Вентильный двигатель Советский патент 1981 года по МПК H02K29/02 

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ

I

Изобретение относится к электротехнике.

Известны вентильные электродвигатели (ВД), содержащие синхронную машину, секции якорной обмотки которой подключены к источнику при помощи магнито-транзисторных ключей (МТК) коммутатора, выполненных каждый на двух транзисторах, одном токовом трансформаторе с обмотками в цепях баз и коллекторов транзисторов, датчик положения ротора (ДПР) с чувствительными элементами (ЧЭ), управляющими работой МТК 1.

Наиболее близкими к предлагаемому изобретению .по технической сущности и достигаемому результату являются вентильные электродвигатели, обмотки синхронных ,мащин которых имеют 2п секций и соответственно 2п МТК, причем средние точки базовых обмоток трансформаторов МТК, работающих попарно в противофазе, непосредственно соединены между собой 2.

Недостатками известных ВД с МТК в цепях секций якорной обмотки электрической мащины являются, во-первых, сложность из-за больщого числа чувствительных элементов ДПР, равного числу МТК, и, вовторых, значительное число соединительных

проврдов между мащиной и коммутатором следствие первого недостатка.

Цель изобретения - упрощение вентильного электродвигателя и уменьщение числа соединений между мащиной и коммутатором.

Указанная цель достигается тем, что концы базовых обмоток трансформатора одного из каждой пары работающих в противофазе магнито-транзисторных ключей соединены через диоды с коллекторами транзисторов другого ключа из той же пары, а выход датчика положения ротора соединен

0 с управляющим входом только одного ключа из каждой пары, а именно того, коллекторы транзисторов которого соединены с базами другого ключа, причем общие точки базовых обмоток трансформаторов каждой пары

5 ключей объединены через два последовательно соединенных резистора с общей точкой, соединенной через конденсатор с зажимом источника, непосредственно связанного с транзисторами ключей.

На чертеже показан вентильный двигатель.

Он содержит секции 1, 2 якорной обмотки мащины, тразисторы 3 - 6 МТК, трансформаторы 7, 8 МТК, диоды 9-12, резисторы 13-15, конденсатор 16, зажимы 17, 18 источника питания, чувствительный элемент 19 ДПР. Секции 1 и 2 якорной обмотки синхронной машины, смещенные в пространстве относительно друг друга на 180°, подсоединены к источнику постоянного тока при помощи двух МТК, выполненных соответственно на транзисторах 3, 4 и 5, 6 и токовых трансформаторах 7 и 8. Первый МТК, собранный на транзисторах 3, 4 и трансформаторе 7, управляется чувствительным элементом ДПР. В качестве ЧЭ может быть использован непосредственно трансформатор 7, периодически насыщаемый постоянным магнитом - сигнальным элементом ДПР (не показан), либо любой ключ 19, подсоединенный к базам транзисторов 3, 4 и периодически замыкаемый и размыкаемый при работе ДПР. Средние точки базовых обмоток трансформаторов 7 и 8 соединены между собой через резисторы 14 и 15, общая точка которых подключена к одному зажиму источника питания через резистор смещения 13, а к другому зажиму - через конденсатор 16. Базы транзисторов 5 и 6 второго МТК через диоды 10, 11 подсоединены к коллекторам транзисторов 3 и 4 первого МТК. Электродвигатель работает следующим образом. При появлении напряжения на зажимах 17, 18 возбудится лищь один из МТК. Если, например, трансформатор 7 насыщен сигнальным магнитом ДПР (или замкнут ключ 19), то возбудится второй МТК, транзисторы 5 и 6 которого будут поочередно переключаться. Напряжение источника приложится к секции 2 якорной обмотки. Одновременно падение напряжения на диоде 12 за счет тока базовых обмоток трансформатора 8 обусловит заряд конденсатора 16 с полярностью, показанной на схеме и обеспечивающей запирающий подпор транзисторов 3 и 4 первого МТК. В результате взаимодействия тока в секции 2 с магнитным полем индуктора возникает вращающий момент, приводящий ротор двигателя во вращение. Как только вследствие вращения сигнального элемента ДПР трансформатор 7 выйдет из насыщения (или как только разомкнется ключ 19), первый МТК возбудится. Его транзисторы (3, 4) поочередно периодически открываясь и закрываясь, обеспечат подключение к источнику питания секции 1 якорной обмотки машины. Одновременно в 1омент возбуждения первого МТК второй МТК перейдет в невозбужденное состояние, и ток в секции 2 прекратится вследствие того, что базовые обмотки трансформатора 8 будут замкнуты накоротко через диоды 10- 12 и поочередно насыщаемые эмиттер-коллекторные переходы транзисторов 3 и 4 первого МТК. Напряжение на конденсаторе 16, поддерживаемое теперь за счет подзаряда токами базовых обмоток трансформатора 7, будет удерживать транзисторы 5 и 6 в запертом состоянии. В момент очередного подхода сигнального магнита ДПР к трансформатору 7 вновь первый МТК выйдет из возбужденного состояния, а второй МТК, наобо рот, войдет в это состояние. Секция 1 отключится от источника, а секция 2 подключится. Ротор двигателя будет продолжать свое вращение. Таким образом, один чувствительный элемент ДПР по существу управляет работой двух магнито-транзисторных ключей, осуществляющих строго поочередную коммутацию тока в двух секциях, сдвинутых в пространстве относительно друг друга под углом 180° и работающих в противофазе. Уменьшение вдвое числа чувствительных элементов ДПР по сравнению с известными вентильными двигателями, использующими МТК, и применение каждого ЧЭ для непосредственного управления только одним МТК стало возможным благодаря предлагаемой дополнительной связи базовых обмоток трансфоратора одного МТК с коллекторными обмотками трансформатора другого МТК. В итоге изобретение позволяет, с одной стороны, упростить конструкцию двигателя вследствие сокращения числа ЧЭ ДПР, а с другой - уменьщить число проводников (связей) между электрической мащиной и коммутатором. Резисторы 14 и 15 совместно с конденсатором 16 образуют фильтр, обеспечивающий в процессе работы двигателя поддержание на конденсаторе 16 постоянного напряжения при пульсации базовых токов в момент переключения транзисторов возбужденного МТК. Отсутствие конденсатора 16 и резисторов 14 и 15 пульсации .базовых токов возбужденного МТК обусловливают тенденцию к подвозбуждению второго, МТК в те периоды, когда он должен быть запертым, что приводит к снижению КПД двигателя. Формула изобретения Вентильный двигатель, содержащий синхронную машину, 2п секций якорной обмотки которой подключены к источнику питания при .помощи 2п магнито-транзисторных ключей коммутатора, выполненных каждый на двух транзисторах и одном токовом трансформаторе с обмотками в цепях баз и коллекторов транзисторов, и датчик положения ротора, отличающийся тем, что, с целью упрощения и уменьшения числа соединений между машиной и коммутатором, двигатель снабжен дополнительно двумя диодами, двумя резисторами и конденсатором, причем концы базовых обмоток трансформатора одного из каждой пары работающих в противофазе магнито-транзисторных ключей соединены через диоды с коллекторами транзисторов другого ключа из той же пары, а выход датчика положения ротора соединен с управляющим входом только одного ключа из каждой пары, коллекторы транзисторов которого соединены с базами другого ключа, причем общие точки базовых обмоток трансформаторов каждой пары ключей объединены через два последовательно соединенных резистора с общей точкой, соединенной через конденсатор с зажимом источника, непосредственно связанного с транзисторами ключей.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

2.Авторское свидетельство СССР № 450291, кл. Н 02 К 29/02, 1972.