Вентильный электродвигатель Советский патент 1982 года по МПК H02K29/02 

(54) BEHTtjnbHblft ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике. Известны вентильные электродвигатели (ВД содержащие синхронную машину, секции обмотки якоря которой подключены к источнику питания при помощи составных транзисторных ключей 11. В данных ВД идя насыщения составных транзисторных ключей в коллекторную цепь каждого силового транзистора вводится низкоомный резистор. Хотя при этом обеспечивается требуемый коэффициент насыщения составного транзисторного ключа, в то же вре мя, рассеиваемая в нем мощность ( с учетом мощности рассеиваемой в дополнительном резисторе) не снижается, что ухудщает энергетические показатели ВД. Известны ВД, в которых для насыщения составных транзисторных ключей используются низковольтные источники постоянното напряжения, включенные в цепи коллекторов транзисторов 2. Недостатком указанных ВД является сложность получения большого числа гальванически развязанных низковольтных источников постояЕшого напряжения. Наиболее близок к предлагаемому ВД, секции обмоткн якоря которого подсоединены параллельно к источнику питания через последовательно включенные обмотки вольтодобавочного дросселя и транзисторные ключи коммутатора. В обмотках вольтодобавочного дросселя ВД генерируются ЭДС практически треугольной формы 3. При использовании в ВД составных транзисторных ключей и известных устройств для их насыщения извесгным двигателям присущи недостатки вентильных двигателей 1 и 2. Цель изобретения - улучшение энергетических показателей вентильного двигателя. Указанная цель достигается тем, что введены дополнительные обмотки вольтодобавочного дросселя по числу секций и каждая секция якорной обмотки выполнена с отводом от части витков, коллекторы входных транзисторов составных транзисторных ключей соединены с отводами от части витков коммутируемых ими секций, а коллекторы выходных транзисторов соединены с выхоллыми конца397ми коммутируемых ими секций якорной обмот ки через дополнительные обцоткк дросселя. На фиг. 1 изображена электрическая схема ВД; на фиг. 2 - временные диаграммы ЭДС, действующих на элементах схемы. Электродвигатель содержит секции 1-4 якорной обмотки, тра1 зисторы 5-12 составных транзисторных ключей коммутатора, вольтодобавочный дроссель 13 с обмотками 14 и 15 и дополнительными обмотками 16-19, . От обмоток дросселя выполнены отводы 20- 23. Питание ВД осуществляется от источника 24 постоянного напряжения. Обмотки дросселя расположены на машитопроводе 25. На фиг. 2 обозначено: 6 и f;, - ЭДС, наводимые в частях витков секций 1 и 2 между отводами 20 и 21 и концами обмоток 16 и 17 вольтодобавочного дросселя (полярность ЭДС f и 2 представлена соответственно для моментов времени, когда открьтл транзисторы 5 и 6 или 7 н 8); fs о ЭДС, }шдуктируемые в обмотках 16 и 17 вольтодобавочного дросселя 13; 1 - суммарная ЭДС на последовательно соединенных обмотке 16.и части секции 1 до отвода 20, а также на обмотке 17 и части секции 2 до отвода 21. Пары секций 1, 2 и 3, 4, сдвинутые между .собой в расточке статора на 90 эл. град , через транзисторы 5-12 и основные 14 и 15, а также дополнительные 16-19 обмотки вольтодо- бавочного дросселя 13 подключены к зажимам источника 24 питания. При подключении ВД к источнику 24 питания транзисторы 5-12 по сигналам ДПР (на схеме показан) начинают коммутировать токи в секциях 1-4 якорной обмотки двигателя. При этом транзисторы 5, 6 и 7, 8, а также 9, И, 12 переключаются в противофазе, находясь каждый во включенном состоянии на протяжении полупериода (180 эл. град) выход ного сигнала ДПР. Таким образом, в каждый момент времени ток протекает по двум секциям, одна из которых находится в одной, а другая - в другой парах секций, сдвинутых между собой на 90 эл.град. В результате взаимодействия тока секций с магнитным полем инд ктора ротор двигателя приходит во вращение. В секциях 1 - 4 и в обмотках вольтодобавочного дросселя появляется ЭДС сосответственно синусоидально и треугольной формы. ЭДС, действующие в час ти витков секций и в дополнительных обмотках вольтодобавочного дросселя 13, включенны между ко.ппекторами входных и выходных транзисторов 5-12, при этом суммируются. Сумма ЭДС (например, fj и tm, фиг. 2 а и б действующих между коллекторами открытых транзисторов, положительным потенциалом приожена к коллектору выходного транзистора (например, 6), а отрицательным - к коллектору входного транзистора (например, 5) составного ключа. Диаграмма суммарной ЭДС Cjпредставлена на фиг. 2 а, При этом составной ключ полностью насьпцается. Так как ЭДС, действующие в частях витков секций и в дополнительных обмотках дросселя, участвуют в создании электромагнитного момента двигателя, а потерив насьпценном составном транзисторном ключе предельно уменьшаются, то предлагаемый ВД имеет более высокий КПД по сравнению с известными ВД. Таким образом, предлагаемое устройство позволяет улучшить энергетические показатели ВД благодаря обеспечению насыщенного состояния составных транзисторных ключей путем использования суммарной ЭДС, источники которой, являясь элементами самого электродвигателя, имеют очень низкое внутреннее сопротивление.. Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную мтиину, 2 п секций обмотки якоря которой, сдвинутых между собой на 90 эл. град, подсоединены параллельно к источнику питания через последовательно с ними включенные обмотки вольтодобавочного дросселя и составные, например, двухтранзисторные ключи коммутатора, управляющие цепи которых соединены с выходными зажимами датчика положения ротора, отличающийс я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, введены дополнительные обмотки вольтодобавочного дросселя по числу секций, каждая секция якорной обмотки выполнены с отводом от части витков, коллекторы входных транзисторных составных транзисторных ключей соединены с отводами от части витков коммутируемых ими секций, а коллекторы выходных транзисторов соединены с выводными концами коммутируемых ими секций якорной обмотки через дополнительные обмотки дросселя. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1. Овчинников И. Е., Лебедев Н. И. Бесконтактные двигатели постоянного тока автоматических устройств. М.-Л., Наука, 1966, с. 99-100. 2.Электронная техника в автоматике. Под ред. Ю. И. Конев, вып. 8, 1978, с. 13-15. 3.Авторское свидетельство СССР N1 550734, кл. Н 02 К 29/02, 1975.

fi

а

х/- v

wt

/JT