Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике и автоматике, а именно к исполнительным электродвигателям систем автоматическогоуправления, и может быть использовано в исполнительных механизмах различного назначения . Цель изобретения состоит в улучшении энергетических характеристик вентильного электродвигателя. Фазовращатель вентильного двигателя (ВД) выполнен -с числом секторов питающей пластины, в восемь раз превьшающим число пар полюсов ротора электрической машины. Питание секторов осуществляется следующим образом . Секторы А, С, Е, F запитаны синфазными напряжениями, секторы В, D, G, Н - противофазными напряжениями, находящимися в квадратуре с питанием нечетных секторов. За опорное напряжение BD принято напряжение питания тех из секторов В, D, G, Н, напряжение на которых опережает по фазе на 90 питание секторов. А, С, Е, F статорной пластины фазовращателя. Таким образом, в данном ВД за счет изменения питающей пластины фазовратцателя и выбора опорного напряжения удается вдвое, по сравнению с прототипом , улучшить энергетические характеристики . 14 ил. OV0 i (Л ilih О

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51) 4 Н 02 К 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ASTOPCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

bO

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4081337/31-07 (22) 01.07.86 (46) 07.03.89. Бюл. У 9 (71) Белорусский государственный университет им. В.И.Ленина (72) В.B.Êóçüìåíêoâ и А.С.Михалев (53) 621.313.13.014.2:621.382(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 964882, кл. Н 02 К 29/06, 1982.

Авторское свидетельство СССР

9 1221699, кл. Н 02 К 29/06, 1984.

Михалев А.С., Ииловзоров В.П.

Следящие системы с бесконтактными двигателями постоянного -тока. - M.:

Энергия, 1979, с. 160. (54) ВЕНТИЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике и автоматике, а именно к исполнительным электродвигателям систем автоматического-управления, и может быть использовано в исполнительных механизмах различного назначения. Цель изобретения состоит в

„„SU„, 442 1 Ai улучшении энергетических характеристик вентильного электродвигателя.

Фазовращатель вентильного двигателя (ВД) выполнен .с числом секторов питающей пластины, в восемь раз превышающим число пар полюсов ротора электрической машины. Питание секторов осуществляется следующим образом. Секторы А, С, Е, Р запитаны синфазными напряжениями, секторы В, D

G, Н вЂ” противофазными напряжениями, находящимися в квадратуре с питанием нечетных секторов. 3а опорное напряжение BD принято напряженке питания тех из секторов В, D, G, Н, напряжение на которых опережает по фазе на

90 питание секторов, А, С, Е, F статорной пластины фазовращателя. Та-. ким образом, в данном ВД за счет изменения питающей пластины фазовра- щателя и выбора опорного напряжения удается вдвое, по сравнению с прото- . типом, улучшить энергетические характеристики. 14 ил.!

1464261

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при разработке исполнительных электродвигателей систем автоматического управления.

Цель изобретения — улучшение энергетических характеристик вентильного электродвигателя.

На фиг. 1 представлена функцио- .10 нальная схема вентильного электродвигателя; на фиг. 2 — схема статорных пластин емкостного фазовращателя на фиг. 3 — векторные диаграммы питающих пластин напряжений,на фиг.4 характеристика вход-выход емкостного фаэовращателя на фиг. 5 — эпюры напряжений, поступающих на вход прлупроводникового коммутатора через блок управления, при максимально 20 возможном фазовом сдвиге выходного ( напряжения фазовращателя относительно опорного, на фиг. б — взаимное расположение статорных и роторных пластин в емкостном фазовращателе, на фиг. 7 — вид А на фиг. б; на, фиг. 8 — вид Б на фиг. 6;йа фиг. 9 вид В на иг. 6; на фиг. 10 — вид Г на фиг. 6; на фиг. 11 — временные (! диаграммы работы основных блоков на 30 фиг. 12 — временные диаграммы работы блоков для трех угловых положений ротора вентильного электродвигателя; на фиг. !3 — выходные сигналы блока у равле я для Одной фа ы вентьно- 35 го электродвигателя; на фиг. 14 фазное напряжение U+ и ток I, одной из обмоток электрической машины.

Заштрихованные и зачерненные поверхности (фиг. 6-10) металлизирова- 40 ны, а чистые поверхности — диэлект рические. В тексте и на чертежах приняты следующие обозначения: U Ä

U u U — питающие напряжения фа(2 зовращателя (ФВ); Цвы1 " Пвь! а 45 выходные напряжения ФВ; П вЂ” продетектированное опорное напряжение, U u U — продетектированные вы5 ходные напряжения ФВ, ц), и g — фазовые сдвиги выходных напряжений ФВ относительно опорного, U((f ) и

U(„ ) — последовательности импульсов длительностью Ч, и Ч соответственно;,. и с2 — длительность импуль@os U(g„) и U(y ) > signU((p,) и

signU(q ) - знаки полярности последовательностей П(ср,) и U(g ); U,— управляющее воздействие,„ (Ц,! и

J U 1 — IIIHM-последовательности им1 пульсов, определяющие модель напряжения на фазных обмотках электрической машины signU+, и з дпЦ знаки фазных напряжений электродвигателя, U>, и U< — фазные напряжения вентильного электродвигателя, U ы„„„- выходной сигнал генератора высокой частоты (ГВЧ), U выходной сигнал делителя частоты (ДЧ); U, U u U 2 — внутренние координаты формирователя синусоидальных напряжений (ФСН), cC <, Ы2 и в(— углы положения ротора вентиль- ь ного электродвигателя, n — количество секторов питающей пластины.

Вентильный электродвигатель (фиг. 1) содержит последовательно соединенные ГВЧ 1, ДЧ 2, ФСН 3, ФВ 4, который жестко закреплен на валу синхронной машины (CM) 5, выходы ФВ

4 соединены через детекторы 6 и 7 пересечения сигналом нулевого уровня (Д) 8, с входами блоков 9 и 10 выделения фазового сдвига (БВФС), на другие входы которых через Д 8 поступает опорный сигнал U . Выходы БВФС через блок 11 управления (БУ) соединены с входами полупроводниковых коммутаторов 12 и 13, выходы которых подключены к фазным обмоткам CN 5 °

Емкостный ФВ выполнен с числом секторов питающей статорной пластины, в восемь раз превышающим число пар полюсов ротора CM.

Пластины емкостного ФВ (фиг. 710) выполнены из диэлектрического материала (например, стеклотекстолита) с нанесенной на него металлизацией. Металлизация статорной питающей пластины 14 выполнен в виде п секторов, к которым подводится многофазное напряжение питания. Количество секторов п питающей пластины

14 в восемь раз превышает число пар полюсов вентильного электродвигателя n — = 8р.

Роторная пластина 15 предназначена для бесконтактного снятия сигнала с пластины 14 и выполнена с металлизацией в виде секторов, соответствующих по форме секторам пластины 14. Число секторов и их взаимная ориентация зависят от числа фаз вентильного электродвигателя. В случае двухфазной ЭМ Металлизация пластины 15 имеет вид, показанный на фиг. 9.

3 14642

Роторная пластина 16 предназначена для бесконтактной передачи сигналов с секторов роторной пластины 15 на статорную пластину 17, с которой

5 снимается выходной сигнал ФВ. Металлизация пластины -16 выполнена в виде двух колец 18 и 19 (для двухфазной

ЭМ). Причем кольцо 18 и 19 имеют одинаковую площадь и каждое из них электрически соединено с одним из секторов роторной пластины 15. Роторная пластина 16 (для двухфазной

ЭМ) приведена на фиг. 10.

Статорная пластина 17 имеет метал- 15 лизацию такую же, как и роторная пластина 16, и предназначена для снятия выходного сигнала ФВ. Для двухфазной ЭМ статорная пластина 17 приведена на фиг. 8. .20

Статорные пластины 14 и 17 ем- костного ФВ крепятся к корпусу датчи1ка, а роторные 15 и 16 — к металли-, ческому диску на роторе. Металлический диск, кроме того, выполняет функ- 25 ции экрана. Расстояние (фиг. 6) между пластинами должно быть минимальным.

Питание секторов статорной пластины 14 осуществляется следующим образом (фиг. 2): секторы А, С, Е и У запитаны синфазными напряжениями U секторы В, D, G и Н вЂ” противофазными напряжениями U, и П, находящимися в квадратуре с питанием нечетных секторов.

3а опорное напряжение принято . напряжение, питания тех из секторов

В, D, G и Н статорной пластины 14, напряжение на которых опережает по фазе на 90 питание секторову Ау С» о

Е и F.

В зависимости от угла поворота ротора секторы роторной пластины

15 располагаются напротив секторов питающей пластины 14. Таким образом, фазовый сдвиг выходного напряжения

ФВ является функцией угла поворота ротора cf (U „,„) = <(a). Используя эту зависимость (фиг. 4), удается сформировать ШИМ-напряжения по числу фаз двигателя.

На фиг. 11-14 изображены временные диаграммы работы одного из каналов вентильного электродвигателя.

Временные диаграммы остальных ш — 1

55 каналов, где тп — число фаз, аналогичны рассмотренным.

Импульсы высокой частоты, вырабатываемые стабилизированным ГВЧ 1, 61 4 преобразуются ДЧ 2 и поступают на вход ФСН 3, на выходе которого име- .. ют место три синусоидальных сигнала

U, и Ц, причем U и Ц сдвинуты по фазе относительно Й на +и/2 и

< --и/2 соответственно. Питающая пластина ФВ разделена на число секторов, в восемь раз превышающее число пар полюсов ротора СМ 5. Для CN, имеющей одну пару полюсов, схема питания статорной пластины ФВ представлена на фиг. 2. Выходные сигналы ФВ U „„, и U b,„ подключены к одним из входов

БВФС 9 и 10 через Д 6 и 7, при этом выходные сигналы Д 6-8 формируются в соответствии с уровнями дискретной логики. Другие входы БВФС 9 и 10 соединены с выходом Д 8, на вход которого поступает опорный сигнал. На выходе БВФС 9 и 10 имеет место последовательность U(Cp,)(U(Cp )) и знаки полярности последовательности

signU(g,)(signU(q )). Знаки полярности последовательности изменяются при условии U = Ц (U = U ). При этом длительность импульсов каждой последовательности равна фазово,му сдвигу ср соответствующего выход-, ного напряжения ФВ относительно опорного.

Как видно из фиг. 4, ФВ имеет характеристику вход-выход с ю

О -1 МаКс — 180 и соответствующая ему последовательность U($» ) имеет относитель-.

2 ную длительность = 1,0. У 11, на входы которого поступают U(cp,) и U(q,) и signU(q,) и

signU(q ) предназначен для управления направлением и скоростью вращения вентильного электродвигателя. Независимо от выбранного способа управ- ления на выходе БУ можно выделить (для каждой фазы) DIHM-последовательность П,, ((U +z()-, определяющую мо-. . дуль напряжения на фазной обмотке электрической машины и знак этого фазного напряжения signU+,(з дпП, ).

Полупроводниковые коммутаторы 12 и

t3 усиливают последовательности U+,, и l U до напряжения питания электрической машины и преобразуют их полярность в соответствии с signU, и

signU< соответственно °

Таким образом, за счет изменения числа секторов питающей пластины ФВ и их питания, а также выбора опорного напряжения удается вдвое уве5

1464261 личить относительную длительность импульсов, питающих статорные обмотки, что улучшает энергетические характеристики по сравнению с характеристиками известного двигателя. Вентильный электродвигатель может быть выполнен как в двухфазном, так и в трехфазном варианте.

Электродвигатель может быть эффекивно использован в качестве исполительного элемента в самых различных системах автоматики. ормула изобретения

Вентильный электродвигатель, со1 ержащий высокочастотный генератор, соединенный своим выходом с входом делителя частоты, формирователь синусоидальных напряжений, выполненный с возможностью формирования на втором выходе синусоидального сигнала высокой частоты, находящегося в квадратуре относительно сигнала на . первом входе, а на третьем выходе— сигнала, противофазного сигналу на втором выходе, выходы формирователя соединены с питающими пластинами емкостного фазовращателя, а входы подключены к выходу делителя частоты, синхронную электрическую машину, на валу ротора которой жестко закреплен ротор емкостного фазовращателя, выходы которого через детекторы подключены к первым входам блока выделения фазового сдвига, другие входы которого связаны с одним из выходов формирователя, а его выходы через блок управления и полупроводниковые коммутаторы соединены с фаз15 ными обмотками электрической машины, отличающийся тем, что, с целью улучшения энергетических характеристик, фазовращатель выполнен с числом секторов питающей плас2п тины, в восемь раз превышающим число пар полюсов ротора, причем все секторы питающей пластины с нечетными номерами подключены к первому входу формирователя синусоидальных напря25 жений, секторы с четными номерами— к второму выходу формирователя, а вторые входы блоков выявления фазового сдвига, служащие для подключения опорного сигнала, — с третьим выход) дом формирователя.

14642б!

/2 яеюю

ncrcmaw

1464261 ивеи дч Ю

РУ фиэ.» и„„, йу» Нр

Ц1 1 м, И М)

Фие ч о

Составитель А.Санталов

Редактор В.Петрами Техред H ..Дидык Корректор Н.Король

Заказ 831/57 Тираж 645 Подписное

1 i

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Л(-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", r.Óæãîðoä, ул. Гагарина, 101