Вентильный электродвигатель Советский патент 1984 года по МПК H02K29/02 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям постоянного тока с бесконтактным коллектором - вентильным электродвигателям. Известны вентильные электродвига тели постоянного тока, содержащие ротор,-статор с обмоткой якоря, соединенной в звезду и подключенной к источнику питания через транзисторы однополупериодного коммутатора, и защитное устройство, подключенное параллельно секциям обмотки якоря, содержащее дифференциальные цепочки и разрядное устройство, сое тоящее из последовательно соединенных транзистора и резистора, причем выход каждой из дифференциальных цепочек соединен через диод с управляющим электродом транзистора Недостатком этого электродвигателя являются низкие энергетические показатели вследствие того, что энергия магнитного поля, запасенная в индуктивности секций якорной обмотки, выделяется на резисторе разрядного устройства. Наиболее близким к изобретению является вентильньй электродвигател секции якорной обмотки которого сое динены с источникрм питания через транзисторы однополупериодного коммутатора, управляемого от датчика положения ротора с углом активной зоны сигнального сектора, меньпшм 180 эл. град, и параллельно каждой секции якорной обмотки и встречно источнику питания включены последовательно соединенные диод и транзис тор, причем база транзистора подклю чена к датчику тока, включенного последовательно с секцией якорной обмотки через релейньй элемент 2 Недостатком такого электродвйгат ЛЯ являются низкие энергетические показатели вследствие того, что эне гия магнитного поля, запасенная в индуктивности секций якорной обмотки, выделяется на датчиках тока, а также вследствие появления тормозно го момента при затягивании отключения тока секции. Целью изобретения является повышение энергетических показателей вентильного электродвигателя. Указанная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем статор с обмоткой якоря один из зажимов каждой из m секций которой соединен с силовой цепью ключа однополупериодного коммутатора, управляющая цепь которого подключена к выходу датчика положения ротора с углом активной зоны сигнального сектора большим 25Г/т и меньшим 4j/nn эл. рад. через усилительное устройство, ротор и защитное устройство, содержащее подключенные параллельно каждой секции последовательно соединенные диод и транзисторный ключ, защитное устройство содержит также диоды,- включенные каждый между вторым зажимом секции якорной обмотки и выводом для подключения источника питания, причем управлякщие цепи ключей подключены через усилительные устройства к логическим схемам попарного совпадения сигналов смежных фаз датчика положения ротора, и коьщенсатор, включенный между зажимом для подключения источника питания и общими точками соединенных вместе диодов и транзисторных ключей. На фиг. 1 приведена схема предлагаемого электродвигателя на фиг. 2 -диаграмма работы транзисторных ключей (наличие положительного сигнала условно обозначает открытое состояние соответствующего ключа) и осциллограммы токов секций якорной обмотки двигателя. Вентильный электродвигатель содержит пассивный явнополюсный ротор, статор с обмоткой якоря, каждая из секций 1-3, которой соединена с силовой цепью ключей 4-6 однополупериодного коммутатора, управляющие цепи которых подключены к выходу датчика положения ротора 7 с углом активной зоны сигнального сектора большим 2Л/т и меньшим 4Ji/rn электрических радиан через усилительные устройства 8-10. Устройство защиты силовых ключей коммутатора от перенапряжений содержит диоды 11-13, соединяюшие вторые зажимы секции 1-3 якорной обмотки с вьшодом для подключения источника питания, последовательно включенные диоды 14-16 и транзисторные ключи 17-19, шунтирующие секции 1-3, причем управляющие цепи ключей 17-19 подключены через усилители 20-22 к логическим схемам И 23-25 опарного совпадения сигналов смежньк фаз датчика положения ротора-и конденсатор 26, включенный между зажимом для подключения источника питания и об1цими точками соединенных вместе диодов 14-16 и транзисторных ключей . Работа вентильного двигателя происходит следующим образом. Предложим, что сигналом датчика положения ротора 7 открыт транзисторный ключ 4 однополупериодного коммутатора. В секции 1 обмотки якоря протекает ток по цепи: источник питания, диод .11, секция 1 , транзисторньй Ллюч 4. Конденсатор 26 при этом заряжен за счет отключения тока в предыдущей фазе. Под действием электромагнитного момента, создаваемого током секции 1, ротор вращается и при достижении определенного угла сигнал датчика положения ротора 7 через усилитель 9 открывает транзисторный ключ 5, и одновременно сигнал логической схемы И попарного совпадения 24 через усилитель открывает транзисторный ключ IS. К секции 2 обмотки якоря прикладывается напряжение источника питания и последовательно согласно с ним включенное напря жение конденсатора 26. В секции 2 начинает протекать ток по цепи: источник питания, конденсатор 26, транзисторный ключ 18, секция 2, транзисторный ключ 5.Диод 12 при это заперт, поскольку к нему приложено в обратном направлении напряжение конденсатора 26. Под действием сум марного напряжения ток в секции 2 растает формированно. Конденсатор 26 разряжается, отдавая энергию, н копленную в электростатическом пол в секцию 2 обмотки якоря. Ротор продолжает вращаться и в некоторьм момент времени сигнал да чика положения ротора отключает кл 4, а сигнал с выхода схемы логичес кого попарного совпадения сигналов смежных фаз датчика положения рото ра 24 через усилитель 21 отключает ключ 18. Конденсатор 26 прекращает свой разряд, и ток через секцию 2 протекает под действием источника питания по цепи: диод 12, секция 2 транзисторный ключ 5, а ток фазы 1 под действием ЭДС самоиндукции начинает протекать через диод 14 ко денсатор 26, диод 11, заряжая при этом конденсатор 26. Происходит сп дание тока в секции 1. Энергия магнитного поля, накопленная в индуктивности секции 1, накапливается в электростатическом поле конденсатора 26, заряжая его. Одновременно осуществляется защита силовых ключей 4-6 полупроводникового коммутатора от перенапряжений. При этом ток секции практически мгновенно перехватывается цепью заряда конденсатора 26, что значительно уменьшает динамические потери на переключение транзисторных, силовых ключей коммутатора. 1 . . При окончании заряда конденсатора 26 ток секции 1 прекращается. При дальнейшем повороте ротора открываются транзисторные ключи 6 и 19, и цикл повторяется. Использование предлагаемого вентильного электродвигателя позволяет значительно повысить его энергетические показатели по сравнению с энергетическими показателями известного двигателя вследствие того, что практически вся энергия магнитного поля, запасенная в индуктивности отключаемой секции обмотки статора-, накапливается в электростатическом поле конденсатора, при этом ограничивается перенапряжение на силовых элементах полупроводникового комьгутатора до допустимой величины, а при включении последую1цей секции передается в нее, выполняя таким образом полезную работу, в то время, как с использованием в прототипе для защиты транзисторов коммутатора от перенапряжений последовательно соединенных диода и транзистора с датчиком тока в силовой цепи, на последних выделяется в виде тепла практически вся энергия магнитного поля отключаемой секции. Предлагаемое решение целесообразно использовать в маломощных регулируемых электроприводах (лентопротяж. ные механизмы и др.), если электромеханический преобразователь выполнен в виде синхронной машины реактивного типа, т.е. с магнитомягким пассивным ротором,либо в вентильных электродвигателях повышенной мощности с активным ротором, в которых по какимлибо причинам целесообразно применение однополупериодного коммутатора.

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмоткой якоря, один из зажимов каждой из m секций которой соединен с силовой цепью ключа однополупериодного коммутатора, управляющая цепь которого подключена к выходу датчика положения ротора с углом активной зоны сигнального сектора большим 277/ти меньшим 1-Л/гп зл. рад. через ус11пительное устрой-, ство, ротор и защитное устройство, содержащее подключенную параллельно каждой секции последовательно соединенные диод и транзисторный ключ, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей, защитное устройство содержит также диоды, включенные каждьй между вторым зажимом секции якорной обмотки и выводом для подключения источника питания, причем управляющие цепи ключей подключены через усилительные устройства к логическим схемам попарного совпадения сигналов смежш пс фаз датчика 1юложения ротора, и конденсатор, включенный (Л между зажимом для подключения источника питания и общими точками соединенных вместе диодов и транзисторых ключей. § :л ;о 00 Од . 9ttt.l