Вентильный электродвигатель Советский патент 1992 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано для электроприводов лентопротяжных механизмов.

Известен вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с разомкнутой обмоткой, секции которой соединены через ключи инвертора, датчик положения ротора (ДПР) с чувствительными элементами, выпрямитель фазных ЭДС, выполненный в виде группы диодов, один зажим каждого из которых соединен с общей точкой одной из секций, и ключа, а вторые зажимы объединены и соединены с одним из входов цепи обратной связи, выход которой соединен с управляющими входами ключей, и источник опорного напряжения.

Известен вентильный электродвигатель, содержащий цилиндрический ротор, выполненный из постоянного Магнита, на котором намагничены основные полюса, статор с разомкнутой обмоткой якоря, подключенной к выходу полупроводникового коммутатора, управляющие цепи ключей которого связаны с выходом индуктивных элементов насыщения ДПР, расположенных в зоне лобовых частей обмотки якоря в непосредственной близости от сигнальных элементов ротора, выполненных в виде выступов в аксиальном направлении и намагниченных сексиально.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с m-фазной разомкнутой обмоткой, секции которой соединены с зажимами для подключения к источнику питания через ключи полупроводникового коммутатора, управляющие цепи ключей которого связаны с выходом индуктивных элементов насыщения, расположенных в зоне лобовых частей якорной обмотки в непосредственной близости от сигнальных элементов ротора, выполненных в виде выступов в аксиальном направлении и намагниченных аксиально, выпрямитель фазных ЭДС, выполненный в виде группы диодов, один зажим каждого из которых соединен с общей точкой одной из секций, и ключа, а вторые зажимы объединены, общая точка соединена с входом цепи отрицательной обратной связи по частоте вращения, выход которой

сл

с

XI ю

о

ю о

соединен с управляющими входами ключей через регулирующий транзистор в цепи питания преобразователя постоянного напряжения в переменное, и задатчик частоты вращения.

Недостатком известного устройства является низкая надежность из-за бросков тока при пуске, вызывающих перегрузки транзисторных ключей,

Цель изобретения - повышение надежности путем ограничения пускового тока.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем статор с многофазной обмоткой, ротор с выступами на одной из своих торцовых поверхностей, индуктивные датчики положения ротора и полупроводниковый коммутатор, индуктивные датчики положения ротора расположены вблизи лобовых частей многофазной обмотки.

На фиг. 1 представлена конструкция электромашинного преобразователя вентильного электродвигателя; на фиг.2 - то же. поперечный разрез; на фиг.З - то же, вид в аксонометрии.

Вентильный электродвигатель содержит ротор 1 из постоянного магнита, на торце которого выполнены сигнальные элементы 2 датчика ДПР в виде выступов в аксиальном направлении и намагниченных аксиально, статор 3 с изоляционными шайбами 4, в пазах которого расположена обмотка 5. В лобовой части обмотки 5 в шлицы 6 изоляционной шайбы 4 установлены индуктивные элементы насыщения 7 датчика положения ротора. Изоляционная шайба 4 со стороны соединения с магнитопррводом статора 3 снабжена магнитопроводом 8, стержни которого расположены в теле зубца шайбы, а ярмо 10 и головки зубцов 11 охватывают ее по наружному и внутреннему диаметру, при этом по внутренней поверхности ярма 10 и боковым поверхностям зубцов 11, образованных шлицами 6, имеются контакты с магнитопроводами индуктивных элементов насыщения 7 датчика положения ротора. Таким образом, магнитопровод 8 изоляционной шайбы 4 образует с магнитопроводами индуктивных элементов насыщения 7 магнитную цепь и является концентратором магнитного поля лобовых частей при протекании тока в секциях обмотки. Магнитный поток замыкается по пути стержня 9, ярмо 10, магнитопровод индуктивного элемента 12, головка зубца 11, стержень 9 производят подмагничива- ние магнитопроводов 12 индуктивных элементов насыщения, в зависимости от которого и будет изменяться выходной сигнал последних.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

При подаче напряжения Un на схему управления благодаря ДПР одна из фаз окажется подключенной к источнику питания через открытый ключ и по обмотке начнет протекать ток, Магнитный поток, созданный током, протекающим в лобовой части фазной обмотки, будет замыкаться по цепи

стержень 9, ярмо 10, магнитопровод индуктивного элемента 12, головка зубца 11, стержень 9, будет осуществлять подмагни- чивание магнитопровода 12 ДПР. Индуктивность катушки трансформатора

чувствительного элемента ДПР при отсутствии подмагничивания будет определяться выражением

I f

где fi - проницаемость ферритового магнитопровода;

S - сечение магнитопровода;

W - число витков;

I - длина магнитопровода, и является функцией магнитной проницаемости ферритового магнитопровода, которая в свою очередь будет функцией магнитной индукции, создаваемой током в

5

0

лобовой части обмотки. Магнитное поле напряженностью Но воздействует на магнитопровод 12 ДПР наложением на переменное поле Их, создаваемым преобразователем постоянного напряжения в переменное, сдвигая рабочую точку на петле гистерезиса. В зависимости от сдвига рабочей точки на петле гистерезиса полем Но будет изменяться проницаемость ферритового магнитопровода, а следовательно, ЭДС, индуктированной в выходной обмотке трансформатора, от максимального значения при отсутствии подмагничивания до весьма малых значений при насыщении магнитопро5 вода полем Но, обусловленных только небольшой вариацией индукции за счет неидеальности гистерезисной петли.

Осуществляя подмагничивание магнитопровода 12 ДПР полем лобовых частей

якорной обмотки от протекания в них тока двигателя, изменяем величину ЭДС, индуктированную в выходной обмотке трансформатора пропорционально изменению тока, протекающего в секции обмотки, т.е. появляется возможность получить информацию о токе двигателя без специальных датчиков тока. В зоне перекрытия фаз, когда идет отключение предшествующей и включение последующей фазы, дополнительное подмагничивание полем, создаваемым включением последующей фазы, будет способствовать увеличению времени включения предшествующего ключа, что способствует снижению пренапряжения, возникающего на вентиле при разрыве конечной величины тока в секции, сопротивление которой носит активно-индуктивный характер, и одновременно обеспечивает плавное нарастание токи в последующей обмотке при ее под- ключении к источнику напряжения. Плавное нарастание тока в секции якорной обмотки способствует снижению пульсаций, обусловленных несоответствием форм тока I f( а) и ЭДС I f(cr), которые приводят к увеличению потерь в обмотках электромашинного преобразователя и повышенным пульсациям вращающего момента в интервале коммутации секции.

Таким образом, предложенная конст- рукция с датчиком тока в виде индуктивного элемента ДПР и кольцевым подмагничива- нием магнитопроводов индуктивных элементов насыщения позволяет осуществить

ограничение тока в момент пуска, регулирования тока управления ключей коммутатора пропорционально току нагрузки без наличия специальных датчиков тока, увеличив тем самым надежность и КПД электродвигателя. Кроме того, кольцевая система под- магничивания индуктивных элементов насыщения ДПР способствует снижению перенапряжений, возникающих на ключах при разрыве конечной величины тока в секции, сопротивление которой носит активно- индуктивный характер.

Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий статор с многофазной обмоткой, ротор с выступами на одной из своих торцовых поверхностей, индуктивные датчики положения ротора и полупроводниковый коммутатор, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности путем ограничения пускового тока, индуктивные датчики положения ротора расположены вблизи лобовых частей многофазной обмотки.

Использование: приводы лентопротяжных механизмов. Сущность изобретения: вентильный электродвигатель содержит статор с многофазной обмоткой, ротор с выступами на торцовой поверхности, индуктивные датчики положения ротора и полупроводниковый коммутатор. Индуктивные датчики положения ротора расположены вблизи лобовых частей многофазной обмотки. 3 ил.

Ч

Фиг.1

ю

7