Вентильный двигатель

ОП ИСАНИЕ ИЗОВРЕТИНИЯ Союз Советских Социал истииеских Реслублик(51) М 9127/24-07 Н 02 К 2902 Государстввииый квмите СССР по делам иэоорвтвний и открытийллетень18 53) УДК 621.313. .13:014.2.621: :382 (088.8) ия 19.05. 2) Авторы изобретения Лебедев и И. Е. Овчинник. Т. Гращенк 71) Заявител 54) ВЕНТИЛЬНЫИ ОДВИГАТЕЛ бластиводаанииомати теристикам сигнальных элементов, чувствительные элементы, обладающие одинаковыми спектральными характеристиками, соеди.нены с управляющими цепями ключей одной из групп инвертора, а число чувстви 5 тельных элементов кратно числу ветвей инвертора.Недостатком этого двигателя являетсясложность его конструкции, низкая надежность вследствие необходимости подведения энергии в ротор через контактные кольца, ,или вращающийся трансформатор с последующим выпрямлением напряжения, невозможность унификации серий двигателей, с различными системами возбуждения из-за выполнения коммутатора в виде единого кон структивного блока.Целью изобретения является упрощение,унификация и повышение надежности двигателя.Цель достигается тем, что чувствительные элементы и ключи инвертора выполненыйо в виде идентичных переключающих блоков,число которых равно числу ветвей инвертора, каждый блок содержит ключи одной ветви, соединенные с их управляющими цепями чувствительные элементы и источник полиИзобретение относится к о электри ческих машин и электропри и может быть использовано при созд исполнительных устройств систем авт зации и управления.Известны вентильные электродвигатели (ВД) с многофазной обмоткой, подключенной к источнику питания через полупроводниковый коммутатор (инвертор) входы силовых ключей которого связаны с чувствительными элементами датчика положения ротора (ДПР) фотоэлектрического тийа 1,2,3)Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является вентильный электродвигатель, который содержит синхронную машину с индуктором :.и якорем, несущим многосекционную обмотку, мостовой инвертор, выход каждой ветви которого соединен, по крайней мере, с одной секцией обмотки якоря, и фотоэлектрический датчик положения ротора с сигнальными элементами, обладающими разными спектральными характеристиками и механи. чески связанными с индуктором, и чувствительными элементами, механически связанные с якорем, спектральные характеристики которых соответствуют спектральным харакЯВтем п:. Ф он%Я а663037 юо и 26 хроматического излучения, а сигнальные элементы выполнены в виде двух смещенных по окружности зеркал на пару полюсов синхронной машины.Каждый переключающий блок может быть выполнен в виде сегмента полого цилиндра, две противоположные поверхности которого выполнены токопроводящими и соединены между собой токопроводящими пластинами.На фиг.показан пример конструкции двигателя; на фиг. 2 - схема соединений двигателя и одного из простейших вариантов унифицированного переключающего блока; на фиг. 3 - пример структурной схемы управляемого переключающего блока с двумя комплектами чувствительных элементов; на фиг, 4 - пример структурной схемы управляемого переключающего блока с одним комплектом чувствительных элементов; на фиг. 5 и 6 - примеры конструкции унифицированных переключающих блоков,Унифицированные блоки 1 - 9 (фиг. 1 и 2) закреплены между звездообразными токо- ведущими шайбами 10 и 11 (на фиг. 1 для наглядности элементы двигателя разнесены). Для уменьшения влияния теплового потока от обмотки на полупроводниковые элементы между обмоткой 12 и шайбой 11 установлена теплоизолирующая, например, асбес- товая прокладка 13. Выводы обмотки подпаяны к петушкам 14 переключающих блоков.На валу или на специальной втулке ротора 15 нанесены сигнальные элементы в виде двух зеркальных монохроматических секторов (на пару полюсов), угловой размер которых несколько больше интервала коммутации ключа коммутатора. Один из секторов 16 имеет максимум отражения в зоне ф А солнечного спектра (например зеленый) другой 17 - в зоне В (например красный). На поверхности каждого переключающего блока, обращенной к ротору, размещены или выполнены методами интегральной техноло гии источники полихроматического излучения 18, в качестве которых, например могут быть использованы два перехода светодиодов или инжекционных лазеров, излучающие в различных зонах спектра. На этой же поверхности размещены фоточувствительные 4 элементы 19 и 20, воспринимающие световой поток, отраженный зеркальными секторами, При этом максимум спектральной чувствительности элемента 19 лежит в зоне А, а максимум элемента 20 - в зоне В. С целью увеличения помехозащищенности воспринимающие поверхности чувствительных элементов могут быть защищены монохроматическими светофильтрами. Реверсивный переключающий блок 21 (фиг. 3) содержит четыре чувствительных элемента, причем элементы 22 и 23 имеют максимум чувствительности в зове А, а эле 4менты 24 и 25 - в зоне В. Силовые ключи 26 и 27 соединены с выходами чувствительных элементов через формирователи фронтов 28 и 29, что позволяет снизить динамические потери и повысить КПД, уменьшить нагрев и увеличить надежность блока и двигателя в целом. Кроме формирователей и силовых ключей блок 21 содержит также реле реверса 30 и прерыватель питания 31 источников излучения 32. Вход 33 реле реверса 30 соединен с цепью управления реверсом, а вход 34 прерывателя 31 - с цепью импульсного управления скоростью. Точки 35 и 36 соединены с токоподводящими торцовыми пластинами, а к точке 37 подключен один из выводов обмотки двигателя.Модифицированный вариант реверсивного переключающего блока 38 (фиг. 4) содержит источник излучения 39, возбуждающие чувствительные элементы 40 и 41, имеющие различные спектральные характеристики. Выходы элементов 40 и 41 через формирователи фронтов 42 и 43, подключены ко входам реле реверса 44, управляющий вход которого 45 соединен с цепью управления реверсом. Выходы реле реверса соединены со входами силовых ключей 46 и 47. Цепь питания 48 каскадов получения информации о положении ротора и предварительного усиления соединена с цепью импульсного управления скоростью. Выходы ключей 46 и 47 соединены с зажимами источника питания 49 и 50, а средняя точка 5 с одним из выводов обмотки двигателя.В конструкции (фиг. 5) управляемый переключающий блок 52 выполнен в виде сегмента полого цилиндра. На поверхности, обращенной к ротору, размещены фоточувствительные элементы и источник излучения 53. Торцовые поверхности блока представляют собой токоподводящие пластины 54 и 55, посредством которых блок подключается к источнику питания. Для подключения цепей управления и вывода обмотки из блока через изолирующие бобышки 56 выведены три токоподвода 57.Переключающий блок 58 (фиг. 6) выполнен в корпусе из изоляционного материала и имеет форму параллелепипеда. На одной из его граней размещены чувствительные элементы и источник излучения 59, а все выводы 60 выполнены в виде полужестких роводиков,При подсоединении двигателя к сети питания включаются источники излучения всех блоков коммутатора. Если ротор находится в положении, показанном на фиг, 1, то свет,. излучаемый источником 18 блока 4 попадает на сектор 16. При этом сектор отражает излучение в зоне А и поглощает его в зоне В. Таким образом, отраженное излучение возбуждает, лишь чувствительный элемент 19 (фиг. 2), что приводит к отпиранию нижнего транзистора силовой ветви блока 4,5В тот же момент в блоке 8 возбуждается верхний транзистор стойки, т, к, блоки 4 и 8 идентичны.Таким образом, обмотка оказывается подключенной к сети, При повороте ротора на 180 эл. град., у блока 4 оказывается сектор 17, отражающий излучение в зоне В, которое возбуждает чувствительный элемент 20. В блоке 4 включается верхний ключ. Аналогично в блоке 8 включается нижний ключ. Полярность напряжения, приложенного к обмотке, изменилась на противоположное.Таким образом, угол между векторами поля возбуждения и н.с. обмотки остается неизменным, т.е. остается неизменным знак электромагнитного момента, что обеспечивает вращение двигателя.В первом варианте каждый блок (фиг. 3) реверсивного двигателя имеет два комплекта разнотипных чувствительных элементов. При отсутствии сигнала на входе 33 реле реверса 30 запитаны, например, чувствительные элементы 22 и 24. В этом случае ключ 26 управляется сектором 16, а ключ 27 - сектором 17. При подаче сигнала реверса напряжение с элементов 22 и 24 снимается и подается на элементы 23 и 25. Ключ 26 управляется уже сектором. 17, а ключ 27 сектором 16, т.е. двигатель реверсируется.При прерывании, с помощью прерывателя 31, цепи питания источника излучения 32, управляющие сигналы отсутствуют на всех ключах коммутатора и двигатель останавливается,В модифицированном варианте (фиг. 4) в каждом блоке имеется лишь один комплект чувствительных элеменТов 40 и 41. При отсутствии сигнала на входе реле реверса 44 элемент 40 через формирователь 42 управляет ключом 46, а элемент 41 через формирователь 43 - ключом 47. При поступлении на клемму 45 сигнала реверса реле 44 подключает выход формирователя 42 ко входу ключа 47, а выход формирователя 43 ко входу ключа 46, чем обеспечивается реверс двигателя.Предложение позволяет полностью унифицировать коммутирующие устройства ВД. При создании серии переключающих блоков различной установленной мощности и габаритов, определяемых потерями в них, появляется возможность проектировать как отдельные типы, так и серии двигателей, полностью удовлетворяющих практически лю 6бым требованиям, предъявляемым к ним по электромеханическим характеристикам, габаритам и надежности.Формула изобретения1. Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с индуктороми якорем, несущим многосекционную обмотку, мостовой инвертор, выход каждой ветви которого соединен, по крайней мере, содной секцией обмотки якоря и фотоэлектрический датчик положения ротора с сигнальными элементами, обладающими разнымиспектральными характеристиками и механи 1 чески связанными с индуктором, и чувствительными элементами, механически связанные с якорем, спектральные характеристикикоторых соответствуют спектральным характеристикам сигнальных элементов, чувствительные элементы, обладающие одинаковыми спектральными характеристиками, соея,инены с управляющими цепями ключей однойиз групп инвертора, а число чувствительных элементов кратно числу ветвей инвертора, отличающийся тем, что, с целью поИ вышения надежности двигателя, чувствительные элементы и ключи инвертора выполнены в виде идентичных переключающих блоков, число которых равно числу ветвей инвертора, каждый блок содержит ключи одзоной ветви, соединенные с их управляющимицепями чувствительные элементы и источникполихроматического излучения, а сигнальные элементы выполнены в виде двух смещенных по окружности зеркал на пару полюсов синхронной машины.зю 2, Вентильный электродвигатель по и. 1,отличающийся тем, что каждый переключающий блок выполнен в виде сегмента полого цилиндра, две противоположные поверхности которого выполнены токопроводящими и соединены между собой токопроводящими пластинами.Источники информации, принятые во внимание при экспертизе1, Патент США3531702, кл. 318 в 1,1970.Ф 2. Патент Великобритании1269304,кл. Н 2 А, 1972.3, Патент Франции2622882,кл. Н 02 К 29/02, 1975.663037 52 т т ТехТираж ЦНИИПИ Го по дела 113035, Моске филиал ППП ПРедактор Л, Багл аказ 2722/56 сударствен м изобрете а, Ж - 35, тент, г. ель А. СанталовО. Луговая .:- Корректор О.56 Подписноеного комитета СССРний и открытийРаушская наб., д. 4/5Ужгород, ул, Проектная, 4