Вентильный электродвигатель Советский патент 1986 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электротехнике.

Цель изобретения - повышение надежности и КПД электродвигателя.

На чертеже изображена электрическая схема вентильного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель содержит транзисторные ключи- 1-4, основные секции 5 и б одной фазы и 7 и 8 другой фазы, расположенные на статоре электродвигателя и имеющие сдвиг относительно друг друга на 180 эл.град., дроссель 9 с секциями 10 и 11 обмотки.

На ct aTope двигателя уло.жены дополни-, тельные секции 12-15 якорной обмотки. Начало и конец секций 12 и 13 подключены к началу секции 10 дросселя 9, а начало и конец секций 14 и 15 - к конце секции 11. Базы транзисторных ключей 16-19 через резисторы 20-23 соответственно подключены к началу и концу сдвинутых на 180 эл.град дополнительных секций 12-15, а к минусу источника - через резисторы 24-27, которые обеспечивают рассасывание базовых носителей в транзисторных ключах 16-19. Основные секции 5 и 6, 7 и 8, фазы которых между собой сдвинуты на 90 эл. град.

Для электродвигателя с дросселем в цепи питания необходимо, чтобы зона коммутации составляла не менее 180 эл.град. В этом случае дроссель 9 осуществляет перевод энергии коммутируемой секции в секцию другой фазы, сдвинутой на 90 эл. град, в тот момент, когда противо-ЭДС в этой секции максимальна. Это позволяет получить ток в секциях двигателя, близкий к прямоугольной форме. Если зона коммутации меньще 180 эл. град.,

10 то в токе секции посередине интервала коммутации возникает провал и, следовательно, уменьшение КПД. Кроме того, уменьшение зоны коммутации меньше 180 эл.град. приводит к возникновению перенапряжений на транзисторных ключах из-за индуктивности

секций дросселя и как следствие - к снижению надежности. Для электродвигателя с дросселем в силовой цепи зона коммутации лежит в диапазоне 180-230 эл.град. и определяется параметрами обмоток двигателя и

2Q частотой вращения его вала.

Расширение зоны коммутации осуществляется путем углового сдвига статора ДПР относительно статора двигателя против напряжения вращения ротора. В этом случае включение основных секций якорной обмотподключены к минусу источника через после- 25 ки осуществляется командами с ДПР, причем

требования к стабильности ширины коммутационной зоны, определяемой ДПР, снижаются (угол может быть меньше 180 эл.град.). Дополнительные секции, коммутируемые от противо-ЭДС могут переключаться лишь синхронно с ней и время открытого состояния составляет около 180 эл.град. (170-180 эл. град.).

довательно включенные транзисторные ключи 1-4 и предохранители 28-31. Дополнительные секции 12-15 подключены к минусу источника через последовательно соединенные транзисторные ключи 16-19 и предохранители 32-35.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

При подаче напряжения от источника питания на коммутатор вентильного двигателя в соответствии с сигналами датчика положения ротора (ДПР) транзисторные ключи 1-4 начинают коммутировать токи в секциях 5-8 якорной обмотки, что создает электромагнитный момент, приводящий ротор двигателя во вращение. В дополни- тельных секциях 12-15 якорной обмотки наводится ЭДС вращения, и транзисторные ключи 16-19 начинают коммутировать ток в секциях 12-15, параллельных основным секциям.

В случае обрыва в режиме вращения в цепи, соединяющей какую-либо секцию электродвигателя с источником питания, двигатель не теряет работоспособности и практически не изменяет своих рабочих характеристик. В случае деградации одного из транзисторных ключей, приводящей, например, к потере переключающих способностей, предохранитель в эмиттерной цепи срабатывает и отключает одну из секций электродвигателя, т. е. выход из строя любого из полупроводниковых элементов или обрыв цепи подключения секции к источнику питания не приводит к потере работоспособности электродвигателя.

Для электродвигателя с дросселем в цепи питания необходимо, чтобы зона коммутации составляла не менее 180 эл.град. В этом случае дроссель 9 осуществляет перевод энергии коммутируемой секции в секцию другой фазы, сдвинутой на 90 эл. град, в тот момент, когда противо-ЭДС в этой секции максимальна. Это позволяет получить ток в секциях двигателя, близкий к прямоугольной форме. Если зона коммутации меньще 180 эл. град.,

то в токе секции посередине интервала коммутации возникает провал и, следовательно, уменьшение КПД. Кроме того, уменьшение зоны коммутации меньше 180 эл.град. приводит к возникновению перенапряжений на транзисторных ключах из-за индуктивности

секций дросселя и как следствие - к снижению надежности. Для электродвигателя с дросселем в силовой цепи зона коммутации лежит в диапазоне 180-230 эл.град. и определяется параметрами обмоток двигателя и

частотой вращения его вала.

Расширение зоны коммутации осуществляется путем углового сдвига статора ДПР относительно статора двигателя против напряжения вращения ротора. В этом случае включение основных секций якорной обмотки осуществляется командами с ДПР, причем

5 ки осуществляется командами с ДПР, причем

0

5

0

5

0

5

требования к стабильности ширины коммутационной зоны, определяемой ДПР, снижаются (угол может быть меньше 180 эл.град.). Дополнительные секции, коммутируемые от противо-ЭДС могут переключаться лишь синхронно с ней и время открытого состояния составляет около 180 эл.град. (170-180 эл. град.).

Поскольку основные и дополнительные секции якорных обмоток работают одновременно, суммарная зона коммутации устанавливается разворотом статора ДПР в диапазоне 200-220 эл.град., что достигается смещением статора ДПР относительно положения нейтральной коммутации против направления вращения на угол 5-40 эл. град. В случае выхода из строя одного из полупроводниковых элементов одна из секций электродвигателя отключается, но вследствие расширенной зоны коммутации оставшихся в этой фазе секций осуществляется безразрывная коммутация в дросселе 9, отсутствуют перенапряжения на ключевых элементах и сохраняется прямоугольная форма тока в секциях электродвигателя.

Вентильный электродвигатель предназначен для использования в вентиляторах,гидронасосах и устройствах с повышенной наработкой, работающих в режиме непрерывного вращения.

Формула изобретения

1. Вентильный электродвигатель по авт. св. № 550734, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности, он снабжен резисторами, дополнительными транзисторными ключами и дополнительными секциями якорной обмотки в количестве, равном числу основных секций, и предохранителями в количестве, равном общему числу основных и дополнительных секций, основные и дополнительные секции выполнены с равным числом витком, дополнительные секции расположены с возможностью создания намагничивающей силы одинакового направления с основными секциями и соединены.с ними одноименными выводами связанными с секциями дросселя, вторые выводы каждой из дополнительных секций через ключи и

предохранители соединены с источником питания, управляющий вход каждого из дополнительных ключей связан через резистор с точкой соединения ключа и дополнительной секции, смещенной относительно секции, связанной с данным ключом на 180 эл.град.

2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что, с целью повышение КПД, статор датчика положения ротора смещен относительно положения нейтральной коммутации против направления вращения на угол 5-40 эл. град.

Изобретение относится к электродвигателям с вентильной коммутацией. Цель изобретения - повышение надежности и КПД. Вентильный двигатель (Д) содержит транзисторные ключи, основные секции обмотки статора, сдвинутые относительно дру1 друга на 180 эл. град, дроссель с обмотками. В Д на статоре укладывают дополнительные секции якорной обмотки, соединенные с основными секциями одноименными выводами, которые подключены к секциям обмотки дросселя. Вторые выводы дополнительных секций через ключи и предохранители соединены с источником питания, а управляющий вход каждого дополнительного ключа связан через резистор с точкой соединения ключа и дополнительной секции, смещенной относительно секции, связанной с данным ключом, на 180 эл.град. Такое выполнение Д позволяет исключить потерю работоспособности в случае обрыва в режиме вращения цепи, соединяющей секцию с источником. Кроме того, в случае выхода из строя одного из транзисторов происходит срабатывание предохранителя, который отключает одну из секций обмотки, что не приводит к потере работоспособности Д. 1 з.п. ф-лы, 1 ил. (Л ю го 00 ю N

-р- .-С5

а р4 ( fy f

30

Ш- -©

0