БЕСКОЛЛЕКТОРНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО Советский патент 1973 года по МПК H02K29/06 

1

Известны беоколлекторные электродвигатели постоянного тока, содержащие многофазную обмотку на статоре, ротор, полупроводниковый коммутатор и блок управления с кольцевым переключателем.

В известных электродвигателях переключение коммутатора происходит по сигналам датчика положения ротора. Наличие датчика усложняет конструкцию машины, увеличивает количество нроводов, подходяш,их к двигателю.

В предлагаемом двигателе отсутствует специальный датчик положения ротора, а для управления коммутатором используется эффект изменения индуктивного сопротивления фазы на высокой частоте в функции угла поворота ротора, для чего кольцевой переключатель блока управления коммутатором выполнен на магнитных усилителях, обмотка управления каждого из которых включена в цепь коммутатора, а обмотка переменного тока через источник высо.кочастотпого нанряжения и разделительпый фильтр одним концом подключена к соответствующей фазе статорной обмотки, а другим концом - к опорнОМу элементу, параллельно которому включен полупроводниковый ключ кольцевого переключателя, а на вход послед его включена запирающаяся цепь задержки в виде цепочки RC.

На фиг. 1 приведена электрическая схема двигателя; на фиг. 2 - кривые изменения высокочастотного сигнала в фазах двигателя в функции угла поворота ротора. Двигатель имеет фазные , обмотки 1-3 (фиг. 1). Высокочастотные дроссели 4-6 и конденсаторы 7-9 образуют развязывающие фильтры. Силовой коммутатор выполнен на отсекающих диодах 10-12 и тиристоpax 13-15 с коммутирующими конденсаторами 16-18. Высокочастотное напряжение подается через трансформатор с выходными обмотками 19-21, включенными через высокочастотный цереключатель на магнитных усилителях 22-24 к опорным элементам, выполненным на диодах 25-27 с параллельно соединенными транзисторами 28-30. Значение тока диодов 25-27 задается сопротивлениями 31-33. На входы транзисторов 28-30 включена запирающая цепь задержки в виде последовательно соединенного конденсатора (34-36) и сопротивления (37-39).

Бесколлекторный электродвигатель с данным блоком управления работает следующим

образом. При включении двигателя поступает запускающий идшульс на любой тиристор силового коммутатора от пускового устройства (на схеме не показано). Включается одна фаза двигателя, например /. При этом насыщается магнитный усилитель 22, обмотка управления которого включена в цепь тиристора 13. Ротор двигателя стремится занять положение, когда оси памагничивающей силы статора и ротора совпадают. Однако при подходе к этому положению в точке 2 (фиг. 2) высокочастотный ток измерительного контура IA фазы / (фиг. 1) превышает значение тока /о (фиг. 2), протекающего через диод 25 (ф-иг. 1), и начинает протекать через переход эмиттер - базу транзистора 28, открывая его и давая управляющий импульс на тиристор 14 соседней фазы. Он открывается, его ток насыщает магнитный усилитель 23, тиристор 13 гаснет благодаря коммутирующему конденсатору 16. Момент двигателя создается того же знака, что и прежде, и вращение происходит в ту же сторону. В первый момент, после включения тиристора 14, зарядный ток непочки RC (37, 34) увеличивает ток диода 26, что пренятствует ложному открыванию транзистора 29. Транзистор 29 откроется при подходе ротора к точке 3 (фиг. 2), и ток перейдет в фазу 3; откроется тиристор 15, а тиристор М выключится.

Происходит кольцевое переключение силовых и управляющих цепей. Максимум момента двигателя соответствует минимуму тока высокой частоты - точки а, б, с (фиг. 2).

Для увеличения глубины модуляции высокочастотного тока в измерительной цепи высокую частоту выбирают равной резонансной частоте последовательной ценочки из разделительной емкости 7 и индуктивности фазы 1 двигателя для положения ротора, соответствующего максимуму тока высокой частоты.

Моменты переключения силового и высокочастотного коммутаторов фиксируются током диодов 25-27. Опорный элемент здесь одновременно выполняет функции усилителя лющности. Скорость двигателя регулируется изменением постоянного напряжения или изменением тока опорного элемента за счет изменения сопротивлений 31-33. Высокочастотный переключатель в схеме двигателя необходим, так .как при одновременной подаче напряжения высокой частоты на все фазы двигателя происходит в двух фазах смещение положения максимумов тока из-за несовпадения оси результирующей намагничивающей силы мащины и оси фазы. В случае экономичного регулирования скорости двигателя управляющий блок может быть снабжен дополнительным опорным элементом, имеющим противоположное включение с основным опорньш элементом, а силовой коммутатор снабжен дополнительным отключающим двигатель от сети ключом, соединенным с управляющим блоком, в этом случае моменты включения фаз /, 2, 3 двигателя чередуются

с моментами, когда двигатель полностью отключается от сети О (фиг. 2). Для повыщения экономичности регулирования середина про-межутка времени, когда фаза отключена, должна приходиться на точки а, Ь, с, когда ось

фазы и ось полюса взалмно перпендикулярны. В этом случае включение фаз двигателя производится в моменты 1, 3, 5 (фиг. 2) дополнительным опорным элементом, а отключение двигателя от сети и переключение высокочастотного коммутатора основным опорным элементом в МО-менты 2, 4, 6. При таком регулировании двигателя силовой коммутатор и высокочастотный переключатель выполняются раздельно, так как измерительные цепи -блока

управления не должны полностью отключаться от двигателя.

Предмет изобретения

1. Бесколлекторный электродвигатель постоянного тока, содержащий многофазную обмотку на статоре, ротор, полупроводниковый коммутатор для коммутации тока в статоре в зависимости от положения ротора ,и блок

управления с кольцевьш переключателем, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, кольцевой переключатель выполнен на магнитных усилителях, обмотка управления каждого из которых включена в цепь

коммутатора, а обмотка неременного тока через источник высокочастотного напряжения и разделительный фильтр одним концом подключена к соответствующей фазе статорной обмотки, а другим - к опорному элементу,

параллельно которому включен полупроводниковый ключ кольцевого переключателя.

2. Электродвигатель постоянного тока по п. 1, отличающийся тем, что на вход полупроводникового ключа кольцевого переключателя включена запирающая цепь задержки в виде цепочки RC.

JA Jc Л