Бесконтактный электродвигатель постоянного тока

 

О П (н 611276

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву N 53567 (22) Заявлено 02.06.76 (21) 2366888/24-07 (51) М. Кл.

Н 02 К 29/02 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано15.06.78.Бюллетень №22 (45) Дата опубликования описания Гб:05,73

Государственный комитет

Совета Министров СССР оо делам иэооретений и открытий (53) УДК 621.313.13..024:621.382 (088.8) В. М. Пожидаев, В. В. Омельченко, P. Н. Ковалев, В. А. Прозоров, В. В. Путников и И. А. Солнцева (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области электропривода с вентильными электродвигателями.

Известен бесконтактный электродвигатель постоянного тока (БДПТ) по основному авт. св. № 535676, секции якорной обмотки которого, последовательно соединенные с транзисторами коммутатора, образуют первую и вторую ячейки, соединенные между собой через диод в проводящем направлении, причем каждый электрод последнего через нормально разомкнутый ключ соединен с противоположным по знаку полюсом источника питания, а управляющая цепь каждого ключа через пороговое устройство подсоединена к измерителю мгновенной ЭДС ячейки, которая через этот ключ соединяется с одним из полюсов источника (11

В определенном диапазоне скоростей и нагрузок этот двигатель приобретает свойства электродвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, т. е. его механическая характеристика становится мягкой, что ценно при использовании электродвигателя для привода колес шасси транспортных средств.

Недостатком этого электродвигателя является относительная узость области малой жесткости механической характеристики.

Целью изобретения является расширение диапазона рабочих скоростей и нагрузок, соответствующих малой жесткости механической характеристики.

Для этого предлагаемый БДПТ снабжен о дополнительно измерителем частоты вращения, например, измерителем средней ЭДС секции якорной обмотки, сумматорами и двухобмоточным дросселем насыщения, причем каждая обмотка дросселя включена последовательно в цепь между диодом и нормально разомкнутым ключом и соединена с ключом одноименными зажимами, а вход каждого порогового устройства через соответствующий сумматор подсоединен к одному из измерителей мгновенной

ЭДС и измерителю частоты вращения.

1 На фиг. 1 показана функциональная схема электродвигателя; на фиг. 2 — временные диаграммы; на фиг. 3 — механические характеристики, где 1 и 2 — ячейки электродвигателя; 3 — полупроводниковый диод; 4 и 5— измерители мгновенной ЭДС секций одной и другой ячеек; 6 и 7 — пороговые устройства;

8 и 9 — нормально разомкнутые ключи; 10 и 11 — сумматоры; 12 — измеритель средней величины ЭДС секций; 13 и 14 — зажимы источника питания; 15 — дроссель насыще25 ния; 16 и 17 — обмотки дросселя 15.

611276

Ячейки 1 и 2 электродвигателя (состоящая каждая из двух секций якорной обмотки, сдвинутых относительно друг друга на 180 электрических град. и силовых транзисторов, соединенных эмиттерколлекторными цепями последовательно с каждой секцией), соединены между собой диодом 3 и подключены к зажимам 13 и 14 источника питания. К электродам диода 3 и зажимам источника питания подсоединены через обмотки 17 и 16 дросселя 15 нормально разомкнутые ключи 8 и 9. Управление каждым из этих ключей осуществляется через пороговое устройство (6 или 7) сигналом, образованным в результате суммирования в сумматоре (10 или 11) мгновенного и среднего значений ЭДС секций. Один вход каждого сумматора соединен с выходом соответствующего измерителя (4 или 5) мгновенной ЭДС секций, а другой вход обоих сумматоров соединен с измерителем 12 среднего значения ЭДС секций.

В исходном состоянии ключи 8 и 9 разомкнуты. При появлении напряжения на зажимах 13 и 14 осуществляется пуск электродвигателя по схеме с последовательным соединением ячеек. При вращении ротора двигателя на вход пороговых устройств 6 и 7 подается сумма мгновенного и части среднего (К Е р) значений ЭДС (фиг. 2), соответствующих секций якорной обмотки. Доля среднего значения ЭДС, вводимая на входы сумматоров 10 и 11, определяется коэффициентом К передачи измерителя частоты вращения.

Пока суммарное значение (+)) Э Д СC, подаваемых на вход пороговых устройств, меньше уровня напряжения (V oo+) настройки пороговых устройств 6 и 7, свойства электродвигателя определяются участком механической характеристики, лежащем правее точки а (фиг. 3), что соответствует только последовательному соединению ячеек 1 и 2.

По мере разгона электродвигателя суммарное значение ЭДС (Z е ) растет как за счет увеличения амплитуды ЭДС секций, так и за счет увеличения ее среднего значения (Z.ð„), Как только суммарная ЭДС (>e) превысит уровень настройки (V .„) пороговых устройств, на входы ключей 8 и 9 начнут подаваться сигналы, приводящие к замыканию последних на время (на угол поворота ротора), в течение которого суммарная ЭДС хе превышает

V „2, а этот тол равен 2i).

Вначале (пока zi < — ) замкнутые состоя2 ния ключей 8 и 9 по времени чередуются, а затЕм по мере роста скорости (когда а превысит 2 ) частично перекрывать друг друга. Каждое замыкание любого ключа приводит к запиранию диода 3 и изменению структуры схемы силовой части БДПТ, так как ячейки 1 и 2 начнут подключаться по отдельности параллельно зажимам 13 и 14 источника питания. Если не принимать во внимание наличие в схеме дросселя 15, то указанная логика работы схемы БДПТ обуславливает определенный вид механической характеристики двигателя, а именно: участок а — б механической

55 ьо

Последнее способствует значительному расширению области малой жесткости механической характеристики, обеспечивая работу электродвигателя в этом диапазоне с постоянной мощностью.

У известного двигателя это участок а — б (фиг. 3), а у предлагаемого — участок а — б — в. а характеристики 1фиг. 3) соответствует случаю, когда,, < — (замкнутые состояния клю2 чей 8 и 9 чередуются), а пунктирная прямая 3 является механической характеристикой двигателя при работе ключей 8 и 9 перекрытием (i. Ф).

С учетом наличия в схеме дросселя 15 механическая характеристика двигателя практически не изменяясь при ac < (участок а — б и принимает совершенно иной вид при 1.,:рф (участок б — в кривой на фиг. 3) . Причиной этого является следующее. Пока ключи 8 и 9 замыкаются поочередно (без перекрытия) дроссель 15 практически не оказывает влияния на работу схемы, так как ток секций ячеек протекает либо по одной, либо по другой об1S мотке дросселя 15 (будет иметь место лишь некоторое сглаживание тока в секциях).

Если же в течение части каждого полупериода изменения ЭДС оба ключа (8 и 9) окажутся одновременно в замкнутом состоянии, то электрические токи секций ячеек 1 и 2 протекают и по одной (16) и по другой (17) обмотке дросселя 15. Вследствие синусоидальности ЭДС секций и наличия фазового сдвига токов в секциях разных ячеек ампер-витки обмоток 16 и 17 дросселя не компенсируют друг друга, при этом направление результирующей н. с. обмоток дросселя периодически меняется с частотой в два раза большей, чем частота ЭДС секций. Это приводит к индуктированию ЭДС в обмотках дросселя. Действие ЭДС обмоток дросселя эквивалентно введению вольтодобавки к источнику, что способствует некоторому росту скорости двигателя, что ведет к увеличению суммарной ЭДС на входе пороговых устройств и возрастание угла поворота ротора, в течение которого ключи 8 и 9 замкнуты (K )xi, см. фиг. 2а, б).

Последнее повышает эффективность действия дросселя 15, что ведет к еще большему росту скорости Когда доля среднего значения ЭДС, вводимая в сумматоры 10 и 11, станет равной или большей напряжения пороговых устройств (К-Е„ \) р), ключи 8 и 9 находятся все время в замкнутом состоянии (фиг. 2, в). Случаю К.Е. =Ч .в соответствует точка в механической характеристики (фиг. 3) .

Случаю К. Е,, >ЪУ.„соответствует участок характеристики, лежащий левее точки в.

Таким образом, благодаря введению в схему БДПТ измерителя среднего значения ЭДС секций якорной обмотки, подключенного через сумматоры на входы обоих пороговых устройств, и двухобмоточного дросселя, включен50 ного как показано на фиг. 1, обеспечивается плавное, постепенное (по мере роста скорости) нарастание эффективности действия вольтодобавки, вносимой в схему дросселем 15.

611276 д

Йыр

S "пnp и

00(пои

° а

S п,нм

Фиг.,т

Редактор М. Афанасьева

Заказ 3166/43

LIHHHI lH Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открыл ий

113035, Москва, Ж-35, Раугнская нао., д. 4/5

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Механическая характеристика, приведенная на фиг. 3, получена экспериментальным путем для двигателя мощностью 120 Вт.

Формула изобретения

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока по авт. св, № 535676, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона рабочих скоростей, соответствующих малой жесткости механической характеристики, он снабжен дополнительно измерителем частоты вращения, например, измерителем средней ЭДС

6 секций якорной обмотки, сумматорами и двухобмоточным дросселем насыщения, причем каждая обмотка дросселя включена последовательно в цепь между диодом и нормально разомкнутым ключом и соединена с ключом одноименными зажимами, а вход каждого порогового устройства через соответствующий сумматор подсоединен к одному из измерителей мгновенной ЭДС и измерителю частоты вращения.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Авторское свидетельство СССР № 535676, кл. Н 02 К 29/02, 1974.

Составитель А. Санталов

Техред О. Луговая Корректор Н. Тупица

Тираж 892 Подписное