[发明专利]具有单相绕组的电动马达的保护电路、具有这种保护电路的电离心泵和电油雾分离器

说明书

本发明涉及具有单相绕组(3)的电动马达的保护电路，该单相绕组由具有中心抽头(7)的两个子线圈(5、6)构成，其中，子线圈(5、6)的两个绕组端分别经由开关元件(8、9)与接地端(10)连接。本发明的任务是，在按类属的电动马达中，实现减少开关元件热负荷、改善运转平稳性、减少印刷电路板受热、改善EMC特性、对整体电路的更稳固的设计、有针对性地引导损耗以及附加地防护来自供电网络的其他过压脉冲。该任务根据本发明通过权利要求1、11和14的特征来解决。

技术领域

本发明涉及具有单相绕组(3)的电动马达的保护电路，该单相绕组由具有中心抽头(7)的两个子线圈(5、6)构成，其中，子线圈(5、6)的两个绕组端分别经由开关元件(8、9)与接地端(10)连接。

背景技术

对按类属的具有单相绕组的电动马达的整流如下这样地实现，即，两个开关元件与马达的电动转速同步地交替接通。通过交替接通，在电动马达的定子中产生旋转场，该旋转场带动永磁体转子。这种电路又称为M电路。当转换马达绕组时，存储在相应子线圈中的电能必定减少。由于上述互连电路中未能采用续流二极管，因此开关元件处的电压会上升到其击穿电压(雪崩击穿)，并且电流继续经由该开关元件流向大地。这会导致电流骤增。在此情形下，根据施加脉冲时的时间、击穿电压和此时流过的电流算出损失功率。由于雪崩击穿能量极高，因此构件在此时要承受极高热负荷。出于经济原因，开关元件热负荷能力的容忍度极为有限。如果需要更高的马达功率，则须考虑到对构件的热破坏。

发明内容

有鉴于此，本发明的任务在于，在按类属的电动马达中，实现减少开关元件热负荷、改善运转平稳性、减少印刷电路板受热、改善EMC特性、对整体电路的更稳固的设计、有针对性地引导损耗以及附加地防护来自供电网络的其他过压脉冲。

该任务根据本发明通过权利要求1、11和14的特征来解决。由于开关元件、例如场效应晶体管或双极晶体管不能承受高压脉冲，其中，每单位时间的能量输入起决定性作用，因此提出的是，让子线圈(5、6)的关断电流经由与开关元件(8、9)并联的电功率构件导出。在此，在子线圈(5或6)中存储的能量经由功率构件的电阻转化为热能。由此，使开关元件(8、9)受到的热负荷显著降低。以此方式，该功率构件保护开关元件(8、9)免遭可能的热损坏或热破坏。

本发明的改进方案在从属权利要求中示出。本发明的主要特征大体上在于，子线圈(5、6)的关断电流能够被控制。由此能与不同的环境条件或特殊要求相匹配。

根据本发明的第一实施方式设置的是，电功率构件为功率齐纳二极管(11、12)，其中，给每个子线圈(5、6)均配属有功率齐纳二极管(11或12)。这种解决方案至少能够满足对开关元件(8、9)进行热保护的要求。

为了附加地能够更易于设定和优化保护电路的特性，根据本发明的第二实施方式提出的是，采用双极功率晶体管(13、14)作为电功率构件，其中，给每个子线圈(5、6)均配属有双极功率晶体管(13或14)。

为了实现更灵敏地控制要导出的电流，功率晶体管(13)能被双极控制晶体管(14)导通，该双极控制晶体管的发射极联接至功率晶体管(13)的基极。

在第二实施方式的改进方案中设置的是，将控制晶体管(14)的基极与反向运行的控制齐纳二极管(15)连接。由此实现必须首先达到控制齐纳二极管(15)的击穿电压，才使基极电流在控制晶体管(14)中流动，然后该控制晶体管接通并控制功率晶体管(13)。

控制晶体管(14)的附加布线能够对EMC特性产生正面影响。

为了使这些晶体管处的基极-发射极电压不会过高进而保证快速切换，控制晶体管(14)的基极经由肖特基二极管一方面与子线圈的线圈端连接，而另一方面与功率晶体管(13)的基极连接。