Бесконтактный двигатель постоянного тока Советский патент 1979 года по МПК H02K29/02 

Изобретение относится к области вентильных электродвигателей, в которых в качестве электрической машины используются синхронные машины с возбуждением от постоянных магнитов. Известный бесконтактный двигатель постоянного тока (БДПТ), секции обмотки якоря которого подключены к источнику питания через управляемые ключи, например транзисторные, и нормально разомкнутые контакты реле торможения, содержит выпрямительный мост, соединенный на стороне переменного тока с коллекторами транзисторов, а на стороне постоянного тока - с одноименными зажимами источника питания через нормально замкнутые контакты того же реле 1. Недостатком известного БДПТ являются ограниченные функциональные возможности, поскольку помимо двигательного режима он допускает лишь режим генераторного торможения с рекуперацией энергии в источник, и то до определенной скорости, составляюш.ей около 45% от ыо (где 0)0 - скорость идеального холостого хода) ниже которой имеет место режим выбега. Вместе с тем, в ряде случаев, например в электроприводе мотор-колесо транспортных средств, БДПТ должен обладать более широкими функциональными возможностями, а именно-обеспечивать автоматический переход в режим динамического торможения из режима генераторного торможения, когда последний уже невозможен (или нежелателен), и обратный переход -в случае, если вновь возможен режим генераторного торможения. Целью настоящего изобретения является расширение функциональных возможностей БДПТ. Поставленная цель достигается тем, что двигатель снабжен дополнительным двухполюсным переключателем и ключом, реле торможения выполнено бесконтактным, в котором нормально разомкнутые контакты реализованы тиристором, нормально замкнутые контакты - эмиттер-коллекторным переходом дополнительното транзистора, базой подсоединенного через стабилитрон к одному из двyxп.Ov юcнoгo переключателя, соединенного вторым полюсом с управляющим электродом тиристора и с цепью пита365HifH датчика положения ротора, а подвижный контакт переключателя подключен через пасеивпый двухполюсник к эмиттерам транзисторов коммутатора, причем параллельно пассивному двухполюснику подключен логический элемент НЕ, выход которого соединен с управляющим входом ключа, установленного в .цепи, соединяющей базы силовых транзисторов с общей точкой секций. Сущность предложения поясняется чертежами, приведенными на фиг. 1 и фиг. 2, где изображены соответственно принципиальная электрическая схема (фиг. 1) и реализация ее узлов на полупроводниковых элементах (фиг. 2). На чертежах обозначены: 1, 2 - секции якорной обмотки двигателя; 3, 4 - транзисторы коммутатора; 5-48 - диоды; 9, 10 - резисторы; И - транзистор реле торможения; 12 --- резистор; 13 тиристор; 14 - ключ; 15 -.логический элемент IiE, 16 - стабилитрон; 17, 18 - резисторы; 19 - дополнительный двухполюсный переключатель; 20 - датчик положения ротора (ДПР); 21 - источник питания (аккумуляторная батарея); 22 - пассивный двухполюсник. Секции I и 2 якорной обмотки двигателя подключены к источнику питания 21, с одной стороны - через транзисторы 3 и 4 коммутатора, управляемые от ДПР 20, и тиристор 13, а с другой стороны - через выпрямительный мост на диодах 5-г-8 и эмиттер-коллекторный переход транзистора 11. База транзистора 11 через стабилитрон 16 соединена с одним из полюсов переключателя 19, второй полюс которого связан с управляющим электродо.м тиристора 3 и пепью питания ДПР 20. Подвижный контакт переключателя 19 соединен через пассивный элемент (например, резистор 22) с эмиттерами транзисторов 3 и 4 и плюсовым зажимом источника 21. К двухполюснику 22 подключен вход логической ячейки НЕ, выход которой связан с управляющим входом ключа 14. Тиристор 13 и транзистор 11 реализуют реле торможения, приче.м тиристор является эквиваленто.м нор.мально разомкнутого контакта, а эмиттер-коллекторный переход транзистора - эквивалентом нормально замкнутого контакта реле. Работа электродвигателя состоит в следующем. При постановке подвижного контакта переключателя 19 В правое положение (см. фиг. I) к источнику21 будет подключен ДПР 20 и управляющий переход тиристора 13. Последний открывается и подключает к источнику 21 двигатель, ротор которого приходит во вращение. При этом транзисторы 3 и 4 коммутируют ток в секцйях 1 и 2 по сигналам ДПР 20. При перебросе подвижного контакта переключателя 19 в левое положение ДПР 20 отключается от источника питания, что приводит к запиранию транзисторов 3 и 4 коммутатора и тиристора 13. Одновременно базй транзистора 11 через замкнувшиеся контакты нереключателя 19 соединится с плюсовым зажимом выпрямительного моста на диодах . Под действием суммы ЭДС секций 1 и 2 по эмиттер-базовому переходу транзистора 11 потечет ток, который вызовет насыщение последнего, при этом разность суммы ЭДС секций и напряжения источника 21 повлечет протекание тока рекуперации , обеспечивающего торможение электродвигателя и возврат энергии в источник. Если сумма ЭДС Секций 1 и 2 окажется равной или мёньщей уровня напряжения стабилизации стабилитрона 16, транзистор 11 запирается. Вследствие этого напряжение на пассивном двухполюснике 22 исчезает, а элемент НЕ 15 выдает сигнал на замыкание ключа 14; БДПТ переходит в режим динамического торможения. Если сумма ЭДС секций 1 и 2 вновь превысит напряжение стабилизации стабилитрона 16, и при этом она будет выще напряжения источника 21, транзистор 11 отпирается и БДПТ опять переходит в режим генераторного, торможения. Периодическое чередование режимов торможения имеет место, напри.мер, при синусоидальной форме ЭДС секций. Указанное значение суммы ЭДС секций определяется уровнем напряжения стабилизации стабилитрона 16. Обычно напряжение стабилизации стабилитрона должно быть равно или больше напряжения источника питания. Применение бесконтактного реле торможения па транзисторе 11 и тиристоре 13 расширяет функциональные. возможности БДПТ и в том смысле, что. схема приобретает свойство защиты от аварии при неправильном подключении источника питания (перепутана полярность), так как в этом случае включение транзистора 11 и тиристора 13 невозможно (при любом положении переключателя 19). Функции переключателя 19 может выполнять, например, симметричный триггер на полупроводниковых элементах. На фиг. 2 приведена схема одного из вариантов реализации ключа 14 и элемента 15 с помощью транзисторов. Однако в этом случае необходимо предусмотреть устройство, обеспечивающее выдержку времени, больщую, чем время выключения тиристора, например подключить конденсатор параллельно резистору 22. Таким образом, в предложенном БДПТ обеспечиваются более щирокие функциональные свойства, чем у известных двигателей за счет реализации возможности автоматического перехода из режима генераторного торможения в режим динамического тормо