Вентильный электродвигатель Советский патент 1990 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям (вд).

Цель изобретения - повышение на- дежности ВД.

На фиг. 1 представлена функциональная схема ВД; на фиг. 2 - пример выполнения ВД с однополярными устройствами коммутации; на фиг. 3 - фраг-1 мент схемы ВД с двухполярным устройством коммутации; на фиг0 4 - диаграммы рабочих напряжений на элементах схемы ВД с однополярными устройствами коммутации

ВД содержит электромеханический преобразователь ЭМП) с трехфазной обмоткой якоря, каждая фаза выполнена из двух согласно соединенных секций 1 и2, 3 и 4, 5и6, трехстерж- невоЙ дроссель 7 с трехсекционной обмоткой, секции 8-10 которой, разме- .щенные на соответствующих стержнях магнитопровода, соединены одними одноименными концами с положительным зажимом источника питания, и транзисторы 11-16 коммутатора, управляемые датчиком 17 положения ротора (ДПР).

Концы секций каждой фазы якорной обмотки подключены по отдельности к коллекторам управляемых в противофа- эе сигналами ДПР транзисторов 11 и 12, 13 и 14, 15 и 16, эмиттеры которых подключены к отрицательному зажи му источника питания Общие точки А, Б,В секций якорной обмотки соединены по отдельности с другими концами фаз 8-10 дросселя 7„

Выход ДПР, пара транзисторов (на- пример, П и 12) и пара секций (например, 1 и 2) образуют один канал усиления.

Вентильный электродвигатель рабо- тает следующим образом. .,,

При подаче напряжения питания D на шины +, - (фиг.2) на выходах ДПР 17, имеющего угол сигнального сектора рс L80 эл.град., появляются напряжения, обеспечивающие насыщение в любой момент времени по одному транзистору в каждой паре: 11, 12; 13 и 14 и 15, 16. По подключенным к источнику питания насыщенными транзисторами секциям якорной обмотки потекут токи. Взаимодействие токов с магнитным полем ротора (постоянного магнита) обусловит возникновение в

ВД электромагнитного момента, под действием которого его ротор начнет вращаться При вращении ротора его магнитное поле будет пересекать проводники обмотки якоря и в ее секциях будут наводиться ЭДС вращения, амплитуда которых пропорциональная частоте вращения.

Так как фазы якорной обмотки сдвинуты между собой в расточке статора на 120 эл. град, а секции в каждой фазе - на 180 эл. град., то и ЭДС в них также будут сдвинуты на соответствующие углыо Временные диаграммы ЭДС e...eg, действующих в соответствующих секциях, находящихся в цепях открытых транзисторов, приведены на фиг„4а,б,в, (со рЯ; р - число пар полюсов индуктора, 52 угловая скорость вращения ротора). ЭДС, показанные на фиг„4а,б,в, направлены встречно напряжению питания U на интервалах открытого состояния транзисторов, поэтому, действуя в контурах, образованных секциями якорных обмоток, фазами обмотки дросселя и открытыми транзисторами (фиг.2) они, в соответствии с законом электромагнитной индукции, наведут в обмотке дросселя фазные и линейные ЭДС. При синусоидальной форме ЭДС в секциях якорной обмот- ки величину линейных ЭДС е6Д,еАв,е&6, действующих между концами А,Б и В фаз автотрансформатора, можно найти из выражений

eBA Emjsin(o)t+7/3)f-Emfsincotl ; eftb Em|sinc3t|-Ejsin((ut+ )| ;

О Ejsin(Wt+ -)|-Em|sinfat+ ) ,

еье )| м i з

где Еы- амплитуда ЭДС секций.

Для примера на фиг.4д приведена диаграмма ЭДС е6д, построенная для значения В, соответствующего режиму холостого хода серийного ВД при питании его напряжением В.

Так как линейная ЭДС,действующая между фазами обмотки дросселя автотрансформатора, имеет несинусоидальную форму, то не представляется возможным определить величину и форму фазных ЭДС дросселя по выражениям для е6А,еЛ6,еВб. Однако, зная величины линейных ЭДС в характерных точках

(Ot-0; 7/6; If/3; 7/2; ; Ј- и т.д.)

о о

диаграмм возможно построить диаграмму

фазных ЭДС автотрансформатора, пользуясь выражением для закона электромагнитной индукции: „

Л - -TJ ш.

Ч w dt где число витков в фазе;

ф - магнитный поток в сердечнике

автотрансформатора. Так, например, для со ЭДС е,0;

Л1 Лз

е4 У е§ у- Ем(фиг.4) . Тогда из фиг.2 и из второго закона Кирхгофа

ЛФо следует, что еЕД . +

+W

где ед.вв.Ф. , фч - ЭДС и

f dt мс Cfl c4 ТВ Г9 магнитные потоки в фазах 8 и 9 дросселя.

Так как присог.0, , они создадут в стержнях фая 8 и 9 потоки

Ф« Ф - Ф М гю 2 8

этой причине

+W,

ЛФй

т dT

-Зе

q

откуда величина фазной ЭДС е.ебД/3, а ев -2е6А/3 Б,, 22 В.

Используя подобный метод для СО 1Г/6;7/3; и т.д., можно найти значения фазных ЭДС дросселя.

На фиг. 4г приведена диаграмма фазной ЭДС ей (е гй ) .

Так как в каждый момент времени в цепи открытого транзистора действует ej-,- равная сумме ЭДС вращения секции обмотки якоря и фазной ЭДС дросселя, то представляет интерес знание формы этой суммарной ЭДС. Диаграмма суммарной ЭДС е. , действующей в цепях транзисторов 11 и 12, приведена на фиг.4е.

Так как ег1 имеет незначительные пульсации (около 10%), то пульсации тока в секциях якорной обмотки при

работе ВЦ Гудут незначительными, что обеспечивает высокий его КПД.

При обрыве одной или даже двух секций якорной обмотки или при выгорании одного или двух силовых транзисторов ВД сохраняет работоспособность и высокие энергетические показатели, немного худшие чем в известном ВД. Указанное свидетельствует о высокой надежности вентильного электродвигателя.

В случае применения вместо одно- полярного устройства коммутации

5 (фиг.З) характер электромагнитных процессов, протекающих в двигателе, сохраняется, но повышаются энергетические показатели и надежность электродвигателя за счет полного исполь0 зования меди якорной обмотки и устранения сквозных токов.

Формула изобретения

5 Вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с многосекционной обмоткой якоря, соединенной с.выходом коммутатора, управляющие цепи которого

0 связаны с выходом датчика положения ротора, образуя несколько каналов усиления, выполненные с возможностью изменения направления намагничивающей силы секций каждого канала через каждые 180 эл.град., силовая цепь каждого канала связана с одним из зажимов цепи питания постоянного тока через секцию обмотки дросселя, расположенную на замкнутом магнитопроводе, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности электродвигателя, он выполнен с нечетным числом каналов усиления, дроссель выполнен многостержневым с числом стержней,

5 равным числу каналов, а секции обмотки дросселя соединены с соответствующим каналом усиления своими одноименными 1 ыводами.

5

0

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности двигателя. Вентильный электродвигатель (ВД) содержит электромеханический преобразователь, три фазы якорной обмотки которого, сдвинутые между собой по окружности статора на 120 эл.град., образованы секциями 1 - 6 и подключены к шинам источника питания через устройства коммутации, управляемые сигналами датчика положения ротора (ДПР), образуя с транзисторами 11 - 16 три канала усиления. Он снабжен трехстержневым дросселем, одни одноименные выводы секций 8 - 10 которого соединены с одним зажимом источника питания, а другие одноименные выводы по отдельности через устройства коммутации соединены с каналом усиления. Предложение позволяет повысить номинальный КПД трехфазного электродвигателя с углом сигнального сектора ДПР, равным 180 эл. град, и надежность за счет устранения зон с нулевым значением электромагнитного момента, возникающих обычно после обрыва одной из фаз. Изобретение может быть использовано в приводах повышенной надежности автоматических систем. 2 ил.

фиг.1

Фиед

Я в

2Я

фиг 4