Регулируемый вентильный электродвигатель Советский патент 1981 года по МПК H02K29/00 

(54) РЕГУЛИРУЕМЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электрических машин систем автоматикщ и может найти применение в установках м приборах,требукидих высоких динамических свойств при хорсяиих энергетических показателях в широком диапазоне изменения частоты вращения, например в следящих системах с высоким быстродействием. Известен вентильный электродвигатель, содержащий магнитоэлектрический индуктор, якорь, на магнитопроводе которого расположена ш-фаз ная якорная обмотка, фазы которой подключены к выходу полупроводникового ко1 в4утатора, вход которой соеди нен с выходом датчика положения ротора 11) . Недостатком данного электродвигател% является невозможность обеспечения регулирования частоты вращени без дополнительных устройств. Кроме этого, время разгона, определяемое пусковым моментом самого двигателя, не может быть уменьшено. Наиболее близким к предложенному по технической сущности и решаемой задаче является регулируемый вентильный электродвигатель, содержащи магнитоэлектрический индуктор, на я ре магнитопровода которого расположена т-фазная якорная обмотка, фазы которой подключены к 1)ыходу полупроводникового коммутатора, вход которого соединен с выходом датчика положения ротора и с выходом широтноимпульсного модулятора, вход которого подключен к выходу датчика скорости 2 . Недостатком данного электродвигателя являются сравнительно низкие энергетические показатели при рагу-лировании частоты вращения в широком диапазоне, так как электрический КПД двигателя на малых частотах при ШИМ-управлении имеет низкое значение. В данном двигателе невозможно осуществлять форсировку времени разгона без дополнительных устройств. Целью изобретения является улучшение энергетических показателей и расширение области применения электродвигателей , Поставленная цель достигается тем, что в электродвигатель введены управляющая обмотка, выполненная из четного числа 2 га катушек, m управляемых коммутирующих ключей, m развязывающих вентилей, первый и второй управляющие ключи, регулирующий ключ

И частотный дискриминатор, причем катушки управляющей обмотки объединены попарно и катушки в каждой паре смещены в пространстве одна относительно другой .на некоторый угол для диаметральной обмотки на 180 эл.град и расположены на спинке магнитопро,вода якоря, при этом точки объединения парных катушек управляющей обмотки подключены к катодам соответствующих развязывающих вентилей, аноды которых объединены и соединены с выходом регулирующего ключа, первые концы первых катушек из каждой пары управляющей обмотки соединены с катодом первого управляющего ключа и анодом второго управляющего ключа, анод первого и катод второго управляющих ключей подключены к источнику питания, при этом вторые концы вторых катушек из каждой пары управляющей обмотки соединены с анодами соответствующих управляемых коммутирующих ключей, катоды которых подключены к катоду второго управляющего ключа, а управляющие электроды управляемых коммутирующих ключей первого и второго управляющих ключей соединены с выходом датчика положения ротора через частотный д.cкpиминaтop.

На чертеже представлена принципиальная электрическая схема регу.лируемого вентильного электродвигателя .

Фазы 1-3 якорной обмотки подключены к выходу полупроводникового коьдмутатора 4, вход которого соединен с выходом многофазного выпрямителя 5, выход управляемого выпрямителя б подключен к аноду первого управляющего ключа 7 и к катоду второго управляющего ключа 8. Катушки 9-14 управляющей обмотки объединены попарно: 9 с 10, 11 с 12, 13 с 14 в точках 15,16,17, которые подключены к катодам соответствующих развязывающих вентилей 18-20, аноды которых соединены с выходом регулирующего ключа 21. Катушки в каждой паре управляющей обмотки разнесены друг относительно друга по расточке якоря на некоторый угол, соответствующий числу пар полюсов магнитоэлектрического индуктора Р (при диаметральной обмотке на 180 эл.град). Первые концы первых катушек 9,11,13 из каждой пары,управляющей обмотки объединены и соединены с катодом первого управляющего ключа 7 и анодом второго управляющего ключа 8. Вторые концы вторых катушек 10,12,14 из казадой пары управляющей обмотки подключены к анодам управляемых коммутирующих ключей 22-24, катоды которых соединены с катодом второго управляющего ключа 8. Управляющие электроды 25 и 26 ключей 7,8 и управляющие электроды 27-29 соединены с датчиком положения ротора 30 через частотный дискриминатор .31. Ротор двигателя 32 имеет связь с датчиком положения ротора 30.

Peгyлиpye ий вентильный электродвигатель работает следующим образом

В момент пуска электродвигателя с выпрямителя 5 подается напряжение на полупроводниковый коммутатор 4, который управляет протеканием тока в фазах 1-3 якорной обмотки по сигналам с датчика 30. При разгоне двигателя сигнал с частотного дискриминатора 31 закрывает ключ 8, открывает ключ 7 и пропускает сигнал с датчика положения ротора на управляющие электроды 27-29 управляемых коммутирующих ключей 22-24. При этом напряжение с выпрямителя 6 прикладывается к управляющей обмотке и по ее катушкам протекает ток по цепи (для пары катушек 9-10 управляющей обмотки) :(+) выпрямителя б - ключ 7 - катушка 9 - катушка 10 - управляемый коммутирующий ключ 22-(2) выпрямител б {для случая, когда сигнал с датчика положения ротора открывает ключ 22). В моменты,когда будут открыты ключи 23 и 24, цепь протекания тока будет аналогичной. Таким образом, при разгоне двигателя управляющая обмотка работает как дополнительная якорная и в параллель основной. Ключи 22 - 24 управляются сигналом с датчика положения ротора и выполняют при пуске функцию коммутатора. Катушки управляющей обмотки уложены на спинке магнитопровода якоря ка кольцевые обмотки и в каждой паре расположены по расточке якоря со сдвигом на 180 эл.град. при диаметральной обмотке. При этом катушки из каждой пары располагаются в момен их работы под разноименными полюсами индуктора и при указанном их соединении в схеме при пуске тока в них направлены так, что создаваемые моменты при взаимодействии каждой катушки с магнитным потоком разноименных полюсов складываются. При этом момент двигателя при пуске значительно возрастает, а время разгона двигателя существенно уменьшается.

При достижении двигателем заданной частоты вращения сигнал с дискриминатора 31 закрывает первый управляющий ключ 7, открывает второй управляющий ключ 8 и все управляемые коммутирующие ключи 22-24. При этом ток от выпpя vштeля 6 не проходит по катушкам управляющей обмотки. Ток от источника проходит через регулирующий ключ, развязываиощие вентили 18-20, переключенные в параллельное соединение катушек 9 и 10,11 и 12,13 и 14, второй управляющий ключ 8, управляемые коммутирующие ключи 22-24.