Вентильный электродвигатель

 

щ 650 l70

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Реслублик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 02.02.76 (21) 2320099/24-07 с присоединением заявки №

Н 02 К 29/02

С.С,.CP (43) Опубликовано 28.02.79. Бюллетень № 8 (45) Дата опубликования описания 30.01.79 (53) УДК 621.313.13. .014.2; 621. .382 (088.8) ло делам изобретений и открытий (72) Авторы изобретения

В. Т; Гращенков и В. Г. Карпов (71) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

ЙсУдаРственный комитет (23) Приоритет

Изобретение относится к электротехнике, к области электрических машин и может быть использовано при создании, например, широкодиапазонного регулируемого бесконтактного электропривода.

Известны вентильные электродвигатели, содержащие синхронную машину с ротором и расположенной на статоре обмоткой якоря, секции которой соединены с выходом мостового т-фазного инвертора. Датчик положения ротора этих двигателей соединен с управляющими цепями ключей инвертора через функциональный преобразователь (1 — 3) .

Наиболее близким техническим решением к изобретению является вентильный двигатель, инвертор которого состоит из анодной и катодной групп ключей, управляющие и силовые цепи которых объединены общими шинами, а последовательно соединенные ключи разных групп образуют т стоек. Датчик положения ротора (ДПР) двигателя имеет сигнальные элементы, размер активной части которых равен 180 эл. град. и m чувствительных элементов, расположенных со сдвигом на 360/m эл. град. относительно друг друга. Выходы чувствительных элементов соединены с входом функционального преобразователя, содержащего 2 m логических схем «ЗАПРЕТ» и формирующего из т последовательностей импульсов длительностью 180 эл. град. 2 т последовательностей импульсов длительностью 360/m эл. град., необходимых для управления ключа5 ми инвертора (1).

Недостатком известного двигателя является его сложность.

Цель изобретения — упрощение и повышение энергетических показателей.

10 Указанная цель достигается тем, что функциональный преобразователь двигателя, формирующий из т последовательностей сигналов длительностью 180 эл. град.

2 т последовательностей сигналов длитель15 ностью 360/m эл. град. выполнен в виде m пар последовательно соединенных диодов общая точка каждой из которых соединена с общей точкой ключей одной стойки, а крайние точки — с выходом чувствительного

20 элемента и, в направлении, обратном по""ÿðíîñTH источника питания, — c управляющими входами ключей соседних стоек, принадлежащих разным группам, по кольцевой схеме. Кроме того, для уменьшения числа

25 соединительных проводников между датчиком положения ротора и инвертором, двигатель снабжен дополнительно ключами, например, транзисторами, в количестве, равном числу стоек инвертора, управляющая

30 цепь каждого из которых соединена с выхо650170

40

65 дом чувствительного элемента, а выход— с крайними точками пар диодов.

На фиг, 1 показан пример принципиальной схемы предложенного двигателя: фиг. 2 — схема двигателя с датчиком положения ротора фотоэлектрического типа и дополнительными ключами; фиг. 3 — диаграммы напряжений элементов схемы в функции угла поворота ротора; фиг. 4 и 5— варианты выполнения коммутатора соответственно с предусилителями, выполненными на транзисторах разного типа проводимости и на силовых оптоэлектронных элементах.

Вентильный электродвигатель содержит т-фазный инвертор, силовые ключи инвертора 1 — 6; пары диодов 7 — 12; сигнальные цепи ДПР 13 — 15; стойки инвертора 16 — 18; дополнительные транзисторы 19 — 21; резисторы 22 — 24, ограничивающие ток управления силовыми ключами; базовые резисторы 25 — 27; дополнительных транзисторов; фоточувствительные элементы ДПР

28 — 30; сигнальный элемент 31 ДПР, угловой размер активной части которого равен

180 эл. град, На фиг. 3 представлены диаграммы, поясняющие работу двигателя, где t» ll4 (»вЂ” идеализированные токи сигнальных цепей

ДПР соответственно 13, 14, 15; 4, 4, 4, 4, 1, б — идеализированные токи силовых цепей ключей 1, 2, 3, 4, 5, 6 мостового инвертора. Ключи 1, 2 и 3 образуют катодную группу, а ключи 4, 5 и 6 — анодную группу силовых ключей инвертора. Ключи 1 и 4, 2 и 5, 3 и 6, соединенные последовательно, образуют три стойки соответственно (16, 17 и 18). Крайние точки пары диодов 7 — 8 соединены с выходом сигнальной цепи 13 одного из чувствительных элементов ДПР и, в направлении, обратном полярности источника питания, с входами ключа 1, принадлежащего катодной группе и стойке 16, и ключа 6, принадлежащего анодной группе и стойке 18. Средняя точка пары 7 — 8 соединена с выходом стойки 17. Аналогично между входами ключей 2 и 4 включена пара диодов 9 — 10, крайние точки которой соединены с выходами сигнальной цепи 14, а средняя — с выходом стойки 18 и между входами ключей 3 и 5 включена пара диодов 11 — 12, крайние точки которой соединены с выходами сигнальной цепи 15, а средняя — с выходом стойки 16.

На фиг. 1 сигнальные цепи чувствительных элементов ДПР 13 — 15 показаны условно в виде идеальных контактов. Реально в данной схеме могут быть использованы любые параметрические датчики, внутреннее сопротивление которых изменяется в зависимости от положения ротора, например: магнитодиоды, фотодиоды и т, д.

Схема двигателя, приведенная на фиг.2, содержит дополнительные транзисторы 19—

21, ток коллектора которых ограничивается с помощью резисторов 25 — 27 в цепях баз

4 транзисторов. К базам транзисторов 19 — 21 подключены выходы чувствительных элементов ДПР 28 — 30, возбуждаемых с помощью сигнального сектора 31. Применение дополнительных транзисторов позволяет уменьшить число проводников, соединяющих ДПР с инвертором и использовать любые чувствительные элементы с электрическим выходом. Если в некоторый момент времени t> замкнута одна сигнальная цепь

ДПР (например 13), то по ней протекает ток i», отпирающий ключи 1 и 6. При этом коллекторная цепь ключа 1 через открытый диод 11 шунтирует управляющую цепь ключа 3, а коллекторная цепь ключа 6 через открытый диод 10 шунтирует управляющую цепь ключа 4. При приходе следующего импульса с ДПР, т. е. при замыкании сигнальной цепи 14 (интервал времени t>), ток

44 проходит через коллектор ключа 6, открытый диод 10 и базу ключа 2, отпирая последний. Как только ключ 2 открывается, его коллекторный переход через открытый диод 7 шунтирует цепь управления ключа 1.

При этом ключ 1 запирается. Таким образом, на интервале tz работают ключи 2 и 6.

В интервале t> размыкается сигнальная цепь 13, что приводит к исчезновению базового тока ключа 6. Ключ 6 запирается и ток сигнальной цепи 14 начинает протекать через базу ключа 4, отпирая его. Таким образом, на интервале t включены ключи 2 и 4.

При этом коллектор ключа 4 через открытый диод 12 шунтирует управляющую цепь ключа 5.

Аналогично происходит работа на остальных временных интервалах в пределах оборота ротора.

Формула изобретения

1. Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с ротором и расположенной на статоре обмоткой якоря, секции которой соединены с выходом мостового т-фазного инвертора, состоящего из анодной и катодной групп ключей, управляющие и силовые цепи которых объединены общими шинами, а последовательно соединенные ключи разных групп образуют т стоек, и датчик положения ротора с сигнальными элементами, размер активной части которых равен 180 эл. град., и т чувствительными элементами, соединенными с управляющими цепями ключей через функциональный преобразователь, выполненный с возможностью преобразования m последовательностей сигналов длительностью

180 эл. град. в 2 и последовательностей сигналов длительностью 360/т эл. град., о тл ича ющийся тем, что, с целью упрощения и повышения энергетических показателей двигателя, функциональный преобразователь выполнен в виде т пар последовательно соединенных диодов, общая точка

650170

5 каждой из которых соединена с общей точкой ключей одной стойки, крайние точки соединены с выходом чувствительного элемента и, в направлении, обратном полярности источника питания, — с управляющими входами ключей соседних стоек, принадлежащих разным группам, по кольцевой схеме.

2. Вентильный электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что, с цельюуменьщения числа соединительных проводников между датчиком положения ротора и инвертором, он снабжен дополнительно ключами, например, транзисторами, в количестве, равном числу стоек инвертора, управляющая цепь каждого из которых соединена с выходом чувствительного элемента, а выход—

5 с крайними точками пар диодов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент США № 3531702, кл. 318 — 138, 1970.

1о 2. Патент США № 3783359, кл. 318 — 254, 1974.

3. Патент Японии № 46 — 31692, кл. 55А42, 1971.

Составитель А. Санталов

Редактор l0. Челвканов Текред Н. Строганова Корректоры: Е. Хмелева и Л. Орлова

Заказ 3715/10 Изд. № 160 Тираж 865 Подписное

НПО Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2