Вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК А 2 09) (и) 51)4 Н 02 К 29г,.3 ЕТЕН ОПИСАН К АВТОРСКОМ ДЕТЕЛЬСТВ йло ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТпО изОБРетениям и ОТКРытиям(56) Авторское свидетельство СССРУ 1203654, кл. Н 02 К 29/06, 1984.(57) Изобретение относится к электртехнике и может быть использовано иразработке вентильных электродвигателей (ВД) с комбинированными опорами ротора. Цель изобретения состоитв повышении надежности и расширениифункциональных воэможностей. Электрдвигатель содержит дополнительнуюпервичную обмотку 11 на дросселе 10и первую дополнительную выходную обмотку 12, которая через диоды 13 иподсоединена к .входу фильтра 15,выход которого через контакты нормально замкнутого реле 16 подсоединен к входу транзисторного ключа 17, а его эмиттер подключен к средним точкам дополнительных первичной обмотки 11 и выходной обмотки 12, Начало и конец секций первичной обмотки 1 1 подсоединены соответственно к началу и концу секций основной обмотки 9. Коллектор транзисторного ключа 17 через обмотку 18 бесконтактной электромагнитной муфты и датчик 19 тока подключен к плюсу источника питанияВыход датчика 19 тока подсоединен к входу первого формирователя 20 сигнала выход которого под- с- ЭЩ , ключен к первому входу схемы 21 совпадения и входу устройства 22 временной задержки, выход которого подключен к .второму входу схемы 21 совпадения, а выход ее подключен к первому входу элемента.ИЛИ 24, выход14765которого подключен к управляющему входу реле 16. Вход счетчика 23 импульсов с самоблокировкой подсоединен к выходу первого формирователя 20 сигнала, а его выход подсоединен к второму входу элемента ИЛИ 24. Для расширения функциональных возможнос., тей введен вибродатчик 27, выход которого соединен с входом второго формирователя 26 сигнала, выход его соединен с входом порогового устройства 25, выход которого подключен к , третьему входу элемента ИЛИ 24. Вторая дополнительная выходная об 1 мотка 28 на .уравнительном дросселе 10 через диоды 29 и 30 подключена к 71входу второго фильтра 31, выход которого подсоединен к входу управляемого стабилизатора 32. Выход стабилизатора 32 подсоединен к плюсовой шине питания счетчика 23 импульсов с самоблокировкой, а средняя точка второй дополнительной выходной обмотки 28 подсоединена к минусовойо шине источника питания счетчика 23 импульсов с самоблокировкой. Эта схема соединения позволяет исключить ложные срабатывания счетчика с само- блокировкой в момент разгона электродвигателя и в случае наличия импульсных помех в цепи питания ВД. 2 з.п. ф-лы, 2 ил.10 15 20 30Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано приразработке вентильных электродвигателей (ВД) с комбинированными опорами.вращения ротора. 5Целью изобретения является повышение надежности ВД и расширение егофункциональных возможностей,На фиг. 1 представлена электрическая схема ВД; на фиг. 2 - вариантконструктивной схемы электрическойчасти ВД,Вентильный электродвигатель(фиг. 1) содержит, транзисторные ключи1-4 коммутатора, соединенные соответственно с секциями 5 - 8 синхронноймашины. Средние точки секций подключены к основной первичной обмотке 9уравнительного дросселя 10, на котором намотана обмотка 11, включеннаяпараллельно и согласно обмотке 9оуравнительного дросселя 10, к выводамобмотки 12 уравнительного дросселя 10подключены выпрямительные диоды 13,14, катоды которых соединены черезпервый фильтр 15 и контакты размыкающего реле 16 с управляющим входомтранзисторного ключа 17, коллекторкоторого через обмотку 18 электромагнитной муфты, датчик тока подключен, например, к положительнойшине источника питания. Датчик 19тока соединен также со средней точкой обмотки 9 уравнительного дросселя 10, Эмиттер транзисторного ключа 17 соединен со средними точками обмоток 11 и 12 уравнительного дросселя 10. Выход датчика 19 тока соединен с входом первого формирователя 20 сигнала, выход которого соединен с .входами схемы 21 совпадения, устройства 22 временной задержки и счетчика 23 импульсов с самоблокировкой.Выходы счетчика 23 импульсов с самоблокировкой и схемы 21 совпадения подключены к входам схемы ИЛИ 24, выход которой подключен к управляющему входу размыкающего реле 16. Третийвход схемы ИЛИ 24 подключен к выходу порогового устройства 25, , вход которого соединен через второй формирователь 26 сигнала с вибродатчиком 27. К выходам четвертой обмотки 28 уравнительного дросселя 10 подключены выпрямительные диоды 29, 30, соединенные через второй фильтр 31 с входом управляемого стабилизатора 32 напряжения, вьиод которого соединен, например, с плюсовой шиной питания счетчика 23 импульсов с само- блокировкой. Минусовая шина питания счетчика 23 импульсов с самоблокировкой соединена со средней точкой четвертой обмотки 28 уравнительногодросселя,10.Электродвигатель содержит корпус33 с укрепленными в нем статором 34и датчиком 35 положения ротора 36 спостоянным магнитом 37 и внешней втулкой 38 газодинамической опоры, ось 39, укрепленную в корпусе 33 и несущую на себе шарикоподшипники 40, внутреннюю втулку 41 газодинамической опоры, установленную на наружных кольцах шарикоподшипников 40, электромагнитную муфту, обмотка 18 которой установлена в корпусе 33, а 10 якорь 42 сопряжен по скользящей посадке с соответствующей поверхностью оси 39.1 ежду цилиндрическими поверхностями втулок 38 и 41 имеется рабочий 15 разор 43 радиального газодинамического подшипника, а рабочие зазоры 44 упорного газодинамического подшипника образованы торцовьяи поверхностями втулок 38, 41 и подпятника 45. Для 20 обеспечения повышенной наработки шарикоподшипники 40 снабжены подпи.точной камерой 46 . Между якорем 42 и корпусом 33 установлена пружина 47.При обесточенном состоянии обмотки 2 18 электромагнитной муфты вращение ротора 36 осуществляется на шарикоподшипниках 40, При подаче тока в обмотку 18 электромагнитная муфта срабатывает, якорь 42 затормаживает 30 движение втулки 4 1, при этом вращение ротора 36 происходит на газодинамических подшипниках. Вентильный электродвигатель (ВД) 35 работает следующим образом.В момент пуска ВД в цепи питания возникает пусковой бросок тока, который регистрируется датчиком 19 тока, сигнал с которого поступает 40 на вход первого формирователя 20 сигнала. Сформированный сигнал поступает одновременно на входы схемы 21 совпадения, устройства 22 временной задержки и счетчика 23 импульсов 45 с самоблокировкой.Постоянная времеви устройства 22 временной задержки выбрана равной времени разгона ВД.Таким образом, во время разгойй ВД 0 на входы схемы 21 совпадения поступают; сигнал с выхода первого формирователя 20, сигнала, свидетельствующий о том, что ток двигателя не снизился до номинальной величины, и сигнал с выхода устройства 22 временной задержки. Схема 21 совпадения срабатывает и через схему ИЛИ 24 размыкает контакты реле 16, которое от-.,ключает управляющий вход транзисторного ключа 17 от первого фильтра 15.Тем самым обмотка 18 электромагнитноймуфты обесточивается, ось комбинированной опоры вращения ВД оказываетсянезастопоренной и ВД начинает разгоняться на шарикоподшипниках,По мере разгона ВД потребляемыйток начинает спадать. Одновременнопоявляется напряжение на обмотке 12уравнительного дросселя 10, числовитков которой выбрано таким, чтонапряжение на выходе первого фильтра15 достигает величины, необходимойдля надежного открытия транзисторного ключа 17 при частоте вращения ВД,близкой к номинальной,Как только ток, потребляемый ВД,снижается до номинальной величины,пропадает напряжение на выходе первого формирователя 20 сигналов, порогсрабатывания которого устанавливается величиной опорного напряженияУ. В результате сигнал на выходесхемы 21 сопадения отсутствует, реле16 обесточивается и напряжение спервого фильтра 15 поступает науправляющий вход транзисторного ключа 17, который открывается и подключает обмотку 18 электромагнитноймуфты к источнику питания, полученному в результате наведения ЭЦС вращения в обмотке 11 уравнительногодросселя 10 при вращении ВД, Этодает возможность отказаться от дополнительного источника питания дляудержания муфты,Электромагнитная муфта срабатывает и стопорит вал комбинированной опоры вращения ВД. ВД начинает вращаться на газодинамических подшипниках.Во время разгона ВД появляется напряжение и на обмотке 28 уравнительного дросселя 10, число витков которой выбрано таким, чтобы напряжение на выходе управляемого стабилизатора 32 напряжения соответствовало напряжению питания счетчика 23 импульсов с самоблокировкой при номи- Внальной частоте вращения ВД,При достижении ВД номинальной частоты вращения подается команда Б на управляемый стабилизатор 32 напряжения, с которого поступает напряжение питания на счетчик 23 импульсов с самоблокировкой, который од 5 14.новременно устанавливается в нулевоесостояние,Если во время работы ВД на газодинамических подшипниках происходит прорыв газового слоя, трение в подшипниках разко возрастает, что будет немедленно отмечено по току, потребляемому ВД, датчиком 19 тока, сигнал с которого через первый формирователь 20 сигнала поступает на входы схемы.21 совпадения, устройства 22 временной задержки и счетчика 23 импульсов с самоблокировкой. Так как прорыв газового слоя в газодинамических подшипниках носит характер импульсов, длительность которых много меньше времени разгона ВД, схема совпадения не срабатывает, но число этих прорывов начинает подсчитывать счетчик 23 импульсов с самоблокировкой, установленный на заданное число импульсов. По достижении этого числа счетчик 23 импульсов с самоблокировкой производит самоблокировку и через схему ИЛИ 24 размыкает контакты реле 16, Обмотка 18 электромагнитной муфты обесточивается и ВД начинает вращаться на шарикоподшипниках. Тем самым исключается ускоренный износ газодинамических подшипников, устраняется дебаланс ротора ВД, вызванный износом газодинамических подшипников,и осуществляется ввод в действие резервных шарикоподшипнйков, что повышает надежность ВД в целом. Иногда газодинамические подшипники становятся неработоспособными в условиях.повышенных вибраций. Для обеспечения работы ВД в широком диапазоне вибраций в схему ВД введен канал управления от вибродатчика 27, обеспечивающий расширение функциональных возможностей ВД. При возникновении вибраций сигнал с вибродатчика 27 поступает на вход второго формирователя 26 сигнала. Сформированный сигнал подается на пороговое устройство 25, которое срабатывает, если частота и амплитуда вибраций находятся выше установленной величины, и через схему ИЛИ размыкает контакты реле 16, вследствие чего обмотка 18 электромагнитной муфты будет обесточена. Ось комбинированной опоры вращения оказывается незастопоренной, и ВД будет вращаться на шарикоподшипниках.765716 5 1 О 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Таким образом, изобретение позволяет повысить надежность работы ВД и расширить его функциональные возможности,Описанный ВД предназначен для длительной работы в вентиляторах и насосах.Силовая часть коммутатора ВД может быть выполнена по секционной схеме со средней точкой (представленной на фиг. 1) или по мостовой схеме. Формула из обретения1. Вентильный электродвигатель по авт.св. Р 1203654, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью повышения надежности и расширения функциональных воэможностей, в него введены дополнительно газодинамическаяопора с внешней и внутренней втулками, электромагнитная муфта, содержащая обмотку и якорь, транзисторныйключ, датчик тока, первый формирова"тель сигнала, схема совпадения, устройство временной задержки, счетчикимпульсов с самоблокировкой, логический элемент ИЛИ, причем начало иконец третьей обмотки уравнительногодросселя через диоды, первый фильтри контакты размыкающего реле подключены к управляющему входу транзисторного ключа, эмиттер которого подключен к средним точкам. второй и третьейобмоток уравнительного. дросселя, аколлектор через обмотку электромагнитной муфты и датчик тока - к положительной шине источника питания, выход датчика тока подключен к входупервого формирователя сигнала, выходкоторого подключен к первому входусхемы совпадения, входу устройствавременной задержки и входу счетчикаимпульсов с самоблокировкой, выходустройства временной задержки подключен к второму входу схемы совпадения, а выход схемы совпадения черезпервый вход логического элемента ИЛИподключен к управляющему входу размыкающего реле, выход счетчика импульсов с самоблокировкой подключен квторому входу логического элементаИЛИ, на внешней втулке газодинамической опоры установлен ротор, а внутренняя втулка газодинамической опорыустановлена на подшипниках, установленных на оси двигателя, якорь электромагнитной муфты установлен на осидвигателя по скользящей посадке