Вентильный электродвигатель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (51)4 Н 02 К 29/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТ

К ABTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ЩСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

IlO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3766415/24-07 (22) 11.07.84 (46) 07.02.86. Бюл. Р 5 (72) Н.И. Дубских, А.П.Лопатченко и Б.Г.Шумихин (53) 621.313.13.014.2:621..382(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 1007161, кл. Н 02 К 29/02, 1981.

Патент США Р 4262237, кл. 328-254, 1981.

Патент США В 4162435, кл. 318-138, 1979. (54)(57) 1.ВЕНТИЛЬНЫй ЭЛЕКП0ДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор с устройством возбуждения от постоянных магнитов, статор с обмоткой якоря, rn фаз которой подключены к цепи питания через т импульсных усилителей, образуя rn каналов усиления, управляющие цепи усилителей связаны с выходом. логического устройства, выполненного с возможно„„SU„„.1210187 А стью отключения предыдущего канала усиления при подключении последующего, входы логической схемы связаны с фазами обмотки якоря через функциональный преобразователь, включающий в себя интегратор и пороговые детекторы, о т л и ч аю шийся тем,что, с целью упрощения электродвигателя, в качестве интегратора использован интегратор с насыщением, функциональный преобразователь выполнен в виде щ каналов, каждый из которых содержит соединенные последовательно по входу-выходу интегратор е насыщением и пороговый детектор.

2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем., что каждый канал функционального преобразователя снабжен резистором, подключенным между выходом порогового детектора и инвертирующим входом интегратора.

1210!87

Изобретение относится к электротехнике, в частности к вентильным электродвигателям (ВД) с питанием от сети постоянного тока, и может быть использовано в устройствах автоматики,. звуковоспроизводящей и записывающей аппа!натуре и т.д.

Цель изобретения — упрощение ВД.

На фиг. 1 изображена электрическая схема устройства, на фиг. 2 временные диаграммы напряжений элементов схемы, поясняющие работу ВД.

ВД (фиг. 1) содержит ротор с постоянными магнитами 1, статор с обмоткой 2, соединенной в звезду, импульсные усилители 3 и 4, образующие два канала усиления, логическое устройство 5, интеграторы

6 и 7, пороговые детекторы 8 и 9, резисторы 10 и 11. На фиг. 1 и далее в тексте для удобства рассматривается ВД с двухфазной обмоткой.

Интеграторы и пороговые детекторы образуют два канала функционального преобразователя 12, На фиг. 2 обозначены: Uäд и Ч,к напряжения на обмотках статора при нейтральной коммутации в зависимости от времени t или угловой координаты <; е „(t) и е,(1,) — ЭДС в фазах статора, при подключении фаэ к источнику питания с напряжением U<

ЭД"- показаны штриховой линией; U, и U — напряжения на выходах интеграторов 7 и 6; U — напряжение срабатывания пороговых детекторов; и U < — напряжения на выходах пороговых детекторов 8 и 9.

ВД работает следующим образом.

При вращении ротора двигателя в обмотках наводится ЭДС. В любой момент времени одна из фаз двигателя через импульсный усилитель этой фазы подключена к источнику питания.

Поскольку знак ЭДС фазы по отношению к входу интегратора совпадает со знаком приложенного напряжения (pвигательный режим), то состояние выходного сигнала порогового детектора этой фазы остается неизменным.

Фаза остается подключенной до тех пор, пока не изменится состояние выходного сигнала порогового детектора отключенной фазы. Изменение сбстоя. ния происходит с задержкой на угол

<,,при смене знака ЭДС этой фазы. В случае m-ôàçíîãî двигателя алгоритм коммутации сохраняется, т.е. подклю!

О !

55 жим обеспечивает максимальный КПД Вд чение обмотки к источнику питания осуществляется при изменении состояния выходного сигнала порогового детектора этой фазы, а отключение при изменении в другой фазе. При этом, в зависимости от выбранного типа коммутации, в любой момент времени не менее одной фазы должно находиться в отключенном и не менее одной фазы в подключенном состоянии.

В приведенном на фиг. 1 случае двухфазного ВД при t<« t t (фиг. 2) знак ЭДС фазы В отрицательный и поэтому напряжение на выходе Интегра тора 6 остается неизменным (интегратор находится в насыщенном состоянии).

В момент подключения фазы А к положительному полюсу источника питания, когда. напряжение на выходе интегратора 7 достигает уровня срабатывания порогового детектора 9, интегратор 7 насыщается и на указанном интервале напряжение на его выходе.не изменяется. Логическое устройство работает так, что при положительном

О и отрицательном UA, фаза

А подключена к положительному источнику питания, при отрицательном

U и положительном UA фаза В подклю ена к тому же источнику питания и т.д. В момент времени t ЭДС фазы

В меняет знак и при t -tet > интегратор выходит из насыщения, а напряжение на его выходе меняется по закону 1 з о, ц=в„-j.,,(ац =-ы,.,> г

Так как ЭДС в обмотках двигателя где — потокосцепление обмотки с магнитным полем ротора, то величина интеграла в выражении (1) не зависит от частоты вращения, а определяется только формой ЭДС и величиной потокосцепления. Поэтому при постоянной времени интегратора.и напряжении срабатывания порогового детектора, отвечающим выражению (з)

rr,= — 1 е,l >a * u„, о

ВД работает с неизменным углом коммутации в широком диапазоне изменения частоты вращения. Если ВД выполнен с незначительным индуктивным со противлением обмотки якоря,то такойре

1210

{4) Фиг 2

BHHHIIH Заказ 529/58 Тираж 632 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðoä, ул.Проектная, 4

При пуске ВД, когда ЭДС обмоток отсутствует, выходные напряжения пороговых детекторов имеют произвольные знаки. В соответствии с этим состоянием (фиг. 2) одна из обмоток, например В, подключается к отрицательному источнику питания (t=O), а вход интегратора этого канала блокируется большим напряжением источника питания U . На вход интегра- 10 тора 7 фазы А поступает через резистор ll напряжение U „ с выхода порогового детектора своего канала, под действием которого напряжениена его выходе начинает изменяться позакону 15

t о,(ц.-|u,„dt о

Через время t, определяемого из (4) при U (t) U, выходное на- 20 пряжение интегратора достигает величины -Uc и знак выходного сигнала интегратора 7 изменяется на противоположный. В результате этого фаза

В отключается, а фаза А подключа-, 25 ется к положительному источнику питания. Через время 2t, определяемое из (1 ) при с (t ) =У „,происходит следующее переключение и т.д. Вели187 4 чина смещения U (2-5 мИ) выбирается так, что установившаяся частота переключений при отсутствии

ЭДС в обмотках не превышает частоту приемистости двигателя (1-5 Гц ).

Под действием токов в обмотках ротор двигателя приводится во вращательное движение, ЭДС обесточенной фазы при правильном направлении вращения способствует уменьшению времени срабатывания, а при обратном—

его увеличению; В результате такого активного воздействия ЭДС на U „, происходит быстрыР переход ВД в режим самокоммутации и при амплитуде

ЭДС в 100 мВ влияние цепей запуска на угол коммутации практически отсутствует.

Таким образом, в ВД поддерживается нейтральная коммутация в широком диапазоне изменения частоты вращения, что обеспечивает максимально возможное значение КПД двигателя. Связь между выходом порогового детектора и входом усилителя интегратора позволяет существенно упростить устройство запуска и тем самьм уменьшить объем коммутатора ВД.