呈并联交叉互锁的异步交流感应电机

摘要

本发明公开了一种呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，为将至少两个呈并联于电源的异步交流感应电机分别设置供运转电机的主绕组及控制绕组，以由两个电机并联交叉互锁，借并联于电源的电机在个别驱动负载运转中，随个别电机所个别驱动负载状态的变动，而使两电机能产生所需电机效应的互动反应。

说明书

技术领域

本发明为关于一种呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，是首创将至少两个呈并联于电源的异步交流感应电机(以下简称电机)分别设置供运转电机的主绕组及控制绕组，以由两个电机的绕组并联交叉互锁的联结方式如下，其中：

第一电机控制绕组与第一电机主绕组呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第一电机，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；

第二电机控制绕组与第二电机主绕组呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第二电机，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；

第一电机主绕组为供作为第一电机的主要运转绕组，而第一电机控制绕组的第一端与设置于第二电机的第二电机主绕组的第二端联结；

第二电机主绕组供作为第二电机的主要运转绕组，而第二电机控制绕组第一端与设置于第一电机的第一电机主绕组的第二端联结；

第一电机主绕组的第一端与第二电机主绕组的第一端联结，而通往输出或输入电源的第一端；

第一电机控制绕组第二端与第二电机控制绕组第二端联结，而通往输出或输入电源的第二端；

上述第一电机及第二电机的绕组两端呈并联而接受电源所驱动，第一电机及第二电机在个别驱动负载运转中，能借串联交叉互锁运转的效应，随个别电机所个别驱动负载状态的变动而呈变阻抗的运转，进而改变呈串联交叉互锁的个别电机间端电压的比例，使个别电机能产生所需电机效应的互动；

特别是借设置多个异步交流感应电机驱动共同负载的应用，于共同负载对个别异步交流感应电机所施加的负载大小作不稳定变动时，例如以个别异步交流感应电机驱动不同车轮，当车辆转弯时两侧轮负载会随之变动、或应用于各节车箱个别设置异步交流感应电机，而以个别驱动车厢的多节车厢联结构成共同负载的电联车，当电联车加速或减速或上下坡，而对个别配置的异步交流感应电机所施加的负载随之变动时，各异步交流感应电机间的实时响应调整非常重要，传统的对应方法为借设置于个别异步交流感应电机的个别检测装置，将负载变动的信号送至中央控制器作处理，再由中央控制器对个别异步交流感应电机所配置的驱动控制装置作操控，以对个别异步交流感应电机作相对运转性能的控制，此项对应方法系统较复杂、可靠性较低、各异步交流感应电机间的响应调整时间较长，系统稳定较易受反馈追逐(hunting)的影响。

本发明为创新揭示借由呈并联交叉互所的异步交流感应电机，借由多个异步交流感应电机间的绕组作交叉互锁，而产生随负载变动作运转特性的随机调整，以简化系统增加可靠度，及缩短异步交流感应电机对负载变动的响应调整时间，无反馈的现象、并使系统稳定度较佳。

背景技术

传统多组异步交流感应电机，呈并联作马达功能或发电机功能而个别驱动负载的运转时，各电机间为呈独立运作，而不能产生特定电磁效应的互动。

发明内容

本发明为首创将至少两个呈并联于电源的异步交流感应电机(以下简称电机)分别设置供运转电机的主绕组及控制绕组，以由两个电机并联交叉互锁为例，其中第一电机主绕组为供作为第一电机的主要运转绕组，而第一电机控制绕组则用以与设置于第二电机的第二电机主绕组串联，第一电机控制绕组与第一电机主绕组呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第一电机，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；而相对设置于第二电机的第二电机主绕组供作为第一电机的主要运转绕组，而第二电机控制绕组则用于与设置于第一电机的第一电机主绕组串联，第二电机控制绕组与第二电机主绕组呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第二电机，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转，借并联于电源的电机在个别驱动负载运转中，能使呈并联交叉互锁运转的电机随个别电机所个别驱动负载状态的变动，而使个别电机能产生所需电机效应的互动反应。

特别是借设置多个异步交流感应电机驱动共同负载的应用，于共同负载对个别异步交流感应电机所施加的负载大小作不稳定变动时，例如以个别异步交流感应电机驱动不同车轮，当车辆转弯时两侧轮负载会随之变动、或应用于各节车箱个别设置异步交流感应电机，而以个别驱动车厢的多节车厢联结构成共同负载的电联车，当电联车加速或减速或上下坡，而对个别配置的异步交流感应电机所施加的负载随之变动时，各异步交流感应电机间的实时响应调整非常重要，传统的对应方法为借设置于个别异步交流感应电机的个别检测装置，将负载变动的信号送至中央控制器作处理，再由中央控制器对个别异步交流感应电机所配置的驱动控制装置作操控，以对个别异步交流感应电机作相对运转性能的控制，此项对应方法系统较复杂、可靠性较低、各异步交流感应电机间的响应调整时间较长，系统稳定较易受反馈追逐(hunting)的影响。

本发明为创新揭示借由呈并联交叉互所的异步交流感应电机，借由多个异步交流感应电机间的绕组作交叉互锁，而产生随负载变动作运转特性的随机调整，以简化系统增加可靠度，及缩短异步交流感应电机对负载变动的响应调整时间，无反馈的现象、并使系统稳定度较佳。

本发明中呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，在实际应用时，包括：

其个别异步交流感应电机所个别配置的主绕组可为相同或不同电机规格与特性；

其个别异步交流感应电机所个别配置的控制绕组可为相同或不同电机规格与特性；

其个别电机组的额定规格与运转特性可为相同或不同；

其个别电机组可为由相同或不同结构类别及不同运转特性的异步交流感应电机所构成。

本发明中呈并联交叉互锁的异步交流感应电机的电源端呈并联，并接受交流电源(AC Elective Power Source)所驱动运转，含由交流单相或多相电源、或由直流变交流的电源，电源可为固定或可作电压调控、或可作频率调控、或可作频率及电压调控，作转速或转矩或转向或作再生发电制动的操作，或供作为异步的电磁效应的耦合传动装置作传动运转。

附图说明

图1为本发明呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，由两个异步交流感应电机呈并联构成的架构示意图。

图2为本发明两个呈Y接的三相异步交流感应电机呈并联交叉互锁，以接受三相交流电源驱动的实施例示意图。

图3为本发明以两个呈三相四线Y接的三相异步交流感应电机呈并联交叉互锁，以接受三相四线电源驱动的实施例示意图。

图4为本发明以两个呈Δ接的三相异步交流感应电机呈并联交叉互锁，以接受三相交流电源驱动的实施例示意图。

图5为本发明呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，由三个异步交流感应电机呈并联构成的架构示意图。

具体实施方式

就本发明的原理说明如下：如图1所示为本发明呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，由两个异步交流感应电机呈并联构成的架构示意图。

如图1所示，本发明呈并联交叉互锁的电路为由电源1000所驱动，电源1000含交流单相或多相电源、或由直流变交流的电源；电源可为固定或可作电压调控、或可作频率调控、或可作频率及电压调控。

本发明为首创将至少两个呈并联于电源的异步交流感应电机(以下简称电机)，分别设置供运转电机的主绕组及控制绕组，以由两个电机并联交叉互锁为例，其构成如下：

第一电机主绕组101为供作为第一电机100的主要运转绕组，而第一电机控制绕组102的(a)端与设置于第二电机200的第二电机主绕组201的(b)端串联，第一电机控制绕组102与第一电机主绕组101呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第一电机100，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机100、200呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；

设置于第二电机200的第二电机主绕组201供作为第二电机的主要运转绕组，而第二电机控制绕组202的(a)端与设置于第一电机100的第一电机主绕组101的(b)端串联，第二电机控制绕组202与第二电机主绕组201呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第二电机200，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；

第一电机100的第一电机主绕组101的(a)端与第二电机200的第二电机主绕组201的(a)端联结通往电源1000的一端；第一电机100的第一电机控制绕组102的(b)端，与第二电机200的第二电机控制绕组202的(b)端联结通往电源1000的另一端，并联于电源1000呈并联交叉互锁运转的两电机100、200在个别驱动负载运转中，随个别电机所个别驱动负载状态的变动，而使相对并联互锁的个别电机能产生所需电机效应的互动反应；

在送电运转中，若其中第一电机100的负荷变动而使电流随之变动时，则与第一电机主绕组101串联的第二电机200的第二电机控制绕组202的激磁电流同时随之变动，而使第二电机200依第二电机主绕组201与第二电机控制绕组202两者的极性关系、及两者极轴电机角度的位置关系、以及激磁电流的相位关系，使两者的合成磁通随之变动，进而使第二电机200随本身负载的变化而调整转矩及转速，以及随与第二电机控制绕组202串联的第一电机100的第一电机主绕组101运转电流的变化而作调整，反之若其第二电机200的负荷变动而使电流的变动时，则与第二电机主绕组201串联的第一电机100的第一电机控制绕组102的激磁电流也同时随之变动，而使第一电机100依第一电机主绕组101与第一电机控制绕组102两者的极性关系、及极轴的电机角度位置关系、以及激磁电流的相位关系，使两者的合成磁通随之变动，进而使第一电机100随本身负载的变化而调整转矩及转速，以及随与第一电机控制绕组102串联的第二电机200的第二电机主绕组201运转电流的变化而作调整。

图2为本发明两个呈Y接的三相异步交流感应电机呈并联交叉互锁，以接受三相交流电源驱动的实施例示意图。其中：

第一三相电机控制绕组3102与第一三相电机主绕组3101呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第一三相电机3100，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机3100、3200呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；

第二三相电机控制绕组3202与第二三相电机主绕组3201呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第二三相电机3200，两的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机3100、3200呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；

第一三相电机主绕组3101为供作为第一电机3100的主要运转绕组，而第一三相电机控制绕组3102的各相绕组的(a)端，与设置于第二三相电机3200的第二三相电机主绕组3201的各相绕组的(b)端联结；

第二三相电机主绕组3201供作为第二三相电机3200的主要运转绕组，而第二三相电机控制绕组3202的各相绕组的(a)端，与设置于第一三相电机3100的第一电机主绕组3101的各相绕组的(b)端联结；

第一三相电机主绕组3101的各相绕组的(a)端，与第二三相电机主绕组3201的各相绕组的(a)端联结至三相电源R.S.T端；

第一三相电机控制绕组3102的各相绕组(b)端呈Y接共同联结；第二三相电机控制绕组3202的各相绕组的(b)端呈Y接共同联结；两电机3100、3200的Y接共同联结点可为分离；或两电机3100、3200的Y接共同联结点可为联结。

上述第一三相电机3100及第二三相电机3200供通往交流三相的电源1000，第一三相电机3100及第二三相电机3200在个别驱动负载运转中，能借并联交叉互锁运转的效应，随个别电机所个别驱动负载状态的变动而呈变阻抗的运转，进而改变呈并联交叉互锁的个别电机间端电压的比例，使个别电机能产生所需电机效应的互动。

图3为本发明以两个呈三相四线Y接的三相异步交流感应电机呈并联交叉互锁，以接受三相四线电源驱动的实施例示意图。其中：

第一三相电机控制绕组3102与第一三相电机主绕组3101呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第一三相电机3100，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机3100、3200呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；

第二三相电机控制绕组3202与第二三相电机主绕组3201呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第二三相电机3200，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机3100、3200呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；

第一三相电机主绕组3101为供作为第一三相电机3100的主要运转绕组，而第一三相电机控制绕组3102的各相绕组的a端，与设置于第二三相电机3200的第二三相电机主绕组3201的各相绕组的(b)端联结；

第二三相电机主绕组3201供作为第二三相电机3200的主要运转绕组，而第二三相电机控制绕组3202的各相绕组的(a)端，与设置于第一三相电机3100的第一三相电机主绕组3101的各相绕组的(b)端联结；

第一三相电机主绕组3101的各相绕组的(a)端与第二三相电机主绕组3201的各相绕组的(a)端，共同通往至交流三相四线式的电源1000R.S.T端；

第一三相电机控制绕组3102的各相绕组的(b)端呈共同联结，第二三相电机控制绕组3202的各相绕组(b)端呈Y接共同联结，两电机的Y接共同联结点通往交流三相四线式电源1000的中性线N端；

上述第一三相电机3100及第二三相电机3200供通往交流三相四线式的电源1000，第一三相电机3100及第二三相电机3200在个别驱动负载运转中，能借并联交叉互锁运转的效应，随个别电机所个别驱动负载状态的变动而呈变阻抗的运转，进而改变呈并联交叉互锁的个别电机间端电压的比例，使个别电机能产生所需电机效应的互动。

图4为本发明以两个呈Δ接的三相异步交流感应电机呈并联交叉互锁，以接受三相交流电源驱动的实施例示意图。其中：

第一三相电机控制绕组3102与第一三相电机主绕组3101呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第一三相电机3100，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机3100、3200呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；

第二三相电机控制绕组3202与第二三相电机主绕组3201呈相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设于第二三相电机3200，两者的极性关系依运转性能的需求而选择在两电机3100、3200呈并联交叉互锁运转中，(1)呈同极性助激的运转，或作(2)呈逆极性差激的运转；

第一三相电机主绕组3101为供作为第一三相电机3100的主要运转绕组，而第一三相电机控制绕组3102的第一端与设置于第二三相电机3200的第二三相电机主绕组3201的第二端联结；

第二三相电机主绕组3201供作为第二三相电机3200的主要运转绕组，而第二三相电机控制绕组3202的各相绕组的(a)端，与设置于第一三相电机3100的第一三相电机主绕组3101的各相绕组的(b)端联结；

其呈三相Δ接线联结的方式可为：

第一三相电机主绕组3101的各相绕组的(a)端，与第二三相电机主绕组3201的各相绕组的(a)端作三相Δ接线联结，以供通往交流三相电源1000；

第二三相电机控制绕组3202的各相绕组的(a)端，与第一三相电机控制绕组3102的各相绕组(b)端作三相Δ接线联结，以供通往交流三相的电源1000；或

其呈三相Δ接线连接方式也可为：

第一三相电机主绕组3101的各相绕组的(a)端，与第一三相电机控制绕组3102的各相绕组的(b)端作三相Δ接线联结，以供通往交流三相的电源1000端；

第二三相电机主绕组3201的各相绕组的(a)端，与第二三相电机控制绕组3202的各相绕组的(b)端作三相Δ接线联结，以供通往交流三相的电源1000端；

上述第一三相电机3100及第二三相电机3200供通往交流三相电源1000，第一三相电机3100及第二三相电机3200在个别驱动负载运转中，能借并联交叉互锁运转的效应，随个别电机所个别驱动负载状态的变动而呈变阻抗的运转，进而改变呈并联交叉互锁的个别电机间端电压的比例，使个别电机能产生所需电机效应的互动。

上述原理的应用在多个电机时，其原理也同，如图5所示为本发明呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，由三个异步交流感应电机呈并联构成的架构示意图。如图5所示中：

第一电机100的磁场绕设第一电机主绕组101，并于第一电机100磁场以相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设第一电机控制绕组102，第一电机控制绕组102的(a)端供与绕设于第三电机300的第三电机主绕组301的(b)端串联；以及于第二电机200的磁场绕设第二电机主绕组201，并于第二电机200磁场以相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设第二电机控制绕组202，第二电机控制绕组202的(a)端供与绕设于第一电机100的第一电机主绕组101的(b)端串联；以及于第三电机300的磁场绕设第三电机主绕组301，并于第三电机300磁场以相同极轴绕设、或极轴间呈具有电机角度差绕设第三电机控制绕组302，第三电机控制绕组302的(a)端供与绕设于第二电机200第二电机主绕组201的(b)端串联；

第一电机100的第一电机主绕组101的(a)端与第二电机200的第二电机主绕组201的(a)端，与第三电机300的第三电机主绕组301的(a)端联结并通往电源1000的一端；第一电机100的第一电机控制绕组102的(b)端与第二电机200的第二电机控制绕组202的(b)端，与第三电机300的第三电机控制绕组302的(b)端联结并通往电源1000的另端，借由上述三个电机的主绕组及控制绕组的特定并联的联结状态，而于电源1000送电而个别驱动负载运转中，随个别电机所驱动个别负载状态的变动，而使个别电机之间能产生所需电磁效应的互动反应。

本发明呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，若所构成电机数目增加时，可依上述原则及原理类推之。

本发明中呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，所定义的异步感应电机为由呈现旋转的磁场的磁力线，与因电磁效应而感应产生异步致动的互动体所构成。

在实际应用时，本发明中呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，可依运转功能的需求，由鼠笼式电机或涡流感应式电机的其中一种或由多种混合使用的多组异步交流感应电机所构成，并可依功能需要作以下的组成，含：可应用于(1)作为异步交流感应鼠笼式电动机功能运转；或(2)作为异步涡流感应式电动机功能运转；或(3)作为异步交流感应鼠笼式发电机功能运转；或(4)作为异步涡流感应式发电机的功能运转；或(5)其中部分作为发电机功能运转，部分作为电动机功能运转；或(6)作为感应鼠笼制动刹车电机装置；或(7)作为涡流感应式制动煞车装置；或(8)作为异步的感应鼠笼式电磁效应耦合传动装置；或(9)作为异步的涡流感应式电磁耦合传动装置。

本发明呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，其中各电机本身的主绕组与控制绕组的激磁性关系包括：

(1)所有电机本身所设置的主绕组与控制绕组为呈同极性设置；或

(2)所有电机本身所设置的主绕组与控制绕组为呈逆极性设置；或

(3)部分电机本身所设置的主绕组与控制绕组为呈同极性设置，而部分电机本身所设置的主绕组与控制绕组为呈逆极性设置。

本发明呈并联交叉互锁的异步交流感应电机，其中个别电机所设置的主绕组及控制绕组，可为同极轴设置，或呈具电机角度差设置，呈电机角度差设置的方式为可借流经控制绕组的电流而改变与主磁场共同构成的磁场分布形状。

本发明呈并联交叉互锁的异步交流感应电机的电源端呈并联，并直接接受交流电源(AC Elective Power Source)驱动运转，含交流单相或多相电源、或由直流变交流的电源；电源可为固定或可作电压调控、或可作频率调控、或可作频率及电压调控，作转速或转矩或转向或作再生发电制动的操作，或作异步的电磁效应的耦合传动装置作传动运转。