Бесконтактный электродвигатель постоянного тока Советский патент 1978 года по МПК H02K29/02 

(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Ячейки 1 и 2 электродвигателя (состоящая каждая из двух секций якорной обмотки, сдвинутых относительно друг друга на 180 электрических град, и силовых транзисторов, соединенных эмиттерколлекторными цепями последовательно с каждой секцией), соединены между собой диодом 3 и подключены к зажимам 13 и 14 источника питания. К электродам диода 3 и зажимам источника питания подсоединены через обмотки 17 и 16 дросселя 15 нормально разомкнутые ключи 8 и 9. Управление каждым из этих ключей осуществляется через пороговое устройство (6 или 7) сигналом, образованным в результате суммирования в сумматоре (10 или 11) мгновенного и среднего значений ЭДС секций. Один вход каждого сумматора соединен с выходом соответствующего измерителя (4 или 5) мгновенной ЭДС секций, а другой вход обоих сумматоров соединен с измерителем 12 среднего значения ЭДС секций.

В исходном состоянии ключи 8 и 9 разомкнуты. При появлении напряжения на зажимах 13 и 14 осуществляется пуск электродвигателя по схеме с последовательным соединением ячеек. При вращении ротора двигателя на вход пороговых устройств 6 и 7 подается сумма мгновенного и части среднего () значений ЭДС (фиг. 2), соответствующих секций якорной обмотки. Доля среднего значения ЭДС вводимая на входы сумматоров 10 и 11, определяется коэффициентом /С передачи измерителя частоты вращения.

Пока суммарное значение (2) ЭДС, подаваемых на вход пороговых устройств, меньще уровня напряжения (VnoR.) настройки пороговых устройств 6 и 7, свойства электродвигателя определяются участком механической характеристики, лежащем правее точки а (фиг. 3), что соответствует только последовательному соединению ячеек 1 и 2.

По мере разгона электродвигателя суммарное значение ЭДС (е..). растет как за счет увеличения амплитуды ЭДС секций, так и за счет увеличения ее среднего значения (), Как только суммарная ЭДС (2е) превысит уровень настройки (V,,.,.). пороговых устройств, на входы ключей 8 и 9 начнут подаваться сигналы, приводящие к замыканию последних на время (на угол поворота ротора), в течение которого суммарная ЭДС 2.е превыщает Утл ..(на фиг. 2, а. этот угол равен cii).

Вначале (пока ц -j-} замкнутые состояния ключей 8 и 9 по времени чередуются, а по мере роста скорости (когда oti превысит - ) частично переКрывать друг друга. Каждое замыкание любого ключа приводит к запиранию диода 3- и изменению структуры схемы силовой части БДПТ, так как ячейки 1 и 2 начнут подключаться по отдельности параллельно зажимам 13 и 14 источника питания. Если не принимать во внимание наличие в схеме дросселя 15, то указанная логика работы схемы БДПТ обуславливает определенный вид механической характеристики двигателя, а именно: участок а-б механической

характеристики (фиг. 3) соответствует случаю, когда jL 1 J- (замкнутые состояния ключей 8 и 9 чередуются), а пунктирная прямая 3 является механической характеристикой двигателя при работе ключей 8 и 9 перекрытием

a,f).

с учетом наличия в схеме дросселя 15 механическая характеристика двигателя практически не изменяясь при ot i §- (участок а-б принимает совершенно иной вид при (участок б-в кривой на фиг. 3). Причиной этого является следующее. Пока ключи 8 и 9 замыкаются поочередно (без перекрытия) дроссель 15 практически не оказывает влияния на работу схемы, так как ток секций ячеек протекает либо по одной, либо по другой обмотке дросселя 15 (будет иметь место лищь некоторое сглаживание тока в секциях).

Если же в течение части каждого полупериода изменения ЭДС оба ключа (8 и 9) окажутся одновременно в замкнутом состоянии то электрические токи секций ячеек 1 и 2 протекают и по одной (16) и по другой (17) обмотке дросселя 15. Вследствие синусоидальности ЭДС секций и наличия фазового сдвига токов в секциях разных ячеек ампер-витки обмоток 16 и 17 дросселя не компенсируют

5 друг друга при этом направление результирующей н. с. обмоток дросселя периодически меняется с частотой в два раза больщей, чем частота ЭДС секций. Это приводит к индуктированию ЭДС в обмотках дросселя. Действие ЭДС обмоток дросселя эквивалентно введению вольтодобавки к источнику, что способствует некоторому росту скорости двигателя, что ведет к увеличению суммарной ЭДС на входе пороговых устройств и возрастание угла поворота ротора, в течение которого ключи 8 и 9 замкнуты ((|, см. фиг. 2а, б). Последнее повыщает эффективность действия дросселя 15, что ведет к еще больщему росту скорости Когда доля среднего значения ЭДС, вводимая в сумматоры 10 и 11, станет равной или больщей напряжения пороговых устройств {KEcLf.fXff)., ключи 8 и 9 находятся все время в замкнутом состоянии (фиг. 2,8). Случаю KE... соответствует точка в механической характеристики (фиг. 3). Случаю К-ЕС/,.....соответствует участокха5 рактеристики, лежащий левее точки в.

Таким образом, благодаря введению в схему БДПТ измерителя среднего значения ЭДС секций якорной обмотки, подключенного через сумматоры на входы обоих пороговых устройств, и двухобмоточного дросселя, включенного как показано на фиг. 1, обеспечивается плавное, постепенное (по мере роста скорости) нарастание эффективности действия вольтодобавки, вносимой в схему дросселем 15.

Последнее способствует значительному расщирению области малой жесткости механической характеристики, обеспечивая работу электродвигателя в этом диапазоне с постоянной мощностью.

У известного двигателя это участок а-б 0 (фиг. 3), а у предлагаемого - участок а-б-в.

Механическая характеристика, приведенная на фиг. 3, получена экспериментальным путем для двигателя мощностью 120 Вт.

Формула изобретения

I

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока по авт. ев, № 535676, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих скоростей, соответствующих малой жесткости механической характеристики, он снабжен дополнительно изме телем частоты вращения, например, измерителем средней ЭДС

6

секций якорной обмотки, сумматорами и двухобмоточным дросселем насыщения, причем каждая обмотка дросселя включена последовательно в цепь между диодом и нормально разомкнутым ключом и соединена с ключом одноименными зажимами, а вход каждого порогового устройства через соответствующий сумматор подсоединен к одному из измерителей мгновенной ЭДС и измерителю частоты вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 535676, кл. Н 02 К 29/02, 1974.

f II

ut

fuz.Z

пнп