Вентильный электродвигатель

(51)5 Н 02 Р 6/02 ГОСУДАРСТВЕ ННБ 1 И КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(57) Использование: В электроприводахлентопротяжных механизмов звукозаписывающих устройств. Сущность, В вентильныйэлектродвигатель введены компараторы 79, дифференцирующие цепи 10-12, конден .Ж 1778905 А 1 саторы 13-15 и сумматоры 16-18, Вход каждого из компараторов 7-8 подключен к выходу одного из сумматоров 16-18. Первый вход каждого из упомянутых сумматоров соединен соответственно с вторым выводом соответствующей секции 2-4 якорной обмотки электромеханического преобразователя, второй вход сумматора - с выходом одного из компараторов 7-9 через одну из дифференцирующих цепочек 10-12, Одни выводы конденсаторов 13-15 соединены между собой, а другие выводы подключены к выводам секций 2-4 якорной обмотки, в цепи которых включены ключи преобразователя 1 частоты. Введенные узлы и элементы обеспечивают коммутацию ключей преобразователя частоты по сигналам ДВС вращения с требуемым углом опережения включения секций обмотки якоря, 2 ил.5 10 20 25 30 35 40 45 50 Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электро- приводах лентопротяжных механизмов звукозаписывающих устройств,Известны вентильные электродвигатели, содержащие электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах, однополупериодный преобразователь частоты, кампараторы, входы которых связаны с секциями якорной обмотки, и устройства пуска. Осрбенностью этих электродвигателей является отсутствие датчика положения ротора. Сигналы по положению формируются на выходах компаратарав в соответствии с уровнем ЭДС вращения, наводимых в секциях якаанай обмотки, Использование аднополупериоднаго преобразователя частоты приводит к недоиспользованию электромеханического преобразователя, чта увеличивает габариты двигателя и потребляемуа мощность, Таким образом, недостатком известных вентильных электродвигателей является низкий КПД, низкие массогабаритные показатели и использование меди,Наиболее близким техническим решением является вентильный электродвигатель, садеркащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах, первые выводы секций якорной обмотки которого объединены и подключены к общему выводу, двухполупериодный преобразователь частоты, выходы которого подключены ка вторым выводам секций якорной обмотки соответственно,входы преобразователя частоты подключены к выходам логического блока управления. Данный вентильный электродвигатель формирует сигналы по положению ротора с помощью интеграторов, стоящих в какдом канале управления фазой, используя информацию от ЭДС вращения. Двигатель снабжен схемой защиты ат ложного срабатывания преобразователя частоты при воздействии ЭДС самоиндукции, чтобы исключить тормозные моменты.Недостатком известного вентильного электродвигателя является сложность, повышенные акустические шумы и вибрация, Это вызвано наличием большого числа функциональных узлов, таких как пороговые элементы, схемы совпадения, таймеры, пороговые детекторы и т.д. Кроме того под действием ЭДС самоиндукции образуются электрические цепи, по которым так замыкается через диодный мост и источник питания, что приводит к быстрому спаду данного тока. В результате этого спектр тока содержит высокочастотные составляющие, приводящие к увеличению акустического шумаи вибрации двигателя.Целью изобретения является улучшенле энергетических показателей,Поставленная цель достигается тем, чтов вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах,первые выводы секций якорной обмотки которого объединены и подключены к общемувыводу, двухполупериодный преобразователь частоты, выходы которого подключеныко вторым выводам секций якорной обмоткисоответственно, входы преобразователя частоты подключены к выходам логическогоблока управления, введены три компаратора, три дифференцирующих цепи, три конденсатора и три сумматора, вход 1-гокомпаратора подключен к выходу 1-го сумматора, первый вход которого подключен ковторому выводу 1-ой секции якорной обмотки, а выход 1-го компаратора подключен к1-му входу логического блока управления, 1-ядифференцирующая цепь включена междувыходом 1-го компаратора и вторым входом1-го сумматора, первые выводы конденсаторов обьединены, а вторые подключены ковторым выводам секций якорной обмоткисоответственно.Изобретение иллюстрируется чертежами.На фиг. 1 представлена функциональная схема вентильного электродвигателя;на фиг. 2 - диаграммы сигналов 02, Оз, 04,010, 012, 07, 08, 09 на выходах функциональных узлов.Вентильный электродвигатель содержит электромеханический преобразователь1 с индуктором на постоянных магнитах,первые выводы секций 2, 3, 4 якорной обмотки которого объединены и подключены кобщему выводу, двухполупериодный преобразователь 5 частоты, выходы которого подключены ко вторым выводам секций 2, 3, 4якорной обмотки соответственно, Входыпреобразователя 5 частоты подключены квыходам логического блока управления 6.Дополнительно в вентильный электродвигатель введены три компаратора 7, 8, 9,три дифференцирующих цепи 10, 11, 12, триконденсатора 13, 14, 15 и три сумматора 16,17, 18. Электромеханический преобразователь 1 вентильного электродвигателя выполнен трехсекционным. Преобразователь5 частоты выпал нен. трех кан аль н ым.Вход компаратора 7 (8, 9) подключен квыходу сумматора 16 (17, 18), первый входкоторого подключен ко второму выводу секции 2 (3, 4). Выход компаратора 7 (8, 9) под1778905 5 10 15 20 25 30 35 40 50 55 ключен к входу 19 (20, 21) логического блока управления 6. Каждая дифференцирующая цепь 10, 11, 12 включена между выходом соответствующего компаратора 7, 8, 9 и вторым входом сумматора 16, 17, 18 соответственноо.Первые выводы конденсаторов 13, 14, 15 обьединены, а вторые подключены ко вторым выводам секций 2, 3, 4 якорной обмотки соответственно.Дифференцирующие цепи 10, 11, 12 могут быть выполнены, как показано на фиг,1, или представлять собой один конденсатор, включенный между выходом компаратора и вторым входом сумматора.Вентил ьный электродвигатель работает следующим образом,При движении индуктора относительно секций 2, 3, 4 в них наводятся ЭДС вращения (фиг,2), На каждом сумматоре 16, 17, 18 происходит суммирование сигнала ЭДС соответствующей секции 2, 3, 4 и напряжения на входе одной из дифференцирующих цепей 10, 11, 12,Рассмотрим это на примере сумматора 16, На его первом входе присутствует ЭДС 2, на втором - напряжение О 1 о с выхода дифференцирующей цепи 10, Напряжение на выходе сумматора 16 изменяет знак (т 1), когда напрякения на его входе будут противоположного знака и равны по модулю, Это происходит с задерккой по времени после изменения знака ЭДС вращения. Эта задержка определяется параметрами дифференцирующей цепи 10, С помощью параметров дифференцирующих цепей задается требуемый угол оперекения включения секций обмотки якоря,Сигналы с выходов компараторов 7, 8, 9 поступают на блок 6 логики, Диаграмма включенных состояний ключей 22-27 преобразователя 5 частоты показана на фиг,2, Каждый ключ включен 120 эл,град. Одновременно оказываются включенными два ключа. Например, во время после ц ключ 22 подключает секцию 2 к плюсу питания, а ключ 26 подключает секцию 3 к минусу питания. Секция 4 остается не подключенной. ЭДС секции 4 сравнивается с напряжением дифференцирующей цепи 12. После изменения знака ЭДС секции 4, при достижении ее значения равного по модулю напряжению на выходе дифференцирующей цепи 12 (т 2, фиг.2) подключается компаратор и включается ключ 27. Ключ 26 закрывается. Так начинает протекать по секции 2 и 4. В интервале времени сг-тз ЭДС секции 3 поступает на компаратор 8 через сумматор 17.Он срабатывает, Таким образом происходит поочередное подключение секций 2, 3, 4 к источнику питания и создание вращающего момента.ЭДС самоиндукции сглаживается конденсаторами 13, 14, 15, поэтому при закрывании ключа на нем не возникают перенапряжения, Эти же конденсаторы 13, 14, 15 фильтруют ЭДС вращения и исключают ложное срабатывание компараторов 10, 11, 12. Коммутационные токи, вызванные переключением ключей преобразователя 5 частоты, замыкаются внутри преобразователя и протекают по секциям 2, 3, 4 и конденсаторам 13, 14, 15,минуя источник питания, Поэтому в них отсутствуют высокочастотные составляющие, возникающие при наличии диодного моста обратного тока и приводящие к повышенному шуму и вибрации двигателя. Таким образом введение компараторов, сумматоров, дифференцирующих цепей и конденсаторов позволило обеспечить коммутацию ключей преобразователя частоты по сигналам ЭДС вращения с требуемым углом опережения включения секций обмотки якоря, При этом конденсаторы сглаживают напряжение на секциях и не происходит ложного срабатывания компараторов от ЭДС самоиндукции, что происходило бы при наличии диодного моста обратного тока. В результате этого из схемы исключены интеграторы, пороговые элементы, схемы совпадения, детекторы и т,дчто упростило схему. Вентильный двигатель имеет меньшие акустические шумы и вибрации. Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий электромеханический преобразователь с индуктором на постоянных магнитах,первые выводы секций якорной обмотки которого обьединены и подключены к общему вы воду, двухполупериодн ый п реобразователь частоты, выходы которого подключены к вторым выводам секций якорной обмотки соответственно, а входы - к выходам логического блока управления, о т л ич а ю щ и й с я тем, что, с целью улучшения энергетических показателей, в него введены три компаоатора, три дифференцирующие цепи, три конденсатора и три сумматора, вход 1-го компаратора подключен к выходу 1-го сумматора, первый вход которого подключен к второму выводу 1-й секции якорной обмотки, а выход 1-го компаратора подключен к 1-му входу логического блока управления, 1-я дифференцирующая цепь включена между выходом 1-го компара1778905 ора и вторым входом"го сумматора, первые выводы конденсаторов обьединены, а вторые подключены к вторым выводам секций якорной обмотки соответственно. А) ) тавитель А.Ивано ед М.Моргенталдактор Техр Корректор Н.Слободин Тираж Подпиственного комитета по изобретениям и отк 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 и ГКНТ ССС водственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101 Заказ 4201 ВНИИПИ Госуд ецтиям