Электродвигатель с катящимся ротором Советский патент 1987 года по МПК H02K41/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности - управляемым электродвигателям с электромеханической редукцией скорости, и может быть использовано в следящих и позиционных приводах.

Цель изобретения - упрощение и обеспечение возможности управления угловым положением ротора.

На фиг. 1 показан пример принципиальной схемы подключения статорных обмоток; на фиг. 2 - временные соотношения фазных напряжений и управляющих сигналов; на фиг. 3 - пространственные диаграммы магнитного поля двигателя.

Электродвигатель выполнен следующим образом.

В пазах (или на сердечниках) статора уложены идентичные фазные обмотки 1-12, подключенные к шестифаз- ной питающей сети неизменной частоты (фиг. 1). Обмотки 1 и 2 уложены в одних и тех же пазах (или на одних сердечниках) статора, образующих первую фазную зону статора. Обмотки 3 и 4 также в одних и тех же пазах, образуют в торую фазную зону статора, сдвинутую на 1/6 расточки статора, обмотки 5 и 6 образуют третью фазную зону и т,д.-Каждая фазная, .зона занимает половину окружности статора. Эти фазные зоны условно изображены горизонтально защтрихованными прямоугольниками в нижней части диаграмм (фиг. 3).

Каждая фазная обмотка 1-2 включена в плечо мостового выпрямителя через управляемые вентили, выполненные на тиристорах 1 -12 . Номера тиристоров совпадают с номерами подключенных к ним обмоток 1-12. Катоды всех тиристоров 1 -12 соединены в общую точку, к которой подключены аноды неуправляемых вентилей, вьтолненных, например, на диодах 13-18, Управляющие электроды всех тиристоров 1 -12 соединены в две общие точки: в одну точку включены управляющие электроды всех четных тиристоров 2 ,.4 , 6 , 8 ,10 , 12 , в другую - всех нечетных 1 , 3, 5, 7 , 9, 11 . К этим общим точкам подключены концы вторичной обмотки дифференциального импульсного трансформатора 19, к его первичной обмотке подключен источник 20 управляющих униполярных импульсов регулируемой частоты.

На фиг. 2 Изображены шесть фазных синусоидальных напряжений питающей сети, причем над каждой синусоидой обозначены цифрами те две фазные обмотки, на которые подается это фазное Напряжение. Обмотки (фиг. 1 и 2), находящиеся в одной и той же фазной зоне, например обмотки 1 и 2, подключены к тем фазам питающей сети, напряжения которых в любой момент равны и противоположны. В нижней части фиг. 2 показаны управляющие сигналы: горизонтально заштрихованньй

прямоугольник условно изображает импульс, подаваемый от одного конца обмотки импульсного трансформатора 19 на управляющие электроды четных тиристоров, а вертикально заштрихованный прямоугольник - импульс, подаваемый от другого конца этой обмотки на управляющие электроды нечетных тиристоров. Эти импульсы отстоят на полпериода частоты сигнала.

Устройство работает следующим об-

разом.

Пусть частота сигнала равна угловой частоте О) питания и управляющий импульс поступает в момент /3. Этот импульс подается на управляющие электроды четных тиристоров, т.е. ни один нечетный тиристор включиться не может. Из четных тиристоров включится только тиристор 2 , так как его анодное напряжение мак- симально. Другие четные тиристоры не могут включиться, так как в любом выпрямителе их катодный потенциал становится выше анодного. Тиристор 2 включен до тех пор, пока потенциал его анода выше потенциала катода.

Б интервале ТГ/З cot ток фазной обмотки 2 и тиристора 2 замыкается через диод 16, катод которого имеет низкий потенциал, в интервале 2 и /3 со t и Т - через диод 17, в интерва- че и t АТ /З - через диод 18.

В момент со.t 4 Tr/3 поступает управляющий импульс на отпирание нечет- ных тиристоров. Теперь может включиться только тиристор 1 : его анодное напряжение максимально. В интервале 4 ii /36oJt ток фазной об11 I

мотки 1 и тиристора 1 замыкается через диод 13, затем через диод 14 и т.д. Следовательно, полпериода Т/3 cot- 4 ir/3 ток течет по фазной обмотке 2, а -вторые полпериода 4 ir/3 cot6 Я/З - по фазной обмотке 1.

Так как обе обмотки I и 2 уложены в одних пазах, то весь период ток и намагничивающая сила (и.с.) действует только в половине окружности статора (левая диаграмма, фиг. З). На диаграмме дпя упрощения не показано распределение обмоток вдоль пространственной координаты X, так что н.с. фазы изображена прямоугольниками, как для сосредоточенной.катушки, для нескольких последующих моментов времени. Как видно из левой диаграммы фиг. 3, весь период н.с. действует только в фазной зоне об - моток 1 и 2: .

Если фаза управляющих сигналов изменяется, а именно первый отпирающий импульс подается в момент cot , а второй в момент (нижняя часть, фиг. 2), то полпериода 2 ir/3 iot З и /З включен тиристор 4 обмотка 4), а вторые полпериода - тиристор З (обмотка 3). Соответствующая диаграмма н.с, показана на фиг. 3 справа: н.с. весь период действует в фазной зоне обмоток 3-4 1Г/3 и X i A ir/3. Таким образом, сдвигом фазы управляющего сигнала можно на такой же пространственный угол (в примере 7/3) сдвинуть неподвижное униполярное магнитное поле статора.

Если источник 20 синхронизирован с питающей сетью, то устройство може быть использовано дпя управления углвым положением неподвижного катящегося ротора, например, в следящих и позиционных приводах. Если же фаза сигнала источника 20 непрерывно изменяется, т.е. его частота не равна частоте питания, то ротор катится со скоростью, соответствующей частоте сигнала. Например, синхронная углова скорость вращения ротора о будет при подаче на группу тиристоров 1-12 управляющих импульсов- с частотой естественной коммутации шестипульсного го выпрямителя, т.е. каждые i /3, половинная скорость вращения - при подаче импульсов каждые 21Г/3 радиан и т.д.

Если нагрузка двигателя реактивная, например сила трения,то достаточно пропускать ток по определенной фазной обмотке полпериода. В этом

339796

случае устанавливается только один комплект обмоток и тиристоров, например только шесть четных обмоток и щесть тиристоров, импульсный трансформатор 19 также не устанавливается, а источник 20 включается между общей точкой катодов тиристоров и общей точкой их управляющих электродов. Поэтому устройство может содержать лишь столько фазных обмоток и управляемых вентилей, сколько фаз питающей сети - эти обмотки (например, четные) можно считать основными, остальные обмотки

10

15

20

25

30

35

40,

45

50

(нечетные) являются дополнительными.

Формула изобретения

1.Электродвигатель с катящимся ротором, в статор которого уложены фазные обмотки, подключенные через вентили к многофазной сети неизменной частоты и состоящие из катушек, соединенных в группы, занимаюш 1е половину статора и образующие его фазные зоны, отличающийся тем, что, с цеЛью упрощения и обеспечения возможности управления угловым положением ротора, вентили подключены в одном направлении относительно одноименных концов фазных обмоток и вьтолнены управляемьми, их катоды соединены в одну общую точку, управляющие электроды - в другую общую точку, а между этими точками включены источник униполярных импульсов регулируемой частоты.

2.Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что

он содержит дополнительные фазные обмотки, идентичные основным фазным обмоткам, расположенные в тех же фазных зонах статора и подключенные через управляемые вентили аналогично основным фазным обмоткам к фазам питающей сети, напряжения которых равны и противоположны напряжениям фаз основных обмоток, а обпще точки управляющих э гектродов вентилей основных и дополнительных фазных обмоток подключены к двум выводам источника униполярных импульсов регулируемой частоты.

/2-5

7

Изобретение относится к электротехнике, в частности к управляемым электродвигателям с электромеханической редукцией скорости, и может быть использовано в следящих и позиционных приводах. Цель изобретения - упрощение и обеспечение возможности управления угловым положением ротора. Электродвигатель с катящимся ротором имеет зубчатый статор с фазными обмотками 1-12, подключенными к многофазной сети неизменной частоты. Обмотки 1 и 2 уложены в одних и тех же пазах статора и образуют первую фазную зону статора. Обмотки 3, OQQQQO 4, также расположенные в общих пазах , образуют вторую фазную зону, сдвинутую на 1/6 расточки статора и т.д. Каждая фазная обмотка 1-12 включена в плечо мостового выпрямителя через управляемые вентили, выполненные на тиристорах l -12 . Управляющие электроды всех тиристоров 1 -12 соединены в общую точку, к которой подключены аноды йеуправляемых вентилей, вьтолненных на диодах 13-18. Управляющие электроды всех четных тиристоров 2 -12 и нечетных 1 -11 объединены в две группы соответственно. К общим точкам четных и нечетных групп подключен дифференциальный импульсный трансформатор 19. Источник 20 униполярных импульсов регулируемой частоты подсоединен к первичной обмотке импульсного трансформатора 19. Фазные обмотки 1-12 двигателя могут быть включены не только в мостовую выпрямительную схему, но и в нулевую, т.е. без диодов 13- 18. 1 з.п. ф-лы, 3 ил. (О со с го. со ;о Oi

О

f 2f f 5f Фг/г2

0- n e if)S ttjf If

fvt. S

Редактор Е.Папп

Составитель Н.Дьякава Техред М.Ходанич

Заказ 4240/51 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35,Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор С.Шекмар