Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций якорной обмотки. Целью изобретения является повышение надежности работы. Изобретение является дальнейшим развитием изобретения по а.с. № 1270846. Двигатель содержит якорь с обмоткой, подключенной к выходу коммутатора, собранного на ключевых элементах 1-8, индуктор 9, инвертор 10, датчик 11 положения ротора , преобразователь 12. Инвертор подключен к источнику постоянного тока 13, к которому подключены дополнительные ключевые элементы 14 и 15, входы которых соединены с выходами двух логических элементов И. Входы одного элемента И соединены с входами ключевых элементов 6 и 7, а входы другого - с входами ключевых элементов 2 и 3 инвертора. Между общим выбором секций обмотки и общим выводом ключевых элементов 14 и 15 включен токоограничиваюпщй элемент 16, выполненный в виде дополнительных секций якорной обмотки. Двигатель имеет более высокую надежность за счет отсутствия в нем пассивного элемента , что позволяет управлять двигателем от трехразрядного двоичного кода . 4 з.п. ф-лы, 5 ил. сл 1Ч

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (si) 4 Н 02 К 29/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ

ЕСЕНИН); .! 1Я

OllHCAHHE ИЗОБРЕТЕНИЯ,13 ;,13, К А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ БИБАБО" ". ЫРРА (6i) 1270846 (21) 3798299/24-07 (22) 10.10.84 (46) 07.08.87. Бюл. У 29 (72) В.М. Гридин (53) 621, 313. 13, 014. 2: 621. 382 (088. 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1270846, кл. Н 02 К 29/06, 06.04.84.

0в

3 Ю

Ъ, ° (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций якорной обмотки. Целью изобретения является повышение надежности работы. Изобретение является дальнейшим развитием изобретения по а.с. У 1270846. Двигатель содержит якорь с обмоткой, подключенной к выходу коммутатора, собранного на ключевых элементах 1-8, индуктор 9, „„SU„328889 А 2 инвертор 10, датчик i i положения ротора, преобразователь 12. Инвертор подключен к источнику постоянного тока 13, к которому подключены дополнительные ключевые элементы 14 и 15, входы которых соединены с выходами двух логических элементов И. Входы одного элемента И соединены с входами ключевых элементов 6 и 7, а входы другого — с входами ключевых элементов 2 и 3 инвертора. Между общим выбором секций обмотки и общим выводом ключевых элементов 14 и 15 включен токоограничивающий элемент 16, выполненный в виде дополнительных секций якорной обмотки. Двигатель имеет более высокую. надежность за счет отсутствия в нем пассивного элемента, что позволяет управлять двигателем от трехразрядного двоичного кода. 4 s.ï. ф-лы, 5 ил.

1 132

Изобретение относится к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций якорной обмотки, в частности к низкоскоростным бесконтактным двигателям постоянного тока— вентильным электродвигателям (ВД) с повышенной равномерностью вращения вала (моментным ВД), может быть использовано, например, в звукозаписывающей и эвуковоспроизводимой àïïàратуре особенно эффективно, когда информация о положении нала ВД вырабатывается в виде двоичного кода, что характерно для цифровых следящих систем, и является усовершенствованием изобретения по авт. св.

У 1270846.

Цель изобретения — понышение надежности работы ВД.

На фиг. 1 изображена электрическая схема ВД; на фиг.2 — циклограммы ! вьп одных сигналов устройства управления инвертором (УУИ) и дополнительных логических элементов И, на фиг ° 3— параллельное соединение дополнительных секций на фиг ° 4 — последовательное соединение дополнительных секций; на фиг.5 — активная часть ВД с дополнительными секциями якорной обмотки.

ВД состоит иэ якоря с несимметричной четырехсекционной лучевой обмоткой с выводами А, В, С, D и О, подключенной к выходу коммутатора, собранного на ключевых элементах (транзисторах) 1-8, индуктора (ротора) 9, инвертора 10, датчика 11 положения ротора (ДПР), функционального преобразователя (ФП) 12, Инвертор (коммутатор) подключен к источнику 13 постоянного тока. К источнику 13 подключены также дополнительные ключевые элементы (транзисторы) 14 и 15.

Их входы соединены с выходами двух логических элементов И. Входы одного элемента И соединены с входами транзисторов 6 и 7, а входы другого — с входами транзисторов 2 и 3 инвертора.

Между общим выводом секций обмотки

0 и общим выводом транзисторов 14 и

15 включен токоограничивающий элемент

16, выполненный либо в виде дополнительных секций якорной обмотки, либо в виде пассивного днухполюсника (дросселя, резистора).

Активная часть ВД, где непосредственно развивается электромагнитная мощность, состоит из индуктора (ро10

55 тора) и якоря (фиг ° 5) ° Индуктор изображен двухполюсным, состоящим из магнитомягкой втулки 17 и полюсон 18— постоянных магнитов. Угловой размер полюсной дуги — не менее 135 . Якорь (фиг.5) содержит беспазовый (гладкий) магнитопронод 19 и диаметральную обмотку, уложенную на внутренней поверхности магнитопровода в восьми условных пазах, Возможна зубцовая конструкция якоря, причем зуцы скошены на одно эубцовое деление. Секции с выводами A u D уложены отдельно от других секций. Секции с выводами В и С уложены н тех же условных пазах, что и полусекции 20 и 21 с выводами F G соответственно. Полусекции 20 и 21 занимают меньшую, примерно пятую, часть площади пазов, в которых они размещены, так как работают одновременно и вдвое меньше, чем остальные секции. Вторая, третья четвертая, пятая и шестая секции— соответственно на 90, 135, 225, 90 и

Начала секций обмотки обозначены

А, В, С, D, F, С, концы секций — Х, j

Y, Z M V Q их общая точка — буквой 0. Все выводы обмотки изображены, напротив соответствующих секций ВД без дополнительных секций — только секции А, В, С, D ДПР и ФП согласованы с активной частью ВД таким образом, что точка нуль на фиг,2 соответствует положению ротора индуктора относительно якоря, изображенному на фиг.5.

ВД работает следующим образом.

В результате взаимодействия ротора с якорем ротор вращается против часовой стрелки и с ФП на транзисторы 1-8 поступают сигналы управления

b>- b, а с логических элементов И на транзисторы 14 и 15 — сигналы b u

Ъ® (фиг.2 и 3, индексы при сигналах b соответствуют номерам транзисторов, которые управляются этим сигналом). При этом обеспечивается постоянный вращающий момент как при наличии дополнительных секций якорной обмотки, так и при отсутствии, Дополнительные полусекции могут быть соединены параллельно (фиг.3) или последовательно (фиг.4). Соответственно этому отношение сопротивления полусекции к сопротивлению(основной)секции должно быть равно в первом случае удвоенному отношению числа

3 13288 витков пятой или шестой секции к числу витков первой секции плюс единица, а во втором — отношению ч числа витков пятой или шестой секции к числу витков первой секции плюс четверть 5 единицы. Конкретные значения r и ч зависят от отношения у объема дополнительной секции к объему первой секции, Если приближенно считать, что

Ч2 !Π— то в первом случае r-=2v+1

r р

v= уттр+у, а во втором в=в+0,25, v=0,5 (/2 т2) .

В частности, при у=0,25 в первом случае v=0,809, r=2,618, а во втором

v=0,4045, r=0,6545, ВД с дополнительными полусекциями имеет более сложную якорную обмотку, но больший КПД благодаря тому, что не содержит пассивного токоограничивающего элемента (например, резистора или дросселя в силовой цепи).

При одновременной работе двух секций, соединенных последовательно, вращающий момент ВД равен с.U W/R, где R u W активное сопротивление и число витков одной из основных секций, U — - напряжение питания, с — коэффициент пропорциональности (падением напряжения на ключевых элементах пренебрегаем). При работе второй и третьей секций совместно с пассивным элементом, имеющим активное сопротивление 0,5R, вращающий момент равен: cUW/(0,5R+0,5R)=cU W/R. При работе второй и третьей секций сов-I местно с полусекциями вращающий мо" мент для параллельного соединения (полусекций) равен: 2 с 0(У+И )/(R+

+R )=c U W/R а для последовательно40

9 р го соединения с U(W+2W ) /(0,5R+2R ) =

Ф

=c U W/R где W и К вЂ” число витков

Ф и активное сопротивление одной дополнительной .полусекции.

Таким образом, при вращении ротора обеспечивается постоянство вращающегося момента ВД. При этом ВД не содержит сложного конвертора со средней точкой выходного напряжения, имеющегося в известном ВД, Такие ВД могут легко управляться от трехразрядного двоичного кода, так как фронты сигналов этого кода совпадают с фронтами требуемых выходных сигналов УУИ.

Формула изобретения

1. Вентильный электродвигатель по п.3 авт. св. N 1270846, о т л и—

89 4 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения надежности, в двигатель дополнительно введены пятая ветвь инвертора, образованная последовательно соединенными девятым и десятым ключевыми элементами, два логических элемента И и токограничивающий элемент, токоограничивающий элемент подключен между общей точкой секции и общей точкой девятого и десятого ключевых элементов, управляющий вход девятого ключевого элемента связан с выходом логического элемента И, входы которого подключены к управляющим входам шестого и седьмого ключевых элементов, управляющий вход десятого ключевого элемента подключен к выходу логического элемента

И, входы которого связаны с входами второго и третьего ключевых элементов.

2. Электродвигатель по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что, токоограничивающий элемент выполнен в виде пассивного двухполюсника, сопротивление которого равно половине сопротивления одной секции.

3. Электродвигатель по п. 1, о тл и ч а ю шийся тем, что токоограничивающий элемент выполнен в виде двух полусекций обмотки якоря, уложенных так, что ось намагничиващей силы одной из них совпадает с осью намагничивания силы второй секции, ось другой полусекции — с осью намагничивающей силы третьей секции, полусекции электрически соединены между собой, образуя дополнительную секцию, сдвинутую относительно пер- вой секции на угол 292,5 эл.град.

4. Электродвигатель по п.3, о тл и ч а ю шийся тем, что полу-, секции соединены параллельно, а их сопротивления и числа витков удовлетворяют соотношению — - =2 — +1, R W где W, R — число витков и активное сопротивление полусекции;

W К вЂ” число витков и активное сопротивление основной секции.

5. Электродвигатель по п.3, о тл и ч а ю шийся тем, что полусекции соединены последовательно, а их сопротивления и числа витков удовлетворяют соотношению

ЛЕ И2 1

R W 4

1328889

1328889

Сост ави тел ь А. С ан тало в

Техред М.Дидык Корректор Н.Король

Редактор В.Петраш

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 1. Л.

Заказ 4524

Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул.Проектная,4