Вентильный электродвигатель Советский патент 1985 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулируемым двигателям постояннаго тока с бесконтактной коммутацией вентильных электродвигателей (БД). Широкое применение в различных областях техники нашли ВД с возбужде нием от постоянных магнитов и коммутацией тока в обмотках с помощью транзисторных или тиристорньгх си ловых ключей, управляемых от сигн лов датчика положения ротора (ДПР).; Они используются в качестве исполнительных органов систем автоматики моментных и тяговых двигателей вследствие высоких массогабаритньк показателей, регулировочных свойств и высокой экономичности. Известны электродвигатели с однополупериодным коммутатором, состояпщм из двух ячеек, вьтолненных с возможностью их последовательного и параллельного соединения для регулирования скорости вращения ,1 . Такие электродвигатели имеют слож ,ную электрическую схему переключения Известны также ВД с трехфазной лучевой обмоткой, присоединенной к мостовой трехфазной схеме силовых ключей, параллельно которым подключен трехфазный диодный вьшрямительны мост обратного тока С23. - Регулирование скорости указанных двигателей может осуществляться с высокими энергетическими показателями в относительно небольшом диапазоне частот вращения. Кроме того, без специальных схем невозможно осуществить возврат в сет энергии, накопленной во вращающихся элементах нагрузки. Целью Изобретения является расширение диапазона регулирования мощности и снижение энергопотребления. Поставленная цель достигается тем что вентильньй электродвигатель, содержащий ротор,, статор с М -секционной обмоткой якоря, подключенной к выходу мостового коммутатора с мостом обратного тока, снабжен дополнительно стабилитронами и управляемыми ключами, коммутатор содержит m +1 ветвей, обмотка якоря выполнена разомкнутой, секции обмотки соеди}1ены последовательно и сдвинуты одна относительно другой на угол 7Т7п7 , мост обратного тока связан с шинами цепи питания через стабилитроны, шунтированные управляемыми ключами, а один из свободных концов обмотки якоря подключен к выходу (п1 + 1.)-й ветви моста. На фиг. 1 изображена схема предлагаемого двигателя } на фиг, 2 - схема обмотки двигателя (ш -3)Jна фиг. 3 - векторная диаграмма ЭДС обмоток двигателя. Разомкнутая обмотка предлагаемого двигателя содержит m последовательно соединенных секций. Секщга 1, 2 и 3 присоединены к мостовому коммутатору, собранному из силовых ключей 4-11, которые подключают их к шинам источника 12 питания. К секциям присоединен также собранный на диодах 13-20 выпрямительный мост обратного тока, подключенный к шинам источника питания через стабилитроны 21 и 22, шунтированные управляемыми ключами 23 и 24. Силовые ключи управляются схемой, к входу которой подведены сигналы ДПР и команды управления. Углы открытого состояния ключей ВД составляют 36(9 эл.град. При этом секции двигателя (фиг. 1) поочередно подключаются к шинам источника питания. Ограниченный диапазон регулирования скорости двигателя-прототипа обусловлено тем, что он имеет одну скорость холостого хода при постоянном напряжении аккумулятора. Предлагаемый ВД может работать как в режиме коммутации каждой секции, так и в режиме поочередной коммутации двух смежных секций и иметь две различные скорости холостого хода, отличающиеся в 1,73 раза. Эта особенность двигателя существенно расширяет диапазон регулирования его .скорости. Кроме того, эта особенность позволяет сниоить энергопотребление при разгоне инерционной нагрузки (например, маховика) до максимальной скорости, осуществляя двухступенчатый разгон ее. Напряжение на выходе диодного выпрямительного моста БД после разгона инерционной нагрузки вдвое превышает ЭДС одной секции. Векторная диаграмма ЭДС двигателя, изображенная на фиг. .3, поясняет это обстоятельство. Здесь модуль суммы ЭДС обмотки двигателя Ер вдвое больше модуля ЭДС каждой из секции , , j . При .разгоне нагрузки до максимальной

3

скорости ЭДС секции примерно равна напряжению аккумуляторной батареи. Наличие в двигателе вдвое большего вьшрямленного напряжения позволяет производить рекуперативное торможени нагрузки, при котором запасенная в ней кинетическая энергия возвращается в аккумулятор. Во время такого торможения закрыты силовые ключи 4-11 коммутатора и открыты управляемые ключи 23 и 24. В источник возвращается запасенной в нагруке энергии так как ее возврат осуществляется до скорости, равной половине скорости холостого хода.

Стабилитроны 2t и 22 служат для замыкания на аккумулятор экстратоков, возникающих при коммутации обмотки двигателя и импульсном регулировании развиваемого им момента.

044

С их помощью в аккумулятор возвращается энергия, запасаемая в нндуктивностях секций двигателя.

Таким образом, двигатель имеет две существенно различные скорости холостого хода, что расширяет диапазон регулирования его скорости в 1,73 раза . Он отличается пониженным энергопотреблением, достигаемым за счет осуществления им двухступенчатого разгона инерционной нагрузки и ее рекуперативного торможения, при котором в источник питания возвращается 3/4 кинетической энер ии, запасенной в нагрузке.

ВД может применяться в качестве моментного двигателя, исполнительного органа автоматических систем и в

экономичных приводах инерционных нагрузок.

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ содержащий ротор, статор с in -с.екциониой обмоткой якоря, подключенной Фиг.1 к выходу мостового коммутатора с мостом обратного тока, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона .регулирования мощности и снижения энергопотребления, он снабжен дополнительно стабилитронами и управляемыми ключами, коммутатор содержит m+t ветвей, обмотка якоря выполнена разомкнутой секции обмотки соединены последовательно и сдвинуты одна относительно другой на угол iT/m , мост обратного тока связан с шинами цепи питания через стабилитроны, шунтированные управляемыми ключами, а один из свободньк концов обмотки подключен к выходу (.т+1)-й ветви моста.

Фиг.2

2

ЕС

Фиг.З