Вентильный электродвигатель

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (»)758416 (61) Дополнительное к авт. свид-ву— (22) Заявлено 27.07.78 (21) 2649804/24-07 с присоединением заявки №вЂ” (23) Приоритет— (51) М.К .

H 02 К 29/04

Гасударственный комитет (53) УДК 621.313..292 (088.8) Опубликовано 23.08.80. Бюллетень № 31

Дата опубликования описания 28.08.80 по делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

Е. Н. Баранов и Ю. Г. Шерстняков

Московское ордена Ленина и ордена Трудового Красного Знамени высшее техническое училище им. Н. Э. Баумана (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к электродвигателям с бесконтактной коммутацией.

Известны вентильные электродвигатели с питанием от сети однофазного переменного тока, содержащие реверсивный вентильный преобразователь частоты и числа фаз и электрическую машину с обмоткой якоря на статоре (1). Бесконтактное возбуждение ротора подобных машин может осуществляться с использованием специальных возбудителей трансформаторного типа или, например, за счет применения постоянных магнитов. Эти электродвигатели имеют невысокие энергетические показатели.

Известен также электродвигатель, на роторе которого помещена основная обмотка возбуждения и две вспомогательные обмотки, связанные с основной через выпрямители. Оси вспомогательных обмоток смещены относительно оси основной обмотки возбуждения на угол, обеспечивающий возникновение трансформаторной магнитной связи этих обмоток с обмоткой якоря, причем ЭДС во вспомогательных обмотках индуктируются переменной составляющей потока реакции якоря (2).

Этот электродвигатель наиболее близкий к изобретению по технической сущности и получаемому результату. Кроме своей основной функции — возбуждения ротора — дополнительные обмотки частично компенсируют также поток реакции якоря и тем самым позволяют существенно повысить качество и надежность коммутационных процессов, особенно при высокой частоте вращения, а также увеличить коэффициент мощности.

Целы(з изобретения является улучшение

1о энергетических и регулировочных характеристик.

Это достигается тем, что в роторе электродвигателя выполнены диаметрально расположенные вырезы, в которых помещены постоянные магниты, имеющие центральный и два симметрично расположенных боковых паза, причем в центральных пазах двух постоянных магнитов помещена вспомогательная обмотка ротора, а основная обмотка возбуждения образована последовательным и согласным соединением двух катушек, причем в боковых пазах каждого постоянного магнита размещена одна катушка основной об мотки возбужде ни я.

758416

l1kI фиг. 1 представлен поперечный разрез электродвигателя; на фиг. 2 приведена схема коммутатора и схема соединения обмоток ротора; на фи|. 3 — распределение магнитных полей электродвигателя при заданных мгновенных направлениях токов в его обмотках.

В пазах магнитопровода статора 1 помещена обмотка якоря 2, состоящая из оТдельных секций. Ротор электродвигателя выполнен в виде закрепленного на валу ферромагнитного пакета 3, собранного из листов магнитомягкого материала с двумя диаметрально расположенными вырезами. В вырезах помещены постоянные магниты 4, 5, намагниченные в радиальном направлении и образующие переменно-полюсную систему.

Каждый постоянный магнит имеет центральный паз и два симметрично расположенных по краям боковых паза. В центральных пазах двух постоянных магнитов помещена вспомогательная Обмотка 6 ротора. Основная Оомотка воз|>уж и ния Образована последоват|льным и с >гла| ным со»динением двух катушек 7 и 8. Кахкдая из этих двух обмоток размещена в боковых пазах о|ного из nocToHllkIhIx ма| нитов. Ось катуш»к обмотки возбуждения 7, 8 и Ось вспомогательной об.мотки 6 сдвинуты в пространстве на угол, равный половине полк>»ного деления ма|пины, т.е, при двухполюсном исполнении на

9(1 градусов. Обмотка 6 связана с обмотками возбуждения через вынрямительный мост.

Каждая секция обмотки якоря намотана ,IkIoékIk1.>l проводом с шагом, равным полюсному деле, и состоит из двух одинаковых Обмоток, например, 9 и 1О, помещенных в оцних и тех же пазах. Полусекции подклкгча|отся к источнику питания переменного гока через пару встречно-паралл»л Ilk ix тири»торов, например, 11 и 12, 13 и 14.

Каждой пар» обмоток, составляющих данkIvIo секцию, соответствует одна выходная оомотка .|атчика углового положения ротора.

I (ачала полусскций подключены к различkIûì зажимам источника. Таким образом, на |ряжения питания оказываются для них в протизофазе, если отсчитывать их QTHoситслын> одноименных зажимов этих обмоток.

Электродвигатель работает следующим образом.

Каждая секция обмотки якоря, соответствующий ей управляемые вентили и датчик положения ротора образуют вращающийся управляемый фазочувствительный выпрямитель, для которого опорным напряжением является переменное напряжение питания обмотки якоря, а сигнальным — напряжение соответствук>|цей выходной обмотки датчика положения ротора. Для коммутации тока в секциях якоря используется явление опрокидывания фазы переменных ЭДС, наводимых в выходных обмотках трансформаторного датчика в процессе вращения ротора.

1S

25 зg

35 ао

Принцип действия вентильного коммутатора заключается в следующем. Магнитные оси обмоток секции якоря и соответствующей выходной обмотки датчика положения ротора ориентированы в пространстве таким образом, чтобы опрокидывание фазы ЭДС выходной обмотки происходило в моменты времени, когда активные проводники соответствующей секции обмотки якоря находятся на линии геометрической нейтрали, т.е. между полюсами возбуждения. Напряжение каждой выходной обмотки датчика положения используется для формирования двух последовательностей им пульсов упра вления, синхронизированных с напряжением питания и сдвинутых одна относительно другой на половину периода. Одна г|оследовательность импульсов подается, например, одновременно на тиристоры 11, 12, регулирующие ток в обмотке 9, другая — на тиристоры !3, !4, регулирующие ток в обмотке 10. Аналогично управляются тиристоры остальных секций.

lj;IH каждой из двух Обх|оток, cocTdB.IHioших данную секцию, совпадение во времени положительной полуводны напряжения питания и импульса на управляющем электроде обеспечивается лишь для од iolî из двух тиристоров, относящихся к данной обмотке.

Поэтому в каждой обмотке протекает выпряMëåíный пульсируюц>ий ток. Так как импульсы управления двумя обмотками кахкд>>й секции сдвинуты во времени на половину периода напряжения питания, то соответственно сдвинуты во времени и импульсы тока в этих обмотках. Поэтому суммарная намагничивающая сила каждой секции якоря получается такой же, как если бь, она создавалась одной обмоткой, |IIITclpмой током, полученным в результате двухполупериодного выпрямления. Изменение полярности импульсов тока в обеих обмотках секции осуществляется в момент нахождения секции на линии нейтрали.

Регулирование величины тока в секциях обмотки якоря, а следовательно, и скорости вращения построено на принципе широтноимпульсного управления. Бесконтактный реверс двигателя, а также торможение противовключением обеспечивается опрокидыванием по фазе напряжения, поступакицего на первичную обмотку датчика положения ротора, что приводит к смене последовательностей управляющих импульсов.

В данной конструкции применен принцип смешанного возбуждения ротора. Независимое возбуждение обеспечивается применением постоянных магнитов 4, 5. а поток возбуждения, зависящий от тока якоря, создается катушками обмотки возбуждения 7, 8, питаемыми через выпрямитель о-: вспомогательной обмотки 6 ротора. Особенностью вентильного электродBHIателя является сОхранение в процессе работы взаимного пространственного положения магнитной оси об758416

Составитель В. Комаров

Техред К. Шуфрич Корректор В. Бутяга

Тираж 783 Подписное

Редактор Т. Смирнова

За каз 5648/46

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП «Патент>, г. Ужгород, ул. Проектная, 4