Вентильный электродвигатель Советский патент 1991 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к двигателям с электронной коммутацией - вентильным электродвигателям (ВД).

Целью изобретения является повышение энергетических показателей ВД в области высоких частот вращения, а также уменьшение габаритов элементов в цепи рекуперации реактивной энергии.

На фиг.1 изображена функциональная схема ВД; на фиг.2 и 3 - варианты укладки секций фазной обмотки в пазы магнитопровода.

ВД содержит индуктор 1, транзисторный мост 2 и цепь 3 рекуперации реактивной энергии, включающую в себя обратный диодный мост и конденсатор, подключенные к источнику питания 4, управляющие

входы транзисторного моста 2 подключены к выходам датчика положения ротора 5. К выходам транзисторного и входам обратного диодного моста подсоединены фазные обмотки, состоящие из двух секций каждая соответственно по фазам 6-7, 8-9, 10-11 с отводами, подключенными к выходам замыкателей 12, 13, состоящих из диодного моста и транзисторного ключа. Управляющие входы замыкателей 12, 13 через дешифратор 14 и пороговые элементы 15, 16 соединены с выходом тахогенератора 17.

Переключение транзисторов моста 2 происходит в порядке, определяемом датчиком положения ротора 5. ЭДС самоиндукции, возникающая при отключении фазных обмоток 6-7, 8-9, 10-11, вызывает ток в диоо

Os

со VI

Ј

дах обратного моста и заряд конденсатора цепи 3 рекуперации.

При работе вентильного двигателя один из замыкателей 12 или 13 находится в проводящем состоянии в соответствии с управляющим сигналом, получаемым с выхода дешифратора 14 и пороговых элементов 15, 16, срабатывающих при определенных уровнях напряжения тахогенератора 17.

В области низких скоростей вращения включен транзистор замыкателя 13 и работают обе секции фазных обмоток 6-7, 8-9, 10-11. В области высоких скоростей вращения работают верхние секции фазных обмоток 6, 8, 10(фиг.1).

При отключении нижних секций 7,9,11 происходит уменьшение числа проводников в пазу в два раза (фиг.2,3). В два раза уменьшается коэффициент заполнения пазов медью и также в два раза уменьшается электромагнитная постоянная фаз. Такой же результат достигается при намотке фаз проводниками, сложенными вдвое (по числу секций) с отводами от мест соединения проводников. Если бы проводники занимали бы только часть пазов, как в известном ВД, постоянная времени осталась бы неизменной.

Использование изобретения позволяет повысить мощность вентильного двигателя в области высоких скоростей вращения, что объясняется следующим образом. Токи фаз при коммутации в вентильном двигателе с трапецеидальной формой ЭДС нарастают от нулевого значения до установившегося по закону экспоненты за время, равное примерно трем постоянным времени Т3 обмотки. Выключение тока происходит значительно быстрее. При этом вращающий момент снижается более, чем на 30%, если скорость вращения превышает значение

()

3тр17

где Р - число пар полюсов вентильного двигателя;

m - число фаз.

Поскольку техническое решение позволяет при отключении половины витков фазных обмоток уменьшать электромагнитную постоянную времени в два раза, снижение момента в области высоких скоростей вращения будет значительно меньше. Допустимая по условиям коммутации скорость вращения возрастает в два раза.

Вследствие уменьшения электромагнитной постоянной времени снижаются nqтери при коммутационных процессах, так как сокращаются порции реактивной энергии, проходящей через цепи рекуперации. При этом увеличивается КПД вентильного двигателя, снижается требуемая мощность,

а следовательно, масса и габариты элементов цепи рекуперации.

Преимуществом изобретения является также возможность увеличения скорости вращения вверх от номинальной без ограничений, создаваемых коммутацией. Это позволяет, в частности, применить вентильные двигатели в электроприводах главного движения станков, а также повысить скорости холостых ходов механизмов подачи, имеющих электроприводы с вентильными двигателями.

Формула изобретения

1,Вентильный электродвигатель, со- держащий индуктор, якорь, в пазах магни- топровода которого размещена т-фазная

обмотка, подключенная к цепи питания через коммутатор, содержащий цепь рекуперации реактивной энергии и силовые ключи,

управляющие цепи которых связаны с выходом датчика положения ротора, каждая фаза состоит из п секций, выводы секций соединены с выходами m-канальных замыкателей, число которых равно п, управляющие входы замыкателей через логическое устройство и пороговые элементы связаны с выходом датчика частоты вращения, отличающийся тем, что, с целью повышения энергетических показателей в

области высоких частот вращения, а также уменьшения габаритов элементов цепи рекуперации реактивной энергии проводники одноименных секций размещены во всех пазах магнитопровода якоря.

2.Электродвигатель по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что проводники одноименных секций фазных обмоток занимают в пазу один слой.

3. Электродвигатель по п. 1, о т л и ч а- ю щ и и с я тем, что каждая фаза якоря выполнена пучком проводников, а число проводников равно числу секций.

Изобретение относится к электродвигателям с электронной коммутацией - вентильным электродвигателям. Цель изобретения - повышение энергетических показателей в области высоких частот вращения, уменьшение габаритов элементов цепи рекуперации реактивной энергии. Вентильный двигатель содержит индуктор 1, якорь с M-фазной обмоткой, подключенной к источнику 4 питания через коммутатор, содержащий цепь 3 рекуперации и силовые ключи 2, управляющие цепи которых связаны с выходами датчика положения ротора, каждая фаза состоит из N секций, M одноименных выводов которых соединены с выходами M-канальных замыкателей 12, 13, число которых равно N, их управляющие входы через логическое устройство связаны с выходом датчика частоты вращения. При укладке в пазы магнитопровода каждая многосекционная фазная обмотка выполнена многослойной, при этом проводники каждой одноименной секции фазной обмотки располагаются во всех пазах. В частности, каждая многосекционная фазная обмотка может быть выполнена пучком проводников, каждый из которых образует одну секцию. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

с5Нгда 5&ч vSjaSaSSSsSSvN

Фиг.2

Составитель А. Санталов Редактор М. Васильева Техред М.Моргентал

Заказ 2271Тираж 329Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент, г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Фиг.З

Корректор С.Шевкун