Вентильный электродвигатель

 

Г, с„,, пат; нс., ОП И ""М-

ИЗОБРЕТЕН И

Союз Советских

Социалистических

Республик (790079

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ (6I ) Дополнительное к авт. свнд-ву—

51)M. Кд.

Н 02 К 29/02 (22) Заявлено 27.02.79 (21)273086 1/24 с присоединением заявки ¹â€”

Гасударстааниый комитет

СССР (23) Приоритет до делан иаобретеиий и открытий

Опубликовано 23.12.80. Бюллетень М

Дата опубликования описания 25 1

5З) УДК 621.313, . 13. 014,2 6 21. .382 (088.8) (72) Автор изобретения

А, С, Суляев (7I) Заявитель

Дальневосточный ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. В. В. Куйбышева (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЖЕКТРОДВИГАТЕЛЬ!

Изобретение относится к электромеханике, а точнее к вентц ьным двигателям (ВД) с позиционно-зависимой широт но-импульсной модуляцией фазных напряжений.

Известен вентильный электродвигатель 5 содержащий трехфазную якорную обмотку подключенную к выходу полупроводникового коммутатора, управляемого по сигналам однофазной обмотки датчика положения ротора (ППР) через пусковой генератор

1О и фазорасщепитель, а также магнитный ротор с числом trap полюсов, обеспечивающий несинусоидальное распределение индукции в зазоре, например с содержанием

15 третьей гармоники, причем однофазная обмотка ЙПР выполнена с числом полюсов

3 и размещена на общем магнитопроводе с якорной обмоткой (1 j.

Известен универсальный бесконтактный двигатель с полупроводниковым коммутатором, содержащий датчик положения и бесщеточную систему возбуждения с враптающимися выпрямителями. На роторе

2 двигателя установлены две фазные обмотки, соединенные между собой- через apamaющийся переключатель, обеспечивающий переход с синхронного режима на асинхронный (2).

Общим недостатком описанных выше двигателей являются пульсации скорости вращения вследствие дискретного характера перемещения магнитного поля в электрической машине, которые возрастают при регулировании двигателя на низких скоростях вращения и снижают диапазон регулирования.

Наиболее близким к предлагаемому является бесколлекторный электродвигатель совмещенный конструкции, содержащий рссоор с полюсами для проведения магнитного потока остояннот онаправления статор с расположенной на нем обмоткой якоря, подклю ченной к источнику питания через усилител;ь, и трансформаторный датчик положения ротора, первичная обмотка которого подключена к источнику переменного напряжены. Усилители выполнены фазочувстви90079 ф

15 низкие энергетические характеристики, вследствие того что усилители мощности фазных напряжений работают в линейном режиме. Использование импульсного режима в схеме, данного вентильного двигателя невозможно, так как при этом нарушаются условия фильтрации напряжений, индуктируемых на обмотках статора.

Е1ель изобретения — улучшение энергетических показателей вентильного двигателя за счет специального схемного решения, позволяющего использовать импульсный режим работы усилителей фазных напряжений.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильный электродвигатель, содержащий электрическую машину с двумя взаимно перпендикулярными обмотками ротора и обмотками статора, подключенными к импульсным усилителям с широтноимпульсными модуляторами на входе, а также в каждом канале усиления фазочувствительный усилитель с фильтром высоких частот на входе, дополнительно введены генератор стробирующих импуль сов и в каждом канале усиления присоединенный к обмотке статора ключ, выход которого через фазочувствительный усилитель с фильтром высоких частот на входе и интегратор подключен ко входу широтно-импульсного модулятора, причем выход генератора стробирующих импульсов подключен к управляющим входам ключей и к входам синхронизации широтно-импуль, сных модуляторов, а входы обнуления интеграторов связаны с выходами соответствук щих широтно-импульсных модуляторо

На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг.2 — эпюры сиг-, налов, поясняюшие принцип действия уст- ройства.

Вентильный электродвигатель содержит электрическую машину с двумя взаимно перпендикулярными обмотками 1 и 2 на роторе и обмотками 3 и 4 статора подключенными через последовательно соединенные ключи 5 и 6, фильтры 7 и 8 высоких часгот, фазочувствительные усилители 9 и 10, интеграторы 11 и 12 и широтно-импульсные модуляторы (ШИМ)

13 и 14 к входам импульсных усилителей

5 7 тельными, обмотка якоря подключена к входам усилителей непосредственно, а к выходам — через фильтр низкой частоты, а первичная обмотка датчика расположена на роторе со сдвигом 90 градусов относительно оси его полюсов (3).

Основными его недостатками являются

35 ю

5Д

15 и 16 мощности, выходы которых соединены с статорными обмотками 3 и 4.

К управляющим входам ключей 5 и 6 под ключен выход генератора 17 стробирующих импульсов, который связан также с входами синхронизации ШИЯ 13.И 14, а выходы ШИМ 13 и 14 связаны с обнуляющими входами интеграторов 11 и 12.

Одна из обмоток ротора подключена к источнику постоянного напряжения, которое создает постоянный магнитный поток, а вторая — подключена к источнику переменного напряжения, которое также является опорным .для фазочувствительных усилителей 9 и 10.

При развороте ротора относительно статора поле обмотки 1 наводит в обмотках

4 и 3 ЭЙС с синусоидальными законами изменения огибающей, имеющими фазовый сдвиг, соответствующий сдвигу в пространстве обмоток 3 и 4. Кривая 18 представляет собой участок изменения ЗЧС в одной из обмоток, например в 3. Несущая частота модуляции ШИМ 13 и 14 равна частоте генератора 17 и по своему значению значительно выше частоты огибающей 18, но на фиг.2 эти частоты показаны срав.нимыми для облегчения пояснения сущности изобретения. Генератор 17 вырабатывает стробирующие импульсы 19 длительностью, которые в конце периода Т открывают ключи >5 и 6, пропуская на входы фазочувствительных усилетелей 9 и 10 через фильтры 7 и 8 высоких частот высокочз с тотные импульсы 3ЧС обмоток

3 и 4 амплитуда которых для обмотки

3 соответствует закону кривой 18. Эти импульсы усиливаются, демодулируются и в виде сигнала 20 поступают на вход интегратора 11, где происходит накопле

L ние напряжения, пропорциональное амплитуде импульсов 20. Выходное напряжение

21 интегратора 11 управляет ШИМ 13, который вырабатывает импульсы 22, длительность которых пропорциональна амплитуде сигналов 19 и 20. Задний фронт импульсов 22 осуществляет сброс на интеграторе 11. Сигнал 22 ШИМ через усилитель 15 мощности питает обмотку 3. Так как обмотки 3 и 2, по которой протекает постоянный ток, взаимно перпендикулярны то возникает вра дающий момент вентильного двигателя. Максимальная продолжительность выходных импульсов 22 ШИМ

13 и 14 не перекрывает стробирующего импульса 19, что обеспечивается синхронизацйей ШИМ от генератора и соответствующим выбором чувствительности ШИМ

790079 б

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

35 1. Авторское свидетельство СССР

N 448556, кл. Н 02 К 29/02, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР

N468337, кл, Н 02 К 29/02, 1975

3. Авторское свидетельство СССР

40 M 512545, ил. Н 02 К 29/02, 1976.

13 и 14 относительно, амплитуды огибающей 18, чтобы обеспечить неискаженную синосуидальную форму среднего напряжения импульсов 22, питающих через импульсные усилители 15 и 16 мощности фазы двигателя. При этом достигаются минимальные пульсации вращающего момента вентильного электродвигателя. Аналогичные процессы имеют место и во второй фазе двигателя, В общем случае число 11 фаэ электродвигателя может быть увеличено, при этом увеличивается число элементов схемы двигателя за счет ее дополнения каналами усиления, аналогичными вышерассмотренным. 15

Отношение Г/Т весьма мало (0,05О, 1) . Поэтому коэффициент использования напряжения питания предложенного вентильного двигателя близок к единице.

Абсолютное значение определяется 2р продолжительностью 2-3 периодов нап- . ряжения возбуждения обмотки 1, которое сверху практически ничем не ограничено и может быть достаточно высоким,обеспечивая С /Т = 0,005-0,01. 25

Технико-экономические преимущества изобретения заключаются в улучшении энергетических характеристик вентильного двигателя совмещенной конструкции.

Последнее обьясняется тем, что в предла- ЗО гаемом устройстве усилитель мощности получает возможность работать в импульсном режиме с высоким KIUL, достигающем 95%, в то время как в известном устройстве КПД усилителя мощности не превышает 50%. Если учесть, что КПД вентильного двигателя в значительной степени зависит от КПД усилителя мощности, то ясно, что осуществление алго»ритма работы предлагаемого двигателя гарантирует улучшение его энергетических характеристик, т.е. повышение КПД или уменьшения затрат энергии при заданной его мощности.

Формула изобретения

Вентильньш электродвигатель, содержащий электрическую машину с двумя взаимно перпендикулярными обмотками ротора и обмотками статора, подключенными к импульсным усилителям с широтно-импульсными модуляторами на входе, а также в каждом канале усиления фазочувствительный усилитель с фильтром высоких частот на входе, о т л и ч а ю щ .и йс я тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик,он снабжен гене ратором стробирующих импульсов, интеграторами и ключами, причем в каждом канале усиления управляющая цепь ключа присоединена к обмотке- статора, каждый ключ через фазочувствительный усилйтель с фильтром высоких частот на входе и интегратор подключен ко входу широтно»импульсного модулятора, причем выход генератора стробирующих импульсов подключен к управляющим входам ключей и к входам синхронизации широтно-импульсных модуляторов, а входы обнуления интеграторов связаны в каждом канале с выходами широтно- -импульсных модуляторов.

790079

Составитель Д Санталов .Редактор Н. Лазаренко Техред А.Ач Корректор О. Ковинскан

Заказ 9050154 Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 415

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