51 och 52 genom tyristorn 16A och P 58 reduceras från (E/2 + F) till (- E/2), vid vilken punkt dioden 17B leder. P 59 är nu (~E/2-F) och tyristorn l6B tänds för att släcka den lägre tyristorn l2B. Strömmen i lindningen ll övergår från vøozsso-9 tyristorn 12B, som nu är backförspänd, till tyristorn l6B och konden- satorerna'5l och 52 laddar kondensatorn 52 från (-E/2 -F) till E/2 vid vilken.punkt dioden 17A leder.

Båda tyristorerna har sålunda släckts och energi från lindningen ll âterförs till källan 50 via de tvâ dioderna 17.

Motorns konstruktionsdetaljer är identiskt lika med dnsom angetts í det föregående exemplet. -

Claims (11)

,5 vsozeso-s Patentkrav.
1. l. Elektriskt drivsystem, innefattande en motor med variabel reluktans och en effektomvandlarkrets för att tillföra denna ensriktade strömpulser från en likspänningskälla, varvid reluktansmotorn för var och en av n faser, där n;>2, har åtminstone en lindning, vars induktans varierar periodiskt med motorns rörelse, k ä n n e t e c k n a d av att lindningen är så anordnad att den bråk- del av en period, under vilken lindningsinduktansen i en fas ökar med rörelsen i en riktning, är större än 1/n, och den bråkdel av en period, under vilken lind- ningsinduktansen i en fas minskar med rörelsen i samma riktning, även är större än 1/n, samt att effektomvandlarkretsen är anordnad att tillföra varje lind- ning en strömpuls per period, varvid tillkopplingen och kommuteringen av ström- men inträffar vid sådana förutbestämda lägen i förhållande till induktsnsens variation att toppströmmen ip vid maximieffekt och maximihastighet är större än I, där I = E/(R + dL/dt), varvid E är likspänningskällans spänning, R lindnings- resistansen och dL/dt maximihastigheten för induktansökning före kommuteringspunkten.
2. 2. Elektriskt drivsystem enligt krav 1, k H n n e t e c k n a d av att hos varje av effektomvandlarkretsen tillförd ensriktad strömpuls ökar strömmen från sitt minimivärde till väsentligen sitt maximivärde, medan lindningsinduk- tansen är väsentligen vid sitt minimivärde, och minskar därefter väsentligt, innan effektomvandlarkretsen frånkopplar lindningen från likspänningskällan.
3. 3. System enligt kravet 1 eller 2, k ä n n e t e c k n a t av att ip;-I vid maximieffekt för varje hastighet genom ett hastighetsomrâde från maximihas- tighet ned till 75% av maximihastighet. i
4. 4. System enligt kravet 3, k ä n n e t e c k n a t av att ip>>I vid maximieffekt för varje hastighet genom ett hastighetsområde från maximihastig- het ned till 50% av maximihastighet.
5. 5. System enligt kravet 4, k H n n e t e c k n a t av att ip:>I vid maximieffekt för varje hastighet genom ett hastighetsområde från maximihastighet ned till 25% av maximihastighet.
6. 6. System enligt något av föregående krav, k 3 n n e t e c k n a t av att ip7*2I vid maximieffekt och maximihastighet.
7. 7. System enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av ett arbetshastighetsområde från en maximihastighet ned till en väsentligt lägre hastighet, inom vilket effekten är väsentligen konstant, och ett lägre hastig- hetsområde ned till stillestånd, vid vilket vridmomentet är väsentligen konstant. 78-03630-8 lß
8. 8. System enligt något av föregående krav¿ k ä n n e t e c k n a t av att mellan periodpartíerna med stigande och fallande induktans, förblir induk- tansen väsentligen konstant vid ett maximi- eller minimivärde.
9. 9. System enligt kravet 8, k ä n n e t e c k n a t av att den rörelse, som mtsvarar minimiinduktans, är större än den, som motsvarar maximiinduktans-
10. 10. System enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att efter kommuteringspunkten fortsätter strömmen att avta, innan induktansen når sitt maximivärde. I
11. ll. System enligt något av föregående krav, k ä n n e t e c k n a t av att effektomvandlarkretsen är av det slag som för varje faslindning (1l,2l,31) innehåller en eller två styrbara solid-state kopplingsanordningar (12,22,32), som periodiskt är 1 ledtillstånd och genom vilka faslindningsströmmarna 1 följd passerar och överför energi från likspänningskällan (50) till lindningen utan att passera genom en kondensator-