Вентильный электродвигатель Советский патент 1989 года по МПК H02K29/06 H02P6/10 

Cf3u9,1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных объектах для приводов насосов и вентиляторов.

Целью изобретения является по- вьшение КПД и надежности вентильного электродвигателя.

На фиг. 1 изображена функциональная схема вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - временные диаграммы, поясняющие работу вентильного электродвигателя; на фиг. 3 - вариант, вьшолнения блока формирования сигналов управления.

Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину с двухфазной обмоткой якоря, ротор которой меха- нически связан с датчиком положения ротора (не показаны). Разноименные вьюоды фаз 1 и 2 обмотки якоря синхронной .машины объединены и подклюю: .чены к общему вьшоду двуполярного источника питанид. Плюсовой вьшод источника питания подключен к первым коммутируемым вьшодам первого 3 и второго 4 транзисторных ключей, а минусовой вьшод подключен к первым коммутируемым выводам третьего 5 и четвертого 6 транспортных ключей.

Кроме того,, вентильньй электродвигатель содержит трансформатор 7 с двумя обмотками, каждая из которьк включает две секции 8,9 и 10, 11,

подключены к выходу второго блока 13 формирования сигналов управления. Входы первого 12 и второго 13 блоков формирования сигналов управления подключены к выходу датчика положения ротора.

Блоки 12 и 13 формирования сигналов управления могут быть выполне10 ны на транзисторах 14, 15 и токоза- дающйх резисторах 16, 17.

Вентильный электродвигатель работает следующим .образом.

При подаче напряжения питания

15 на выходе датчика положения ротора появляются два двуполярных напряжения Ufctix, и Ugb,, (фиг. 1, 2), сдвинутых по фазе на 90 эл.. град, поступающие на входы первого 12 и вто20 рого 13 блоков формирования сигналов управления, на выходах которых появляются сигналы, управляющие работой транзисторных ключей 3, 5 и 4 6. Например,, в шмент времени t,,

25 (фиг.,2) на выходах первого 12 и

второго 13 блоков формирования сигналов управления появ.пяются .сигналы . и Uex6 которые открывают тран- зисторные ключи 5 и 6 соответствен-

30 но. Токи протекают от общей шины источника питания через фазы 1 и 2 синхронной машины, секции 9 и 11 трансформатора 7, открытые транзисторные ключи 5 и 6 к минусовой шине

соединенные последовательно согласно, з5 источника питания. В синхронной маши- и первый ;12 и второй. 13 блоки фор-не создается электромагнитньй м6мирования сигнсшов управления. Средние выводы первой и второй обмоток трансформатора 7 подключены к вторым вьшодам. фаз 1 и 2 обмотки якоря синхронной машины соответственно. Начало секции 8 первой обмотки трансформатора .7 и конец Секции 10 второй обмотки трансформатора 7 подмент, и его ротор начинает вращаться. В момент времени t;, транзистор- ный ключ 6 закрывается, но открьта- 40 ется транзисторный ключ 4, через который протекает ток от плюсовой ши- ;ны источника питания через сек.цию 10 трансформа тора 7, фазу синхронной машины 2 к общей шине источника пиключены к вторым коммутируемым выво- 45 тания. Таким образом, направление то дам соответственно первого 3 и второ- ка в фазе 2 изменяется на противого 4 транзисторных ключей. Коне ц секции 9 первой обмотки трансформатора 7 и начало секции 11 второй обмотки трансформатора 7 .подключены к вторым коммутируемым вьшодам третьего 5 и четвертого 6 транзисторных ключей.

Управляющие входы первого 3 и третьего 5 транзисторных ключей под- ее ключены к выходу первого блока 12 формирования сигналов управления, а управляющие входы второго 4 и четвертого 6 транзисторных ключей

положное и в синхронной машине создается постоянный вращгшщий момент. В момент времени t транзисторньй ключ 5 закрьшается, но открывается транзисторный ключ 3, через который протекает ток от плюсовой шины источника питания через секцию 8 трансформатора 7, фазу 1 синхронной машины к общей шине источника питания. Направление тока в фазе 1 синхронной машины меняется на цротивоположное, и в синхронной машине создается постоянный вращающий момент. В момент

подключены к выходу второго блока 13 формирования сигналов управления. Входы первого 12 и второго 13 блоков формирования сигналов управления подключены к выходу датчика положения ротора.

Блоки 12 и 13 формирования сигналов управления могут быть выполнены на транзисторах 14, 15 и токоза- дающйх резисторах 16, 17.

Вентильный электродвигатель работает следующим .образом.

При подаче напряжения питания

на выходе датчика положения ротора появляются два двуполярных напряжения Ufctix, и Ugb,, (фиг. 1, 2), сдвинутых по фазе на 90 эл.. град, поступающие на входы первого 12 и второго 13 блоков формирования сигналов управления, на выходах которых появляются сигналы, управляющие работой транзисторных ключей 3, 5 и 4 6. Например,, в шмент времени t,,

(фиг.,2) на выходах первого 12 и

второго 13 блоков формирования сигналов управления появ.пяются .сигналы . и Uex6 которые открывают тран- . зисторные ключи 5 и 6 соответствен- :

но. Токи протекают от общей шины источника питания через фазы 1 и 2 синхронной машины, секции 9 и 11 трансформатора 7, открытые транзисторные ключи 5 и 6 к минусовой шине

мент, и его ротор начинает вращаться. В момент времени t;, транзистор- ный ключ 6 закрывается, но открьта- 40 ется транзисторный ключ 4, через который протекает ток от плюсовой ши- ;ны источника питания через сек.цию 10 трансформа тора 7, фазу синхронной машины 2 к общей шине источника питания. Таким образом, направление то ка в фазе 2 изменяется на противоположное и в синхронной машине создается постоянный вращгшщий момент. В момент времени t транзисторньй ключ 5 закрьшается, но открывается транзисторный ключ 3, через который протекает ток от плюсовой шины источника питания через секцию 8 трансформатора 7, фазу 1 синхронной машины к общей шине источника питания. Направление тока в фазе 1 синхронной машины меняется на цротивоположное, и в синхронной машине создается постоянный вращающий момент. В момент

времени tj транзисторный ключ 4 зак-. рывается, но открьшается транзисторный ключ 6, через который течет ток от общей шины источника питkния через фазу 2 синхро1яной машины, секцию 11 трансформатора 7 к минусовой шине источника питания. Направление тока в фазе 2 синхронной мапшны меняется на противоположное, и в синхронной машине создается постоянный вращающий момент. Далее процесс коммутации повторяется.

Таким образом, в каждьш момент . времени оказываются открытыми два. транзистора и подключены обе фазы синхронной машины.

По мере разгона электродвигателя в фазах синхронной машины наводится противо-ЭДС, которая передается в трансформатор 7 и перераспределяется между его секциями за счет индуктивной связи, осуществляя вольтодобав- ку в переключаемых фазах синхронной машины.

. Таким образом, за счет трансформаторной связи между фазами синхронной машины происходит перераспределение энергии между ними, что примеханически связан с датчиком положения ротора, а разноименные выводы фаз обмотки якоря объединены и под(. ключены к общему вьшоду двуполярного источника питания, плюсовой вывод которого подключен к первым коммутируе- Mbw вьюодам первого и второго транзисторных ключей, а минусовой вьшод

10 подключен к первым коммутируемым выводам третьего и четвертого транзис- торных ключей, отличающий- с я тем, что, с цйлью повьш1ения КПДц и надежности, он снабжен трансформа15 тором с двумя двухсекционньми обмотками и первым и вторым блоками формирования сигналов управления, секции обмоток трансформатора соединены последовательно согласно, сред-

20 ние выводы первой и второй обмоток трансформатора подключены к вторым выводам фаз обмотки якоря синхронной машины соответственно, начало первой и конец второй обмоток транс25 форматора подключены к вторым коммутируемым вьюодам соответственно первого и второго транзисторных ключей, - конец первой и начало второй обмоток

трансформатора подключены к вторым водит к снижению пульсации тбка элек- ЗО коммутируемым выводам соответственно ,тродвигателя и повьш1ению КПД. Крометретьего и четвертого транзисторных

ключей, управлянщие входы первого и третьего транзисторных ключей под.ъ ключены к выходу первого блока фор- ков и повьшает надежность вентильного 35 мирования сигналов управления, а уптого, включение трансформатор между транзисторными ключами исключает возможность протекания сквозных тоэлектродвигателя.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с двухфазной обмоткой якоря, ротор которой

механически связан с датчиком положения ротора, а разноименные выводы фаз обмотки якоря объединены и подключены к общему вьшоду двуполярного источника питания, плюсовой вывод которого подключен к первым коммутируе- Mbw вьюодам первого и второго транзисторных ключей, а минусовой вьшод

подключен к первым коммутируемым выводам третьего и четвертого транзис- торных ключей, отличающий- с я тем, что, с цйлью повьш1ения КПДц и надежности, он снабжен трансформатором с двумя двухсекционньми обмотками и первым и вторым блоками формирования сигналов управления, секции обмоток трансформатора соединены последовательно согласно, сред-

ние выводы первой и второй обмоток трансформатора подключены к вторым выводам фаз обмотки якоря синхронной машины соответственно, начало первой и конец второй обмоток трансформатора подключены к вторым коммутируемым вьюодам соответственно первого и второго транзисторных ключей, - конец первой и начало второй обмоток

равлякщие входы второго и четвертого транзисторных ключей подключены к вы-, ходу второго блока формирования сигналов управления, входы первого и второго блоков формирования сигналов управления .подключены к выходу датчиг ка положения ротора.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в автономных объектах для привода насосов и вентиляторов. Целью изобретения является повышение КГЩ и надежности. С этой целью вентильный электродвигатель снабжен трансформатором и, Вь/х 12 7 с обмотками 8, 9и 10, 11 и блоками 12, 13 формирования -игналов управления. Указанные оЯмотки попарно соединены между собой последовательно согласно и подключены к вьшодам транзисторов 3, 5 и 4, 6 коммутатора соответственно. Входы блоков 12, 13 подключены к датчику положения ротора синхронной машины, а выходы соответственно - к управляющим входам транзисторов 3, 4 и 5, 6. При управлении в каждый момент времени открыты два транзистора и подключены обе фазы 1, 2 синхронной малш- ны. В процессе разгона в указанных, фазах наводится ЭДО, передаваемая в трансформатор 7, перераспределяясь по его обмоткам, осуществляя вольто- добавку в переключаемых фазах. В результате снижаются пульсации тока и исключаются сквозные токи. 3 ил. а (Л /J 4 ел 00 о 4 Т