Вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК з(5 и Н 02 К 29/02 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Й ВАИОЫЮ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ(72) Ю,В. Осидач и В.И. Ткачук (71) Львовский ордена Ленина политехнический институт им. Ленинского комсомола(53) 621.313.13.014.2:621.382(088,8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР ф 828331, кл. Н 02 К 29/02 ь 19792. Авторское свидетельство СССР В 855784,. кл, Н 02 К 29/02, 1979. (54)(57) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с обмоткой якоря, один из зажимов каждой из п секций которой соединен с силовой цепью ключа однополупериодного коммутатора, управляющая цепь которого подключена к выходу датчика положения ротора с углом активной зоны сигнального сектора большим 2 Л/ви меньшим ФТ(в БО 1105986 А эл. рад. через усилительное устрой-. ство, ротор и защитное устройство, содержащее подключенную параллельно каждой секции последовательно соединенные диод и транзисторный ключ, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения энергетических показателей, защитное устройство содер- жит также диоды, включенные каждый между вторым зажимом секции якорной обмотки и выводом для подключения ис" точника питания, причем управляющие цепи ключей подключены через усилительные устройства к логическим схемам попарного совпадения сигналов смежных фаз датчика .положения ротора, и конденсатор, включенный между зажимом для подключения источ" ника питания и общими точками сое" диненных вместе диодов и транзисторых ключей.Изобретение относится к электро технике, в частности к электродвигателям постоянного тока с бесконтактным коллектором - вентильнымэлектродвигателям. 5Известны вентильные электродвига -тели постоянного тока, содержащиеротор, статор с обмоткой якоря,соединенной в звезду и подключеннойк источнику питания через транзисторы однополупериодного коммутатора, и защитное устройство, подключенное параллельно секциям обмоткиякоря, содержащее дифференциальныецепочки и разрядное устройство, состоящее из последовательно соединенных транзистора и резистора, причемвыход каждой из дифференциальныхцепочек соединен через диод с управляющим электродам транзистора 13Недостатком этого электродвигателя являются низкие энергетические показатели вследствие того, чтоэнергия магнитного поля, запасеннаяв индуктивности секций якорной обмотки, выделяется на резисторе разрядного устройства.Наиболее близким к изобретениюявляется вентильный электродвигатель,секции якорной обмотки которого соединены с источником питания черезтранзисторы однополупериодного коммутатора, управляемого от датчикаположения ротора с углом активнойзоны сигнального сектора, меньшим180 эл. град. и параллельно каждойсекции якорной обмотки и встречноисточнику питания включены последовательно соединенные диод и транзистор, причем база транзистора подключена к датчику тока, включенногопоследовательно с секцией якорнойобмотки через релейный элемент 2 3.Недостатком такого электродвигате 45 ля являются низкие энергетические показатели вследствие того, что энергия магнитного поля, запасенная в индуктивности секций якорной обмотки, выделяется на датчиках тока, а также вследствие появления тормозного момента при затягивании отключения тока секции.Целью изобретения является повышение энергетических показателей вентильного электродвигателя.Указанная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем статор с обмоткой якоря,один из зажимов каждой из ш секций которой соединен с силовой цепью ключа однополупериодного коммутатора, управляющая цепь которого подключена к выходу датчика положения ротора с углом активной зоны сигнального сектора большим 2 У/п и меньшим 4 Х/ю эл. рад. через усилительное устройство, ротор и защитное устройство, содержащее подключенные параллельно каждой секции последовательно соединенные диод и транзисторный ключ, защитное устройство содержит также диоды, включенные каждый между вторым зажимом секции якорной обмотки и выводом для подключения источника питания, причем управляющие цепи ключей подключены через усилительные устройства к логическим схемам попарного совпадения сигналов смежных .Фаз датчика положения ротора, и конденсатор, включенный между зажимом для подключения источника питания и общими точками соединенных вместе диодов и транзисторных ключей.На фиг. 1 приведена схема предлагаемого электродвигателя, нафиг. 2 - диаграмма работы транзисторных ключей (наличие положительного сигнала условно обозначает открытое состояние соответствующего ключа) и осциллограммы токов секцийякорной обмотки двигателяВентильный электродвигатель содержит пассивный явнополюсный ротор, статор с обмоткой якоря, каждая из секций 1-3, которой соединена с силовой цепью ключей 4-6 однополупериодного коммутатора, управляющие цепи которых подключены к выходу датчика положения ротора 7 с углом активной зоны сигнального сектора большим 2 Л / ю и меньшим 4 М/ь электрических радиан черезусилительные устройства 8-10. Устройство защиты силовых ключей коммутатора ат перенапряжений содержитдиоды 11-13, соединяющие вторые зажимы секции 1-3 якорной обмотки с выводом для подключения источника питания, последовательно включенные диоды 14-16 и транзисторные ключи 17-19, шунтирующие секции 1-3, причем управляющие цепи ключей 17- 19 подключены через усилители 20-22 к логическим схемам "И" 23-25попарного совпадения сигналов смеж"ных фаз датчика положения ротора и5 О 15 20 30 конденсатор 26, включенный междузажимом для подключения источникапитания и общими точками соединенных вместе диодов 14- 16 и транзисторных ключей 17"19.Работа вентильного двигателяпроисходит следующим образом.Предложим, что сигналом датчикаположения ротора 7 открыт транзисторный ключ 4 однополупериодногокоммутатора. В секции 1 обмоткиякоря протекает ток по цепи: источник питания, диод,11, секция 1,транзисторный ключ 4. Конденсатор26 при этом заряжен за счет отключения тока в предыдущей фазе, Поддействием электромагнитного момента, создаваемого током секции 1,ротор вращается и при достиженииопределенного угла сигнал датчикаположения ротора 7 через усилитель9 открывает транзисторный ключ 5,и одновременно сигнал логическойсхемы "И" попарного совпадения 24через усилитель открывает транзисторный ключ 18. К секции 2 обмоткиякоря прикладывается напряжениеисточника питания и последовательно согласно с ним включенное напряжение конденсатора 26, В секции 2начинает протекать ток по цепи:1источник питания, конденсатор 26,транзисторный ключ 18, секция 2,транзисторный ключ 5.Диод 12 при этомзаперт, поскольку к нему приложено35в обратном направлении напряжениеконденсатора 26. Под действием суммарного напряжения ток в секции 2 нарастает формированно. Конденсатор26 разряжается, отдавая энергию, накопленную в электростатическом поле,в секцию 2 обмотки .якоря.Ротор продолжает вращаться и внекоторый момент времени сигнал датчика положения ротора отключает ключ454, а сигнал с выхода схемы логического попарного совпадения сигналовсмежных фаз датчика положения ротора 24 через усилитель 21 отключаетключ 18, Конденсатор 26 прекращаетсвой разряд, и ток через секцию 250протекает под действием источникапитания по цепи; диод 12, секция 2,транзисторный ключ 5, а ток фазы 1под действием ЭДС самоиндукции начинает протекать через диод 14; конденсатор 26, диод 11, заряжая приэтом конденсатор 26, Происходит спадание тока в секции 1. Энергия магнитного поля, накопленная в индуктивности секции 1, накапливается в электростатическом поле конденсатора 26, заряжая его, Одновременно осуществляется защита силовых ключей 4-6 полупроводникового коммутатора от перенапряжений. При этом ток секции практически мгновенно перехватывается цепью заряда конденсатора 26, что значительно уменьшает динамические потери на переключение транзисторных силовых ключей коммутатора.При окончании заряда конденсатора 26 ток секции 1 прекращается.При дальнейшем повороте ротора открываются транзисторные ключи 6 и 19, и цикл повторяется.Использование предлагаемого вентильного электродвигателя позволяетзначительно повысить его энергетические показатели по сравнению сэнергетическими показателями известного двигателя вследствие того,что практически вся энергия магнитного поля, запасенная в индуктивности отключаемой секции обмотки статора, накапливается в электростатическом поле конденсатора, при этомограничивается перенапряжение насиловых элементах полупроводникового коммутатора до допустимой величины, а при включении последующейсекции передается в нее, выполняятаким образом полезную работу, вто время, как с использованием в прототипе для защиты транзисторов коммутатора от перенапряжений последовательно соединенных диода и транзистора с датчиком тока в силовойцепи, на последних выделяется в виде тепла практически вся энергия маг.нитного поля отключаемой секции,Предлагаемое решение целесообразно использовать в маломощных регулируемых электроприводах (лентопротяжные механизмы и др. ), если электромеханический преобразователь выполнен в ви-" де синхронной машины реактивного типа, т,е. с магнитомягким пассивным ротором, либо в вентильных электродвигателях повышенной мощности с активным ротором, в которых по каким- либо причинам целесообразно применение однополупериодного коммутатора.Тираж 667ПИ Государственного комитета СССРпо делам изобретений и открытийМосква, Ж, Раушская наб д. Подпис н 13 Филиал ППП "Патент", г, Ужгород, ул. Проектная, 4