Вентильный электродвигатель Советский патент 1979 года по МПК H02K29/02 

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ЙШШГКотброгб соединен с управляющим входом исполнительного органа 5 Данный ВД является наиболее близким к изобретению по технической сущности. Недостатком известного двигателя является сложность конструкции лзмерителей мгновенного значения ЭДС, так как каждый измеритель содержит дополнительные секции электрической машины в количестве, равном числу секций обмотки якоря. Целью изобретения является упрощение конструкции. Поставленная цель достигается тем, что измеритель мгновенного зна чения ЭДС .каждой ячейки выполнен в виде выпрямителя, подключенного к источнику ЭДС, а выходы измерителей соединены между собой па{)аллеЛь но при последовательном включении ячеек или последовательно при парал лельном соединении ячеек и подключены к входу элемёнта сравнения. . Источник ЭДС одной из ячеек .может быть вьаполнен в виде пассивных секций, размещенных, например, в тех же пазах, что и основные секции, ил в виде трансформатора-, первичная обмотка которого соединена через вентили с секциями обмотки якоря ячейки и через резисторы - с общей точкой секций. На фиг.1 представлена электричёскаясхёма послёШватШБнШ соединением .ячеек; на фиг.2 - време ные диаграммы напряжений на элементах схемы БД нафиг.3 - схема ВД с параллельным соединением ячеек; на фиг.4 - временные диаграммы напр жений на .ее элементах; на фиг.5 и 6 ВД с измерителями ЭДС, выпиливиными в виде трансформаторов, соединёйных с выпрямителями. .,. Вентильный электродвигатель содержит основные секции 1-4 якорной обмотки электродвигателя, пассивные секции 5,6 якорной обмотки. транзисторы 7-it) полупроводникового коммутатора, диоды 11-14 выпрямителей элемент сравнения 15, ключ 16 в цепи питания ДПР, однофазный трансформатор 18, первичную 19 и вторичную 20 обмотки трансформатора 18, .выпрямительный мост 21. Уf, - напряжение питания ДПР; U напряжение задания (уставки) скорос ти; - ЭДЙ обратной связи на входе элемента сравнения; 6i - 4 ЭДС секций якорной обмотки /Ё ие иев/ей - выпрямительные ЭДС секций 1,2,5 Пара сеК.ций 1 и 2, расположенных относительно друг друга под угло 180 эл.град.. и транзисторы 7,8 обр Зуют первую ячейку ВД, а пара секци 3,4,также расположенных относительн друг ярута под углом 180 rhTlpaS.: вм те с транзисторами 9 и 10 образуют рую ;ячейку. Секции 3,4 смещены в 14 пространстве, относительно секций I,2 на угол 90 эл.град. Обе ячейки соединены между собой и источником питания последовательно. Секции 5 и 6 размещены соответственно в тех же пазах, что и секции 3 и 4. Диоды II,12 вместе с секциями 1, 2 образуют измеритель мгновенной ЭДС первой ячейки, Пассивные секции 5 и 6 с .. диодами 13, 14 образуют измеритель мгновенного значения ЭДС второй ячейки. Выходные зажимы измерителя мгновенного значения ЭДС первой ячейки соединены с одноименными выходными зажимами измерителя мгновенного значения ЭДС вторрй ячейки. В свою очередь, указанные зажимы подключены ко входу элемента сравнения 15, на второй вход которого подается сигнал - напряжение ycTaBkH (задания) Ug. Выход элемента сравнения соединён с управляющим входом ключа 16, стоящего в цепи питания ДПР 17, управляющего работой силовых транзисторов 7-10. На фиг.2 представлены временные диаграммы для бесконтактного двигателя постоянного тока (БДПТ) : а)временная диаграмма включенного состояния транзисторов 7-10 коммутатора при коммутации по сигналам ДПР; б)временная диаграмма ЭДС отдельных секций (1 - ) ч ЭДС двигателя (, +65, ЕН ) Гз +е2, в) временнаядиаграмма ЭДС на выходе измерителей Мгновенной ЭДС первОй и второй ячеек / (/В./ f/eg.. а также , результирующая ЭДС g (жирная линия), действующая на входе элемента сравнения 15. При подаче напряжения на БДПТ от источника питания транзисторы 7-10 по сигналам ДПР 17 начинают коммутировать ток в секциях 1-4 якорной обмотки электродвигателя. В результате взаимодействия тока секций с полем индуктора ротор двигателя приходит во вращение. В секциях 1-6 наводится ЭДС-. Пока максима.льное значение ЭДС на выходе измерителей мгновенной ЭДС меньше напряжения и пока 2j.,g (Jj,ключ 16 замкнут и осуществляется непрерывная подача напряжения Up на вход ДПР 17, В результате ток в секциях коммутируется транзисторами 7 - 10 по сигналам ДПР в соответствии с временной диаграммой (фиг. 2,а), т.е. каждая секция находится под йапряжением источника в течение всего интервала коммутации, равного 180 эл.град. Как только амплитуда ZQCпревысит уровень напряжения и() ключ 16 запрется, ДПР 17 отключится от питающего его напряжения Uf, , и транзисторы 7 - 10 коммутатора перейдут в режим отсечки, отключая секции обмотки от источника. Ключ 16 вновь замкнется и обеспечит подачу напряжения источника к секциям, как толь ко мгновенное значение ЭДС Сое/ из няясь, вновь станет меньше Uj. В ре зультате к секциям 1-4 напряжение будет подаваться в течение только части каждого интервала коммутации .(фиг.2,б - заштрихованные участки), т.е. будет осуществляться импульсно регулирование скорости вращения. Пр возрастаний скорости вращения выше заданного уровня передний и задний фронты каждого импульса будут сближаться, уменьшая среднее значение напряжения, подводимого к секциям, а при снижении скорости, наоборот, указанные фронты будут расходиться, приводя к увеличению среднего значения напряжения на секциях. Таким образом, регулирование (стабилизация) скорости осуществляет ся с наилучшими энергетическими пок зателями без какого-либо усложнения или изменения конструкции и схемы |ДПР. На фиг.5 представлена схема ВД, обеспечивающая регулирование скорости без использования пассивных секций обмоткиякоря. Здесь измеритель мгновенного значения ЭДС второй ячейки образован выпрямителем 21, подсоединенным через однофазный трансформатор 18, вентили 13 и 14, высокоомные резисторы 22, 23 к основным секциям 3, 4 ячейки. Работа этой схемы ничем не отличается от работы схемы изображенной на фиг Ключ 16 (фиг.1,3,5,6) может находить ся не в цепи питания ДПР 17, а в одной из его выходных цепей, в цепи пи тания двигателя в каналах усиления силовых транзисторов. На фиг.З приведена схема ВД, ячей ки которого включены параллельно источнику питания. По аналогии со схемой ВД, изо браленной на фиг. 1,измер тель мгновенного значения ЭДС первой ячейки образован диодами 11, 12л секциями 1,2, а измеритель мгновенно го значения ЭДС второй ячейки образован пассивными секциями 5, 6 и дирдами 13, 14. Основное отличие состоит лишь в т ом,.«т о выходы измери телей мгновенного значения ЭДС перво и второй ячеек соединены между собой последовательно, и коммутация секций по сигналам ДПР 17 осуществляется поочередно.. На фиг.4 приведены временные диаграммы для ВД по сх.еМе фиг.З: а)диаграмма включенных состояний транзисторов 7-10, б)диаграмма ЭДС секций 1-4 (K-f в)диаграмма ЭДС обратной связи €ос представляющая собой сумму ЭДС на выходе измерителей мгновен,ного значения ЭДС, ячеек. Заштрихованные участки временной диаграммы (фиг.4,б) показывают, что длительность импульсов напряжения. 91Ь прикладываемых к секциям якорной обмотки в процессе регулирования (стабилизации) скорости вращения, когда ЕСС УЗ . На фиг. 6 1представлена схема БДПТ с параллельным соединением ячеек к источнику питания при использовании в качестйе измерителя мгновенного значения ЭДС второй ячейки врпрямите;.я 21, подключенного через однофазный трансформатор 18, вентили 13, 14 и резисторы 22, 23 к секциям 3,4. Аналогичным образом могут быть построены ВД с другим количеством секций в ячейках. Таким Образом, ВД обеспечивает импульсное регулирование скорости вращения с высокими энбргетичёскими показателями, имея более простую и надежную конструкцию и более широкие возможности использования. Формула изобретения. 1. Вентильный электродвигатель с регулированием скорости вращения, содержащий синхронную машину, две группы секций обмотки якоря которого, расположенные подуглом. 90 эл.град. и последовательно соединенные с транзисторами коммутатора, образуют первую и вторую ячейки, подключенные к источнику питания и содержащие каждая измеритель мгновенного значения ЭДС, связанные с входом элемента сравнения, выход которого соединен с управляющим входом исполнител ьног6 органа, от л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью упрощения конструкцйй,измеритель мгновенногозначения ЭДС каждой ячейки выполнен в виде выпрямителя, подкЛюч:ёйнбШ к йстЪчниТо ЭДС, а выходы измерителей соединены между собой параллельно при включении ячеек между собой последовательно или последовательно при соединении ячеек между собой параллельно и подключены к входу элемента сравнения. 2. Электродвигатель по п.1, о т л ич а ю щ и и с я тем, что источник ЭДС одной из ячеек выполнен в виде пассивных секций, размещенных. например, в тех же пазах, в которых расположены основные секции. 3.Электродвигатель по п.1,о т л и ч а ю щ и и с я тем, что источник ЭДС одной из ячеек выполнен в виде трансформатора, первичная обмотка которого соединена через вентиль с секциями обмотки якоря ячейки и через резисторы с общей точкой секций . Источники информации, принятъ.тг во внимание при экспертизе 1. Овчинников Й.Е., Лебедев И.И. Бесконтактные двигатели постоянного ока автоматических устройств, М., Н-аука , 1966, с.49-55.

2.Авторское свидетельство СССР 332550, кл, Н 02 К 29/02, 1972.

3. Патент Японии 50-15964, .кл. Н 02 Р 5/11, .

4.Патент ФРГ 1244283, кл. 2ld 39, 1967.

5.Патент ФРГ .2152075, кл. Н .02 Р 29/02, 18.05.1976,

и

fui.l

W

u}i

зяг

гх

fr «L I

фи1.5