Вентильный электродвигатель Советский патент 1989 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке вентильных электродвигателей (ВД) с комбинированными опорами вращения ротора.

Целью изобретения является повышение надежности ВД и расширение его функциональных возможностей.

На фиг. 1 представлена электрическая схема ВД; на фиг. 2 - вариант конструктивной схемы электрической части ВД.

Вентильный электродвигатель (фиг. 1) содержит,транзисторные ключи 1-4 коммутатора, соединенные соответственно с секциями 5-8 синхронной машины. Средние точки секций подключены к основной первичной обмотке 9 уравнительного дросселя 10, на котором намотана обмотка 11, включенная параллельно и согласно обмотке 9 уравнительного дросселя 10, к выводам обмотки 12 уравнительного дросселя 10 подключены выпрямительные диоды 13, 14, катоды которых соединены через первый фильтр 15 и контакты размыкающего реле 16 с управляющим входом транзисторного ключа 17, коллектор которого через обмотку 18 электромагнитной муфты, датчик тока подключен, например, к положительной шине источника питания. Датчик 19 тока соединен также со средней точкой обмотки 9 уравнительного дросселя 10. Эмиттер транзисторного ключа 17 соединен со средними точками обмоток 11 и 12 уравнительного дросселя 10. Выход датчика 19 тока соединен с входом первого формирователя 20 сигнала, выход которого соединен с входами схемы 21 совпадения, устройства 22 временной задержки и счетчика 23 импульсов с самоблокировкой.

Выходы счетчика 23 импульсов с самоблокировкой и схемы 21 совпадения подключены к входам схемы ИЛИ 24, выход которой подключен к управляющему входу размыкающего реле 16. Третий вход схемы ИЛИ 24 подключен к выходу порогового устройства 25, -, вход которого соединен через второй формирователь 26 сигнала с вибродатчиком 27. К выходам четвертой обмотки 28 уравнительного дросселя 10 ° подключены выпрямительные диоды 29, 30, соединенные через второй фильтр 31 с входом управляемого стабилизатора 32 напряжения, выход которого соединен, например, с плюсовой шиной питания счетчика 23 импульсов с самоблокировкой. Минусовая шина питания счетчика 23 импульсов с самоблокировкой соединена со средней точкой четвертой обмотки 28 уравнительного дросселя,10.

Электродвигатель содержит корпус 33 с укрепленными в нем статором 34 и датчиком 35 положения ротора 36 с

постоянным магнитом 37 и внешней втулкой 38газодинамической опоры, ось 39, укрепленную в корпусе 33 и несущую на себе шарикоподшипники 40, внутреннюю втулку 41 газодинамической опоры, установленную на наружных кольцах шарикоподшипников 40, электромагнитную муфту, обмотка 18 которой установлена в корпусе 33, a якорь 42 сопряжен по скользящей посадке с соответствующей поверхностью оси 39.

ежду цилиндрическими поверхностями втулок 38 и 41 имеется рабочий зазор 43 радиального газодинамического подшипника, а рабочие зазоры 44 упорного газодинамического подшипника образованы торцовыми поверхностями втулок 38, 41 и подпятника 45. Для обеспечения повышенной наработки шарикоподшипники 40 снабжены подпи- точной камерой 46. Между якорем 42 и корпусом 33 установлена пружина 47.

При обесточенном состоянии обмотки 18 электромагнитной муфты вращение ротора 36 осуществляется на шарикоподшипниках 40. При подаче тока в обмотку 18 электромагнитная муфта срабатывает, якорь 42 затормаживает движение втулки 41, при этом вращение ротора 36 происходит на газодинамических подшипниках.

Вентильный электродвигатель (БД) работает следующим образом.

В момент пуска ВД в цепи питания возникает пусковой бросок тока, который регистрируется датчиком 19 тока, сигнал с которого поступает на вход первого формирователя 20 сигнала. Сформированный сигнал поступает одновременно на входы схемы 21 совпадения, устройства 22 временной задержки и счетчика 23 импульсов с самоблокировкой.

Постоянная времени устройства 22 временной задержки выбрана равной времени разгона ВД.

Таким образом, во время разгойй В на входы схемы 21 совпадения поступают: с выхода первого формирователя 20 сигнала, свидетельствующий о том, что ток двигателя не снизился до номинальной величины, и сигнал с выхода устройства 22 временной задержки. Схема 21 совпадения срабатывает и через схему ИЛИ 24 размыкает контакты реле 16, которое отключает управляющий вход транзисторного ключа 17 от первого фильтра 15. Тем самым обмотка 18 электромагнитно муфты обесточивается, ось комбинированной опоры вращения ВД оказываетс незастопоренной и ВД начинает разгоняться на шарикоподшипниках.

По мере разгона ВД потребляемый ток начинает спадать. Одновременно появляется напряжение на обмотке 12 уравнительного дросселя 10, число витков которой выбрано таким, что напряжение на выходе первого фильтр

15достигает величины, необходимой для надежного открытия транзисторного ключа 17 при частоте вращения ВД, близкой к номинальной.

Как только ток, потребляемый ВД, снижается до номинальной величины, пропадает напряжение на выходе первого формирователя 20 сигналов, поро срабатывания которого устанавливается величиной опорного напряжения Uofl . В результате сигнал на выходе схемы 21 сопадения отсутствует, рел

16обесточивается и напряжение с первого фильтра 15 поступает на управляющий вход транзисторного ключа 17, который открывается и подключает обмотку 18 электромагнитной муфты к источнику питания, полученному в результате наведения ЭЦС вращения в обмотке 11 уравнительного дросселя 10 при вращении ВД. Это дает возможность отказаться от дополнительного источника питания для удержания муфты.

Электромагнитная муфта срабатывает и стопорит вал комбинированной опоры вращения ВД. ВД начинает вращаться на газодинамических подшипниках-.

Во время разгона ВД появляется м. напряжение и на обмотке 28 уравнительного дросселя 10, число витков которой выбрано таким, чтобы напряжение на выходе управляемого стабшш- .затора 32 напряжения соответствовало напряжению питания счетчика 23 импульсов с самоблокировкой при номинальной частоте вращения ВД.

При достижении ВД номинальной частоты вращения подается команда U на управляемый стабилизатор 32 напряжения, с которого поступает напряжение питания на счетчик 23 импульсов с самоблокировкой, который одповременно устанавливается состояние.

Если во время работы ВД на газодинамических подшипниках происходит прорыв газового слоя, трение в подшипниках разко возрастает, что будет немедленно отмечено по току, потребляемому ВД, датчиком 19 тока, сигнал

14765716

нулевое Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность работы ВД и расширить его функциональные возможности.

Описанный ВД предназначен для длительной работы в вентиляторах и насосах.

Силовая часть коммутатора ВД может

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке вентильных электродвигателей (ВД) с комбинированными опорами ротора. Цель изобретения состоит в повышении надежности и расширении функциональных возможностей. Электродвигатель содержит дополнительную первичную обмотку 11 на дросселе 10 и первую дополнительную выходную обмотку 12, которая через диоды 13 и 14 подсоединена к входу фильтра 15, выход которого через контакты нормально замкнутого реле 16 подсоединен к входу транзисторного ключа 17, а его эмиттер подключен к средним точкам дополнительных первичной обмотки 11 и выходной обмотки 12. Начало и конец секций первичной обмотки 11 подсоединены соответственно к началу и концу секций основной обмотки 9. Коллектор транзисторного ключа 17 через обмотку 18 бесконтактной электромагнитной муфты и датчик 19 тока подключен к плюсу источника питания. Выход датчика 19 тока подсоединен к входу первого формирователя 20 сигнала, выход которого подключен к первому входу схемы 21 совпадения и входу устройства временной задержки 22, выход которого подключен к второму входу схемы 21 совпадения, а выход ее подключен к первому входу элемента ИЛИ 24, выход которого подключен к управляющему входу реле 16. Вход счетчика 23 импульсов с самоблокировкой подсоединен к выходу первого формирователя 20 сигнала, а его выход подсоединен к второму входу элемента ИЛИ 24. Для расширения функциональных возможностей введен вибродатчик 27, выход которого соединен с входом второго формирователя 26 сигнала, выход его соединен с входом порогового устройства 25, выход которого подключен к третьему входу элемента ИЛИ 24. Вторая дополнительная выходная обмотка 28 на уравнительном дросселе 10 через диоды 29 и 30 подключена к входу второго фильтра 31, выход которого подсоединен к входу управляемого стабилизатора 32. Выход стабилизатора 32 подсоединен к плюсовой шине питания счетчика 23 импульсов с самоблокировкой, а средняя точка второй дополнительной выходной обмотки 28 подсоединена к минусовой шине источника питания счетчика 23 импульсов с самоблокировкой. Эта схема соединения позволяет исключить ложные срабатывания счетчика с самоблокировкой в момент разгона электродвигателя и в случае наличия импульсных помех в цепи питания ВД. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.

с которого через первый формирователь 10 быть выполнена по секционной схеме

20сигнала поступает на входы схемы

21совпадения, устройства 22 временной задержки и счетчика 23 импульсов с самоблокировкой. Так как прорыв газового слоя в газодинамических подшипниках носит характер импульсов длительность которых много меньше времени разгона ВД, схема совпадения не срабатывает, но число этих прорывов начинает подсчитывать счетчик 23 импульсов с самоблокировкой, установленный на заданное число импульсов. По достижении этого числа счетчик 23 импульсов с самоблокировкой производит самоблокировку и через схему ИЛИ 24 размыкает контакты реле 16. Обмотка 18 электромагнитной муфты обесточивается и ВД начинает вращаться на шарикоподшипниках. Тем самым исключается ускоренный износ газодинамических подшипников, устраняется дебаланс ротора ВД, вызванный износом газодинамических подшипников и осуществляется ввод в действие резервных шарикоподшипников, что повы шает надежность ВД в целом.

Иногда газодинамические подшипники становятся неработоспособными в условиях повышенных вибраций. Для обеспечения работы ВД в широком диапазоне вибраций в схему ВД введен канал управления от вибродатчика 27, обеспечивающий расширение функциональных возможностей ВД. При возникновении вибраций сигнал с вибродатчика 27 поступает на вход второго формирователя 26 сигнала. Сформированный сигнал подается на пороговое устройство 25, которое срабатывает, если частота и амплитуда вибраций находятся выше установленной величины, и через схему ИЛИ размыкает контакты реле 16, вследствие чего обмотка 18 электромагнитной муфты будет 55 ренняя втулка газодинамической опоры

обесточена. Ось комбинированной опоры вращения оказывается незастопо- ренной, и ВД будет вращаться на шарикоподшипниках.

установлена на подшипниках, установленных на оси двигателя, якорь электромагнитной муфты установлен на оси двигателя по скользящей посадке

со средней точкой (представленной на фиг. 1) или по мостовой схеме.

5

0

5

5

0

0

0

Формула изобре тения

установлена на подшипниках, установленных на оси двигателя, якорь электромагнитной муфты установлен на оси двигателя по скользящей посадке

против внутренней поверхности внутренней втулки, причем расположенные одна против другой поверхности якоря электромагнитной муфты и внутренней втулки выполнены коническими.

45

М М 3 36 37 J4

тЛ4ЬЛ Ы Л 0 Л юЬ

43 V 4ff 40

X.

43 V 4ff 40

4765718

входу управляемого стабилизатора напряжения, выход которого подключен к положительному зажиму цепи питания счетчика импульсов с самоблокировкой, 15 средняя точка четвертой обмотки

уравнительного дросселя подсоединена к общему проводу цепи питания счетчика импульсов с самоблокировкой.

33 35

43 V 4ff 40

X. л Л W

43 V 4ff 40 М 47 18 39

Щиг.2