Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к области э. 1ектротехники и может быть использовано в электроириводах с вентильными электродвигателями . Целью изобретения является iioBi i- КИД за счет уменыиения потерь в последовательно соединенных ключах преобразователя частоты. Вепти,;1ЫП)1Й электродвп1 ате .1Ь содержит э.1ектромеханическии преобразователь I, имеющий индуктор 2 с чис- ;1()м пар К).1К)со1 /) и якорем с .чвумя обмотками 3 и 4, а также нреобризовате. 1ь 17 частоты. (,пи обмоток якоря имеют общие ВЫВОД) i обмотках t СВЯЗа И)1 с . ). . . (ЛЮ- В):ВОД /-Й ) i Об()-КП ОДК. ОДНИМ КЛ)ЧОМ К С)боД К) 1 у B)i- ОДу /-Й сект, а (/ I )-ii 1тороГ обмотк, образуя 10 укаЗа1 1М 1ОДКЛЮЧе ЯМ схему, в каж;и Й 5)емеи1 о ИЗ КаЖДО 1 обмОТК ОДК.1О- ЧаЮТСЯ к ИОСреДСТВОМ Т(). ) .()1 О К.ЧЮЧа. Это ()).ЯеТ МО.НОСТ. ОТер) i К. ПОЧаХ lpeo6разователя 17 : .за этот счет КНД ,1)() Э. еКТр() ГаТС.: Я. 3 3.1. ф-лы, 9 ил. (Л 27 Фиг.1

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) Al (51) 4 «1 0 ) 1 ()/()2 «» О) 1 - )9/06 ф<>! ", "с>

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3928660/24-07 (22) 17.07.85 (46) 07.05.87. Б!о/!. № 17 (72) В. И. Катаев, В. И. Лозенко и В. Ф. Шалагинов (53) 621.313.13.014.2:621.382(088.8) (56) Авторское свидетельство СС(.P

¹ 230261, кл. «-1 02 К 29/06, !967.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1023564, кл. «-» 02 К 29/06, 1982. (54) ВЕ«»ТИ «Ь«»Ы««ЭЛ«=.КТРО;«,ВИГАТЕ;1 Ь (57) Изобретение относится к области элсктрОтск ники и (>!ОжсT Оыть Hello:1ьзОва ИО В элсктроприводаx с вентилып>!ми электродвигателями. Целью изобретения является пов! 1шение К1»Д за счет уменьшения потерь в последовательно соединенных клк)чàx IlpcÎ()разователя частоты. Вентильный электро,!i!11гатсль содср)кит эл Ici ром xщий индуктор 2 с чи(ЛОМ II(E Р ПО, I IOCОВ /) ll и КОРС>1 (,(В) Ми 0() >(Отк<1.>(и 3 ll 4,

1 / частОты. (.(>ê!(1111 <)бмОток >1кОря li xl(<101

Об п(II(> Hl>l ВОды В ООм OTE(l (Раз НОИ X1011111>EМ И ВЬI ВО (<1)1 И 1101111 11111 <11111Н (,HO()0:(ный вывод (-и сск!(ии первой обчо(ки

НОДКЛЮЧСН ОДНИМ К.!К)ЧОМ К HO()0(IIO EX И,(ВОД1 /- И С(К(ИI И, ,P X 11)1 К 11(>()(>;i,ному выводу (f )-й с l(llllll второй Обмо(ни, О б р;! 3 >< я 11 o x и <1 3 <1 I I I I I > I м I I o. I, к. I I() < l c I I I I H . <1 к О. 1 I > I I (C X(X1 X . В I(l li м 0 м (I IT и р((I C I l l l I I 0

О Д Н О И С С К 1 Н ! Н 3 К < Ж: IO l i О 1 > >1 О 1 К И I I O; I, К. I I OI lOTCH К 1((. I ill I I IIÒ<11111H ПОСР(ДСТВО (1 TO/El>1 О

o;l.llo(o управля(x1010 клк>ча.:)то поли),IHi т снизить мощ(го(ть потерь и клк)ч;lx Ilp((>браЗОВВТе Зя 1 / 11 ИОВВ((IITI> З<1 э(ОТ с 1(1

К»«Д венти IE>llol о электродвигателя. 3 з.il. ф-лы. 9 ил.

1309241

55

Изобретение относится к электротехнике и может быть иcllîëüHÎван0 в электроприводах с вентильными электродвигателями.

Цель изобретения — повышение КПД электродвигателя за счет уме)ньн)ения потерь в последовательно соединенных ключах преобразователя частоты.

На фиг. 1 изображена блок-схема вентильного электродвигателя с од)юй ячейкой, снабженной трехсекционными обмотками якоря; на фиг. 2 и 3 — — эпюры напряжений управляющих логических сигналов электродвига Геля для различных направлений вращения; H;I фиг. 4 — — блок-схема реверсора вентильного электродвигателя, управляемого fio сигналам датчика положения ротора; на фиг. 5 — условное изображение пространственного расположения намагничивающих сил секций обмс) гок якоря вентильного электродвигат(х7)1; на фиг. 6 блок-схема вснтильно).о электродвигателя с ячейкой, снабжеHIIO(l пятисекцнонными обMoTKd>IH якоря; if(l фи). 7 — — ТО >KE ., с ИОследовательным соединением трех ячеек; на фиг. 8 — — то iKE, с lldpà.l,)ельным соединением днуx яческ; íà фиг. 9 -- то же, с дополнительной обмоткой якоря.

Вентил ьны и электродвигател ь (фиг. ) содержит электромеханический преобразователь 1, имскцции ип,:!актop 2 с числом !IE)p

ПОЛЮСОВ P vl HKOD("vl, ДВС 00fvlOTKH 3 li 4 которого, выполненные каждая из т=3 секций 5 --7 и 8 --10. Секции 13 каждой Oi)мотке уста)юв)ень) одн(! относительно друl Oll С фиКСИР )I3v) ff f1lvl i%! Х I,.IOI)fvfÌ СДВИГОМ, PBI3ным ==3, d обмотки сдвинуты на угол, 1) У - .

" Р Р

=.:- . ()I)31OTKH, СВЯЗ;)ННЫЕ !(l(>K,v(3 СОООЙ C

9 Я

9Р 6Р помощьк) 21)z = — 6 управляс Mhfx кл)очей 11--16 преоора,îâàòcëÿ 17 гастоты образуют ячейку, первые выводы 18 20 сеKIIHII 5 — 7 первой 3 обмотки и вторые 13»f!30;(HI 2!—

23 секций 8 - 10 Второй обмотки 4 объединены в обмотках и образуют, соответственно, первый 24 и второй 25 выводы ячейки, cl)H33ffiffvi(с нс!)Вь!м 26 и вторым 27

ВЫВОда м и H(н и нитd ни я cooT13ET(твенно, 13 ячейке второй вывод 28, íанрим(р, второй секции 6 первой обмотки 3 соединен 0;I,ним ключом 11 с первым выводом 29 13ТОрой секции 9, а друп) "vi ключом 13 с первым выводом 30 (/--! ) -й lfcpâîé c(кции 8 второй обмотки 4.

Для обеспечения нормальной работы вентилыюго электродвигателя должен быть изменен алгоритм работы ключей прсобразователя 17 шстоты в сравнении с извести b1 м E) л Г 0 р и т м 0 м ъ и р а 13, н. н и я к;1 ю 1 а м и 11 p (.ооразователя частоты известного устройства.

Сигналы для управления ключами 11-- 6 преобразс)вателя 17 частоты могут быть сформированы из сип)алов датчика положения ротора, который обеспечивает управление кл 10ч а ми 13 и:3 в(cTfl0ì х ((рОистВС.

Примером реализации устройства уг)равления предлагаемым вентильным электродвигателям, формирующим сигналы управления ключами преобразователя 17 частоты из сигналов датчика положения ротора, может служить устройство (фиг. 4), содержащее источник управля)ощих сигналов -- датчик 3! положения ротора, на трех выходах 32 — 34 ко горого сформирована последовательность управляюших логических сигналов и единичного мровня длительностью каждого

Я р сме!ценных один относительно другого на — (фиг. 2 и 3). Выходы 32 — 34 источни2%

Зр ка 31 управляющих сигналов связаны с входами 35 — -37 дешифратора 38 через первые входы 39 — 41 и выходы 42 — 44 трех лсц.ических схем ИСК:1ЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ

45--47, вторые входы которых объединены и образуют вход 48 устройства, который служит для задания направления вра)цения вентильного электродвигателя. Выходы 49 ——

54 дешифратора 38 являются выходами устройства управления, которые подключаются к управляющим входам ключей 11 — 16.

Н<1 выходах устройства формируются логические сигналы единичного уровня длительЯ постыл /)р, причем в каждый момент времени уира)3л))югций сигнал присутствует тольК0 на одном из выходов 49---54. При наличии на входе 48 нулевого управляющеГО СИГНаЛа L .I(; СИГНа Ilvl С ВЫХОДОВ 32 — 34

;IdT Ièêà 31 ноступа)от на входы дешифратора 38 без инвертирования.,датчик положения ротора установлен для этого случая, например, для вращения вправо. При наличии на входе 48 единичного управляющего с и Гн (!л а If p0è ñõîäèò и H ВE pTи рО В аl! ие В схс .Мах

45 — 47 сигналов, поступающих на входы 35-37 дешифратора 38..=)то эквивалентно повороту обоймы чувствительных элементов датчика 31 )юложения ротора на -, что приводит к формировани)о управляющих сигналов на вращение в противоположнук) стороН, Т. (. !3ЛЕ130.

Вентил ьн и и электродвигатель (фи г. 6) содержит электромеханический преобразователь 1, имеющий индуктор 2 с числом пар полюсов Р и якорем, две Обмотки 3 н 4 которого, выполнены каждая из m=5 секций 55- 59 и 60--64. Секции в каждой обмотке и обмотки якоря установлены соответственно одна относителшю другой с фиксирован))ыми угловыми сдвигами, равными — =.—, — = —. Обмотки, связанные межЧ JI 3

l1zp 5Р т(1р 10Р ду собой с помощью (2m = 10) управляемых ключей 65 — 74 преобразователя 17 частоты, образуют ячейку, первые выводы 75 — -79 секций 55 — 59 первой оомотки 3 и вторые выводы 80 — 84 секций

1309241 второй обмотки 4 объединены в обмотках и образуют первый 24 и второй 25 выводы ячейки, связанные с первым 26 и вторым 27 выводами цепи литания соответственно. В ячейке второй вывод 85 j é секции, например секции 56 первой обмотки 3, соединен одним ключом 68 с первым выводом 86

jй секции 61, а другим ключом 67 — с первым выводом 87 (! — 1)-й первой секции

60 второй обмотки 4.

Вентильный электродвигатель (фиг. 7) снабжен О=З ячейками, первый вывод 88 первой и второй вывод 89 q-й (третьей) ячеек связаны с первь)м 26 и вторым 27 выводами цепи питания, а первый 90 и второй

91 выводы i-й второй ячейки — с вторым выводом 92 (i — 1) -й первой и первым выводом 93 (i+1) -й третьей ячейки, причем обмотки якоря установлены одна относительно другой с фиксированным угловым сдвигом, равным, например, я fi т(>.р 6р

Вентильный электродвигатель (фиг. 8) снабжен q=2 ячейками, первые 94 и 95 и вторые 96 и 97 выводы подключены к первому 26 и второму 27 выводам цепи питания соответственно, причем обмотки якоря установлены одна относительно другой с фиксированным угловым сдвигом, равным, например тор 9р

Преобразователь 17 частоты (фиг. 9) снабжен m=3 дополнительными управляемыми ключами 98 — 100 и якорь снабжен дополнительной обмоткой m=Ç, секции 100-103 которой имеют общую точку 104 соединения, которая подключена к первому выводу одного из m=3 дополнительных ключей преобразователя 7 частоты, вторые выводы которых объединены. Общая точка соединения секций и общая точка соединения дополнительных ключей связаны с первым и вторым выводами цепи питания, причем обмотки якоря установлены одна относительно другой с фиксированным угловым сдвигом, равным (2q+ l )mp

Электромеханический преобразователь 1 в конструктивном отношении может быть выполнен по типу как синхронной, так и асинхронной машины с произвольным количеством обмоток на якоре и с произвольным количеством m секций в каждой обмотке. Фиксированный угловой сдвиг между соседними обмотками может устанавливаться равномерно для уменьшения пульсации вращающего момента. Число пар полюсов р индуктора электромеханического преобразователя 1 может быть произвольным и выбираться при конструктивной проработке вентильного электродвигателя. Преобразователь !7 частоты может быть выполнен на любых управляемых ключах (транзисторах, тиристорах, силисторах, герконах и т. д.) .

5 !

О

Датчик положения ротора выполнен !Io >koоой известной схеме, например индуктивный с подмагничиван нем, и должен о<ц спсчивать на своем выходе»1 ° н логических <.(><2п тояний сигналов ня угле р, гд< lk - ill(10 обмоток якоря, и должен быть снабжен устроиством на элементах логики .(ля формирования вполне определенной совокупно<ти сигналов для управления клю гями нрсобр«зоватсля 17 частоты (фиг. 4).

Предлагаемый вентильный элсктродгп1г»тель относится к классу электромс. «ничс<ких преобразователей энергии < дискретным перемещением магнитного поля «воздун)ном зазоре. Работоспособность такого электродвигателя обеспечена, если указанное <>k(..кретное перемещение однонаправлен«о. Покажем, что в предлагаемом вснтильном электродвигателе это условие вы«опия< т< >1.

П>,"cTb выводы 24 и 25 (фиг. ) электродвигателя по.<кл)очсны к «ы«од;>м 26 и 27 источника постоянного напряжения с положительной полярностью. Н««ходе 48 устройства управления (фиг. 4) ирилтспдет сигнал U.ki нулевого логического уровня.

На выходах 32- -34;IHT÷èk<;> 3! 1«оложсния ротора сформированы L «пиалы Г«(.";1 (фиг. 2). Там же изображены сип1«лы и» управляющих «ходах ключей 1! !6 нрсо<>р»зоватсля 17 частоты. Ня угло«ом инт<р«»ле- - — — включен один кл>оч 12, iто <)<)<< ЗР ЗР печивает подключение к источнику питания последовательно соединенных «»k<»ii 5 и 8 (фи<.. 1 ) . O<)T< k<»(. >> «kc 31<)(Tp1k I<<><1k xk секции созда>от нямягничивяюит резал)тире ющъю НГ 10i якоря

Обойма датчик« положения p()T<>p< ня входе 48 1стройст«» управления (фиг. 4) взяимодсйст«ис НС 107 якоря и НС инлукгора вызывает «р«щяющий момент и поворот ротор« в направлении по часовой стрелке (фиг. 5), т. с. вправо. В положении ротора — происхо%

Зр дит отключение к,llo÷«12 и вклк>пение ключа 13. К источнику питания kk(>;«(>< ;<»няются секции 6 и 8, которыс «.>«;<;>k<>т

НС 106 и 108. Геометрическое се м миро«ание дает рсзультирующу ю 1!С 109. которая оказалась смещенной в kkl>()kl4( стве относительно НС 10i на угол —," . В

>р каждом последующем такте комметяции р<зультирующая НС якоря дискрст1о перемещается на угол — в направлении д«иж<ния

Г

Зр по часовой стрелке, т. е. внр««о. Это является необходимым и достаточным усло«нем создания непрерывного Bp;>kkk<>l<>Ill< го момента и враще) ия ротора электро,«ill ггсля вправо.

1309241

Для изменения направления вращения вентильного электродвигателя путем установки сигнала единичного логического уровня

U4kI, задающего вращение влево, на входе

48 устройства управления (фиг. 4) вентильным электродвигателем, при этом на выходах 49 — 54 изменяется порядок следования управляющих сигналов /41> — 11,-,< (фиг. 3).

На управляющих выходах ключей 11 — -16 преобразователя 17 частоты сформированы сигнаlbl Uil- U!<; (фиг, 3). На угловом интервале 0 — i включен один кл1оч 14, что

Зр обеспечивает подключение к источнику питания последовательно соединенных секций 6 и 9 (фиг. 1), которые создают HC 108 и 110 и результирующу1о НС 11!. При положении индуктора — происходит отключеtlHc

Я

Зр

K,iK)>I3 14 H BK!110>ICHHE . K.IIO>13 13. К HCTO Iнику питания подключаются секции 6 и 8, которые создают НС 106 и 108 и результирую!цую НС 109. В каждом последук>щем такте коммутации результируюцшя НС якоря

gC дискретно перемещается на угол — в 1ГаЗр правлении против движения часовой стрелки, т. е. влево. Показаны также векторы 112

25 и 113 НС секций 7 и 10 соотвеrcTI)ci!!Io (фиг. 5).

Изменение структуры преобразователя частоты, осуществл tIHoc за счет изменения связей между ключами и секциями обмо- 30 ток якоря, позволяет сократить число последовательно соединеklllk>Ix клк>чей в одной ячейке с двух в известном устройстве до одного. Это позволяет сни;H.!» моцнп>сть потерь в ключах преобразователя 7 частоты и повысит1 з3 cnl. ò этОГО Кf I. 1, Hc:IIтильного электродви гател я.

Формула изооретени»

1. Вентильный элc KòpoäâHгатель, со;!ержащий электромеханический преобразователь с числом пар пол)осов р и якорем, две обмотки которого, выполненные каждая из >н секций, установленные одна относителыи другой с фиксированным угловым сдвигом и связанные между собой с имо1цью 2и управляемых ключей пре<н)разователя частоты, образук>т ячейку, первые выводы секций первой обмотки и вторые выводы секций второй обмотки об>ье;1инены в обмотках и образуK)T соответственно первый и второй выводы ячейки, связанные с первым и вторым выводами цепи питания соответственно, отличая>щийея тем, что, с целью повышения КПД электродвигателя за счет уменьшения потерь в последовательно соединенных ключах преобразователя частоты, в ячейке второй вывод первой секции первой обмотки соединен одним ключом с первым выводом т-й секции, а другим — с первым выводом первой секции второй обмотки, второй вывод 1-й секции из числа оставшихся секций первой обмотки соединен одним ключом с первым выводом 1-й секции, а другим -- с первым выводом (i — -1)-й секции из числа оставшихся секций

l3TOPOH ООМОТКИ.

2. Электродвигатель по и. 1, отличающийся тем, гго дополнительно снабжен q — ячейками, первый вывод первой и второй вывод q-й ячейки связаны соответственно с первым и вторым выводами цепи питания, а первый и второй выводы -и ячейки с вторым выводом (1--!)-й и первым выводом (i+1) -й ячеек, г:ричем обмотки якоря в каждой ячейке установлены одна относительно другой с фиксированным угловым с IBHIQM равны 1 >т)ир, а угловой сдвиг между парами обмоток указанных ячеек равен л/mqp.

3. Электродвигатель по и. 1, отличающийся тем, что он дс>полнительно снаожеkl а -1 ячейками, первый и второй выводы каждой из д ячеек подключены к первому и второму ьч>!водам цепи питания, соответствен1и, причем обмотки якоря уста1ивлены одна относительно другой с фиксированным

VГ 1ОВЫМ СДВИ! ОМ.

4. Электродвигате.lb Ilo и. 2, отличаюи!ийея тем, что преобразователь частоты снабжен m дополнительными управляемыми кл1очами и якорь снабжен дополнительной

Оомоткой, к<1ждая и:> fn секций которой, и м!.IOlll HX об1ц > 10 точку COG Lи неllH H, IIO JK;IIOчена к первому выводу одного из in, 1 0 IIO. I I I HTCË1>tl l I X К 1 Ю C l1 II Pi>OOP 3 30B 3TC. I Я Ч3СТОТЫ, HTOPI>IC ВЬIBO;II КОТОРЫХ 001 СДИН i!hi, об1цая точка соединения секш1й и 061цая

ТОЧК11 СОЕ !H!l!>НИЯ 10!101НИТСЛЫI!>!Х КЛЮЧ(Й связаны с первым и вторым выводами цепи питания, 11!)и>1ем 00)lотки якОр>1 \ стаиовлены 0, 113 о Гносительно дру1ой с фиксHp083IIIII>l>t угловым сдвигом, равным

297 (2!!!+1) т>р!

30924! 4Â

Ьгй

43АО!

734 з 724!

735; 4 2 ! 3б 443

837 444

85а, Ж2 5/ Ц

Ug3!

7ц !

2)5! об!

48 ц32;

Ц3ф3Ф42 ц33 >!736

040; 843 !

734 337;

О4Г;044

4в Ли 52;Ь4

О53) Ц5

854 Фц

О F 2 .7Т 7f 4 Л 5 ßPÒ Л

3Р 3Р Р 3Р 3Р Р

Фы2. 2

130924!

/7 юг j! (7 аиг 8 ,.г 4

С осгавитель В. Комаров

Редактор H. Бобкова Техред И. Верес Корректор М. >емчик

Заказ 1447j52 Тираж 661 11однисн<>е

В!1ИИИИ Государственн<>го ком»>тега (ХСР но дедам изобретений н открытий

113()35, Москва, Ж 35, Раун>сная наб.. д. 4>5

11роизводственно-нолигр»фнчсск<и нрсднриятие, г. У>кп>ро,>,, ул.!1роектная,:I

Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель Вентильный электродвигатель 

 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления технологических механизмов: компрессоров, вентиляторов , насосов - горной и металлургической промышленности

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления объектов различного назначения

Изобретение относится к электротехнике , а именно к электроприводу постоянного тока

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрооборудовании самолетов и автомобилей, в звукои видеозаписи , в радионавигации и т.д

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления технологических механизмов: компрессоров, вентиляторов , насосов - горной и металлургической промышленности

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в системах управления объектов различного назначения

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в вентильных электродвигателях

Изобретение относится к электротехнике

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в управляемом вентильном электродвигателе

Изобретение относится к области электротехники и является дополнительным к авт

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электрооборудовании самолетов и автомобилей, в звукои видеозаписи , в радионавигации и т.д
Наверх