Однофазный вентильный электродвигатель Советский патент 1987 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к однофазным вентильнЕ)1м электродвигателям переменного тока с бесконтактным коммутатором и может найти применение в схемах автоматики, телемеханики, где требуются повышенная надежность, широкий диапазон регулирования частоты вращения, способность работать во взрывоопасных средах, в вакууме, в устройствах, не допускающих помех радиоприему.

Цель изобретения - повьниение энергетических показателей электродвигателя.

На фиг. 1 показана конструкция однофазного вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема электродвигателя, на фиг. 3 - графики напряжений, токов и электромагнитного момента двигателя в фтакции угла поворота ротора.

Вентильный электродвигатель состоит из вращающегося трансформатора (ВТ),

рем ВТ, диском 8 с тиристорным коммутатором, якорем 10 ЭМП установлен в подшипниковых щитах двигателя.

ВТ в двигателе предназначен для бесконтактной передачи электромагнитной энергии в якорь двигателя, согласования напряжения питающей сети Ц с максимально допустимыми напряжениями Uj, , и, якоря ЭМП, преобразования угла поворота ротора f в напряжение, пропорциональное этому углу.

Огибающая ЭДС F, снимаемая с обмотки 4 якоря ВТ, повторяет форму поля в зазоре и приведена на фиг. 3 (форма ЭДС Вг1 приведена для случая изменения поля в 5 зазоре по закону синуса). В промежутке угла практически равна нулю.

В обмотке 6 управления тиристором 14 полупроводникового коммутатора, расположенной в тех же пазах, что и рабочая обмотка 4 якоря ВТ, наводится ЭДС управ10

полупроводникового тиристорного коммута- 2° ления 1у,у, повторяющая форму ЭДС 1г

тора и бесконтактного электромеханического преобразователя (ЭМП). Вращающийся трансформатор (фиг. 1) состоит из статора. 1 и ротора 2, выбранных из листов электротехнической стали. На статоре ВТ разменле- на однофазная обмотка 3, подключенная к однофазной сети переменного тока с напряжением и.,, частотой 1, создающая одну пару полюсов пере.менного магнитного поля. Обмотка 3 может быть выпол}1епа сосредоточенной на явно выраженных магнитных полюсах или распределенной по пазам статора и занимает полезный объем статора в пределах .

В пазах ротора размещаются рабочие вторичпые обмотки 4 и 5 якоря ВТ и обмотки 6 и 7 управления тиристорами полупроводникового коммутатора. Шаг обмоток якоря равен или меньше диаметрального по отнощению к магнитной системе возбуждения ВТ. В общем случае число обмоток может быть ш, вторичные рабочие обмотки 4 и 5 якоря замкнуты на тиристоры, работающие в ключевом режиме (фиг. 2). Обмотки 6 и 7 управления подключены через диоды к цепям управления тиристорами. Полупроводниковый тиристорный коммутатор, состоящий из тиристоров и диодов, смонтирован на диске 8, закрепленном на валу 9 двигателя.

ЭМП состоит из якоря 10 и двухполюсного статора 11. Пакет якоря ЭМП набран из листов электротехнической стали. Обмотка 12 якоря ЭМП, уложенная в пазах якоря и имеющая диаметральный шаг, подключена к рабочим обмоткам 4 и 5 якоря ВТ. Число обмоток якоря ЭМП вдвое меньше числа вторичных рабочих обмоток якоря ВТ.

На полюсах статора ЭМП размещены обмотки 13 возбуждения, создающие одну пару полюсов постоянного магнитного поля. Вал 9 вместе с закрепленными на нем яко25

30

35

(фиг. 3), которая через диод 15 прикладывается к управляющему переходу тиристора 14.

При достижении величин ЭДС 24 и (2б до- ледний открывается и пропускает полувол- статочных для открытия тиристора 14, пос- ну выпрямленного напряжения UM . Тиристор 14 закрывается при прохождении ЭДС 1 через нуль. Открытие тиристора 14 осуществляется при величинах ЭДС Ем и соответственно напряжения U,., близких к нул

Тиристор 14 пропускает определенное число однополярных импульсов постоянного тока, которое зависит от скорости вращения ротора вентильного двигателя и частоты f., питающей сети.

При этом по обмотке якоря ЭМП протекает однополупериодный выпрямленный ток Izi , ювторяющий в первом приближении форму кривой напряжения Uj., .

При взаимодействии тока с постоян- ным магнитным потоком 0 (фиг. 3) возбуждения бесконтактного электродвигателя постоянного тока возникает электромагнитный момент вентильного двигателя который действует в пределах угла поворота ротора 0-180°.

В пределах угла поворота ротора 180- 360° по обмотке 12 якоря ЭМП протекает однополупериодный выпрямленный ток в обратном направлении. Ток I, обусловлен действием ЭДС, снимаемой с вторичной об- 50 мотки 5 якоря ВТ при открытом тиристоре 16 полупроводникового коммутатора, за счет напряжения на управляемой обмотке 7 вентильного двигателя, которое через диод 17 прикладывается к управляющему переходу тиристора 16.

На ротор вентильного двигателя, таким образом, действует однонаправленный электромагнитный момент в пределах полного оборота.

45

55

рем ВТ, диском 8 с тиристорным коммутатором, якорем 10 ЭМП установлен в подшипниковых щитах двигателя.

ВТ в двигателе предназначен для бесконтактной передачи электромагнитной энергии в якорь двигателя, согласования напряжения питающей сети Ц с максимально допустимыми напряжениями Uj, , и, якоря ЭМП, преобразования угла поворота ротора f в напряжение, пропорциональное этому углу.

Огибающая ЭДС F, снимаемая с обмотки 4 якоря ВТ, повторяет форму поля в зазоре и приведена на фиг. 3 (форма ЭДС Вг1 приведена для случая изменения поля в зазоре по закону синуса). В промежутке угла практически равна нулю.

В обмотке 6 управления тиристором 14 полупроводникового коммутатора, расположенной в тех же пазах, что и рабочая обмотка 4 якоря ВТ, наводится ЭДС управ

ления 1у,у, повторяющая форму ЭДС 1г

° ления 1у,у, повторяющая форму ЭДС 1г

5

0

5

(фиг. 3), которая через диод 15 прикладывается к управляющему переходу тиристора 14.

При достижении величин ЭДС 24 и (2б до- ледний открывается и пропускает полувол- статочных для открытия тиристора 14, пос- ну выпрямленного напряжения UM . Тиристор 14 закрывается при прохождении ЭДС 1 через нуль. Открытие тиристора 14 осуществляется при величинах ЭДС Ем и соответственно напряжения U,., близких к нулю.

Тиристор 14 пропускает определенное число однополярных импульсов постоянного тока, которое зависит от скорости вращения ротора вентильного двигателя и частоты f.,, питающей сети.

При этом по обмотке якоря ЭМП протекает однополупериодный выпрямленный ток Izi , ювторяющий в первом приближении форму кривой напряжения Uj., .

При взаимодействии тока с постоян- ным магнитным потоком 0 (фиг. 3) возбуждения бесконтактного электродвигателя постоянного тока возникает электромагнитный момент вентильного двигателя который действует в пределах угла поворота ротора 0-180°.

В пределах угла поворота ротора 180- 360° по обмотке 12 якоря ЭМП протекает однополупериодный выпрямленный ток в обратном направлении. Ток I, обусловлен действием ЭДС, снимаемой с вторичной об- 0 мотки 5 якоря ВТ при открытом тиристоре 16 полупроводникового коммутатора, за счет напряжения на управляемой обмотке 7 вентильного двигателя, которое через диод 17 прикладывается к управляющему переходу тиристора 16.

На ротор вентильного двигателя, таким образом, действует однонаправленный электромагнитный момент в пределах полного оборота.

5

5

якоря, силовой датчик-трансформатор, служащий для подвода электрической энергии к обмотке якоря и расположенный с аксиальным смещением относительно электромеханического преобразователя, включающий в себя статор, на котором расположена однофазная первичная обмотка, и ротор, который механически соединен с ротором электромеханического преобразователя, на роторе

Если электромагнитный момент М (фиг. З) больще момента сопротивления на валу, ротор вентильного двигателя приходит во вращение.

Конструкция вентильного электродвигателя позволяет повысить энергетические показатели и расщирить диапазон регулирования частоты вращения за счет того, что в открытие тиристоров 14 и 16 полупроводникового коммутатора производятся в щиро- Q трансформатора распадожены 2р катущек ком диапазоне изменения напряжений Ut,силовой вторичной обмотки, подключенных

и Ui5 и соответственно U при сохранениикаждая через управляемые вентили к якорнеизм енной длительности пачек импульсовной обмотке электромеханического преобрапостоянного тока в обмотках якоря ЭМП а зователя, и вторичные управляющие обмот- также упростить конструкцию ВТ за счет ки, уложенные в те же пазы, что и силовые уменьщения числа его полюсов возбужде- 15 обмотки, и подключенные к управляющим ния.цепям вентилей, отличающийся тем, что, с

целью повышения энергетических показатеФормула изобретениялей, вращающийся трансформатор выполнен с р парами полюсов, полюса, на которых

Однофазный вентильный электродвига- 20 расположена первичная обмотка, смещены тель, содержащий электромеханический 2р- в каждой паре на угол, меньщий 360/2р эл. полюсный преобразователь, включающий в град, катущки вторичных обмоток выполне- себя статор, на котором размещен источник ны с шагом, меньшим 180 эл. град., а маг- однонаправленной намагничивающей силы,нитные оси катушек смещены на угол и ротор, на котором расположена обмотка180 эл. град.

якоря, силовой датчик-трансформатор, служащий для подвода электрической энергии к обмотке якоря и расположенный с аксиальным смещением относительно электромеханического преобразователя, включающий в себя статор, на котором расположена однофазная первичная обмотка, и ротор, который механически соединен с ротором электромеханического преобразователя, на роторе

трансформатора распадожены 2р катущек силовой вторичной обмотки, подключенных

Изобретение относится к однофазным вентильным двигателям переменного тока с бесконтактным коммутатором и предназначено для работы в схема.х автоматики, телемеханики и устройствах, где требуется нт- рокий диапазон регулирования частоты вращения, способность работать во взрывоопасных средах, в вакууме, в устройствах, пе допускающих помех радиоприему. Цель изобретения - повьппение энергетических показателей. Магнитная система возбуждения вращающегося трансформатора выполняется асимметричной, а число пар полюсов возбуждения бесконтактного электродвигателя постояпного тока такое же, как и у вращающегося трансформатора. 3 ил. S (Л со оо со ;о о

Фиг.1

и

е

Фиг. г

ч I о

25

25 О