Синхронизированный бесконтактный электродвигатель постоянного тока Советский патент 1975 года по МПК H02K29/02 

Известны синхронизированные бесконтактные электродвигатели постоянного тока, содержащие полупроводниковый коммутатор с элементами памяти, управляемый датчиком положения ротора, и фазочувствительный элемент, воздействующий на регулятор напряжения. Однако эти электродвигатели отличаются низкими энергетическими показателями при работе в широком диапазоне скоростей и большими колебаниями мгновенной скорости вращения.

Предлагаемый электродвигатель отличаетется от известных тем, что фазочувствительный элемент включен последовательно с элементами памяти коммутатора.

Па фиг. 1 представлена схема описываемого трехфазного электродвигателя; на фиг. 2- эпюры, поясняющие работу электродвигателя.

Ротор 1 электродвигателя является постоянным магнитом, а обмотка 2 статора состоит из трех секций А, В и С, соединенных в «звезду. Секции через силовые транзисторы 3-5 и 6-8 мостового коммутатора подключаются поочередно к источнику 9 постоянного тока. Па валу электродвигателя жестко укреплены датчики 10 и И положения ротора и скорости, соответственно. Частоту импульсов, снимаемых с датчика скорости, определяют по формуле

f - Ч - 60

где /д.с. - частота импульсов, снимаемых с датчика скорости, гц;

л - количество оборотов, об/мин; р - количество пар полюсов.

Для синхронизации электродвигателя служит задающий генератор 12, частота импульсов которого также рассчитывается по приведенной формуле, но не выше частоты вращения электродвигателя в режиме постоянного тока. Пмпульсы от генератора 12 подаются

на датчик 10 положения ротора и фазочувствительный элемент 13. С выхода фазочувствительного элемента снимается разностный сигнал частоты задающего генератора и частоты вращения ротора. Выход фазочувствительного элемента соединен со входом электронного ключа 14, который включен последовательно с элементами памяти 15-17. Элементы памяти управляются сигналами с датчика положения ротора. Запирание «минусовых транзисторов 6-8 осуществляется от последовательно соединенных источников 18 и 19 через электронный ключ 14 и элементы памяти 15-17. Одновременно от источника 18 через электронный ключ 14, элементы пазапираются транзисторы 23-25. Транзисторы 23-25 служат для изменения фазы сигнала на 180 эл. град. Благодаря этому «плюсовые транзисторы 3-5 насыщены током от источника 26 через сопротивления 27-29 в то время, когда «минусовые транзисторы 6-8 закрыты, и, наоборот, закрыты источником 19 через насыщенные транзисторы 23-25, когда транзисторы 6-8 насыщены. Транзисторы 6-8 насыщаются током от источников 30- 32 через сопротивления 33-35 соответственно, а транзисторы 23-25 - от источника 26 через сопротивления 36-38.

При подаче напряжения питания Un начинается разгон электродвигателя. При этом напряжение на фазах электродвигателя незначительно уменьшается за счет срабатывания фазочувствительного элемента (см. эпюры XIII-XV на фиг. 2). При достижении скорости синхронизации напряжение на фазах электродвигателя значительно уменьшается и становится зависимым от положения ротора в пространстве, т. е. от фазового сдвига частот задающего генератора 12 и датчика 11 скорости.

Расширение области надежной синхронизации в диапазоне частот достигается за счет подачи на датчик положения ротора частоты синхронизации, благодаря чему скорость электродвигателя никогда не может стать большей, чем частота синхронизации.

На фиг. 2 приведены эпюра I импульсов с задающего генератора 12, эпюра П импульсов с датчика И скорости, эпюра П1 сигналов с фазочувствительного элемента 13, эпюры IV-VI сигналов с датчика 10 положения ротора, эпюры VII-IX сигналов на базах «минусовых транзисторов 6-8,эпюры X-ХП сигналов на базах «плюсовых транзисторов 3-5 и эпюры ХП1-XV напряжений на фазах А, В, С электродвигателя.

Таким образом, одновременно с «жесткой синхронизацией благодаря фазочувствительному элементу осуществляется оптимальное изменение фазного напряжения на обмотках

электродвигателя, в результате чего резко повышаются его энергетические показатели в широком диапазоне синхронизируемых частот и снижаются колебания мгновенной скорости вращения.

Предмет изобретения

Синхронизированный бесконтактный электродвигатель постоянного тока, содержащий полупроводниковый коммутатор с элементами памяти, управляемый датчиком положения ротора, и фазочувствительный элемент, воздействующий на регулятор напряжения, отличающийся тем, что фазочувствительный элемент включен последовательно с элементами памяти коммутатора.

U5S 37 ШЗ П27 U2g

Фиг. 1 29

.

Рем им пуска

L1 J I

Синхр. режим

(Риг.2