Однофазный вентильный электродвигатель

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЙТИЛЬСТВУ

Союз Советеимх

Соцмалмстнчесяик

Рвслублнк 657536 г

i (6l) Дополнительное к авт. свил-ву (22) Заявлено20.02,76 (21) 2327670 24 07 с присоединением заявки М (23) Приоритет

Опубликовано15.04. 79.Бюллетень ¹ 14

Дата опубликования описания 18.04.79 (53) И. Кл.

f1 02 К 29/04

Гееударетеенный неынтет

СССР аа делам нзебрвтеннй н етнрытнй (53) УДК 621 313 . 13. 014.2:621. . 382 (088. 8) (72) Авторы изобретения

В. А. Андреев и В. В. Леонов (71) Заявитель (54) ОДНОФАЗНЫЙ ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к однофазным электродвигателям переменного тока и может найти применение в схемах автоматики, телемеханики, вычислительной и измерительной техники, а также в устройствах, где требуются повышенная нв- 5 дежность, хорошие регулировочные свойства, быстродействие, малый вес и габариты, способность работать во взрывоопасных средах, в вакууме, в устройствах, не допускающих помех радиоприему. тВ

Известны однофаэные вентильные двигатели (BLl) с полупроводниковыми коммутаторами (1) (3) и Pj .

Известей электродвигатель, который имеет на полюсах внешнего индуктора об- 1S мотки, питаемые однофазным переменным током, выполняющие роль первичных обмоток вращающегося трансформатора (ВТ) P).

На внешней поверхности ротора, который полый и ферромагнитный, размещены обмотки переменного тока (вторичные обмотки ВТ), нв внутренней поверхности

2 расположены обмотки > вентильного электродвигателя постоянного тока.

Четырехполюсный внутренний индуктор

BQ неподвижен. ЭДС внешних обмоток ро тора выпрямляются расположенными на роторе неуправляемыми полупроводниковыми выпрямителями и прикладываются к внутренним обмоткам ротора BLl.

Известны также электродвигатели с транзисторными коммутаторами, выполненные как р раздельными магнитопроводами, так и с совмещенными магнитопроводами для ВТ и ВД (2J.

Однофаэный ВД с транзисторным коммутатором и совмещенными магнитопроводами имеет на статоре четыре обмотки, соединенные в мостовую схему и, выполо няюшие функции первичных обмоток ВТ и обмоток возбуждения ВД.

На роторе электродвигателя расположены четыре вторичные обмотки BT u четыре обмотки якоря ВД. ЭДС,наводимые во вторичных обмотках ВТ, выпрямляются по двухполупериодной схеме,фор657536 мируются при помоши транзисторов в пачки импульсов определенной длительности и прикладываются к якорным обмоткам

BLt, Наиболее близким к изобретению по технической сушности и достигаемому результату является двигатель, содержаший статор с полюсами переменной и постоянной полярности, причем полюсное деление полюсов постоянной полярности в два раза больше, а ширина полюса в два раза меньше, чем у полюсов переменной полярности, а ротор, несуший обмотку якоря, состояшую из диаметрально расположенных секций с полюсным делением, равным полюсному делению полюсов постоянной полярности, замкнутых на ключи, управляюшие пепи которых соединены через пассивные электрические элементы с расположенными на роторе обмотками управления(3 g .

На работу цепей управления транзисторов коммутатора и двигателя в целом сушесгвенно влияет противо- ЭДС от постоянного магнитного поля BQHT, что снижает равномерность врашения и энергетические показатели.

Целью изобретения является повышение энергетических показателей за счет устранения влияния на работу пепей управления коммутируюших элементов противо-ЭДС от постоянного магнитного потока BQ, а также улучшение равномерности врашения электродвигателя.

Бель достигается тем, что управляющие обмотки выполнены в виде секций, оси которых совпадают с осями секций обмотки якоря, а число секций равно числу секций обмотки якоря, причем диаметрально расположенные секции обмоток управления соединены между собой своими одноименными зажимами, например концами, а другой зажим каждой секции соединен с одноименным ему зажимом диаметрально расположенной секции îáмотки якоря и с управляющими цепями ключа, связанного с секцией обмотки якоря, ось которой совпадает с осью данной секция обмотки управления.

На фиг. 1 изображена конструкция однофазного ВД; на фиг. 2 - электрическая схема; на фиг. 3 - диаграммы напряжений и момента в функции угла поворота ротора; на фиг. 4 - развертка обмотки сгатора; на фиг. 5 - развертка обмотки ротора.

В пазах статора электродвигателя 1 диаметрально противоположно расположены две распределенные обмотки 2 и 3, подключаемые к источнику переменного напряжения и выполняюшие роль первичных обмоток ВТ. Обмотки 2 и 3 могут

S соединяться последовательно или параллельно в зависимости от величины питаюшего переменного напряжения, В пазах статора также расположены четыре сосредоточенные обмотки 4-7, оси которых сдвинуты относительно оси обмоток о

2 и 3 на 45 . Обмотки 4-7 подключаются к источнику постоянного напряжения и выполняют роль обмоток возбуждения

ВД.

15 В пазах ротора 8 расположены шесть рабочих обмоток 9-14, оси которых сдвио нуты относительно друг друга на 60, Шаг роторных обмоток равен диаметральному по отношению к постоянному магнит26 ному полю и половине диаметрального по отношению к переменному магнитному полю. Рабочие роторные обмотки являются одновременно вторичными обмотками ВТ и обмотками якоря БДПТ. В те же пазы

25 ротора укладываются обмотки управления

15-20.

На фиг. 2 представлена схема элект рических соединений однофазного ВД с шестью рабочими и шестью дополнитель39 ными обмотками управления. Обмотки статора ВТ. соединены встречно.

Обмотки возбуждений 4-7 соединены согласно (фиг. 2), при этом отсутствует результируюшая ЭДС наводимая в них

SS от переменного магнитного поля.

При подведении к обмоткам 2 и 3 переменного напряжения U с частотой (фиг. 3) возникает однофазный пульсирующий поток V создающий одну пару

46 полюсов. Поток V пронизывая обмотки

poropa, наводит в них трансформаторные

ЭДС,величина которых зависит от параметров BLt и изменяется по синусоидальному закону, в зависимости от угла поворота ротора относительно оси потокаФ.

На фиг. 3 представлены: а) трансформаторные ЭДС девятой (сплошные линии) и двенадцатой (пунктир) якорных рабочих обмоток; б) ЭДС врашения от поля по @ люсов переменной полярности; в) ЭДС врашение от поля полюсов постоянной полярности; r) суммарная ЭДС; д) токи в обмотках; е) магнитный поток полюсов постоянной полярности; ж) врашаюший мо»

SS мент, созданный токами в обмотках 9 и 12.

Роторные обмотки подключены к устройствам формирования импульсов тирис657536 торного коммутатора, состояшим из тиристоров 21-26, диодов 27-32, ствбилитронов 33-38, резисторов настройки 9-44.

Тиристорный коммутатор крепят на валу Ва.

Управление тиристорами 21-26 осушествляется от обмоток управления.

Обмотки управления, расположенные в диаметрально противоположных пазах (15, 18),(16, 19), (17,20), соединены встречно.

При достижении трансформаторной ЭЛС в обмотках управления (например 15,18) величины равной напряжению пробоя U стабилитронов 33,36 в один полупериод трансформаторной ЭЙС открывается тиристор 21, пропуская полуволну выпрямленного тока, а в другой полупериод трансформаторной BQC открываетса тиристор 24. Тиристоры запираются при прохождении токов через нуль. В роторе будет возникать пульсируюшее магнитное поле.

При непрерывном врвшении тиристоры

21, 24 пропустят число импульсов, которое зависит от частоты врашениа и час тоты питаюшего обмотки статора ВТ переменного напряжения.

Напряжения пробоя стабилитронов выбирается таким образом, чтобы тиристоры пропускали выпрямленные токи в прео делах 60 поворота ротора. При повороте о ротора на 60 отпираются тиристоры 22 и 25, при повороте на следуюшие 60 о 35 тиристоры 23 и 26. В дальнейшем физические процессы будут повторяться.

Таким образом, в обмотках ротора будут протекать выпрямленные токи в пределах полного оборота ротора.

При подключении к обмоткам 4-7 цостоянного напряжения образуется четыре полюсная магнитная система возбуждения BQ.

При взаимодействии роторных токов с

И постоянным магнитным потоком Ф воэ никвет электромагнитный момент, анало гичный моменту двигателя постоянного тока (фиг. Зж), в при взаимодействии с переменным магнитным потоком возникает электромагнитный момент, аналогичный моменту однофазного асинхронного электродвигателя.

Результирующий момент BQ будет равен сумме моментов. Если электромагнитный момент ВД будет больше момента сопротивления на валу, то ротор двигателя прийет во врашенне. При врвшении ротора Bll в обмотках 9-14, 15-20 бу дут наводиться ЭДС врашеняя от переменаого uarHH oro nona н рота-3QC ov постоянного магнитного потока, искажаюшне форму результирующих ЭЙС обмоток (см. фиг. 3), в результате чего открытие н запиранне тнристоров будет происходить со сдвигом во времени в сторону опережения или отставания, в зависимости от направления врвшення ротора электродвигателя. Прн этом будет появляться тормозяший момент нв валу электродвигателя. В обмотках управления, расположенных в диаметрально противоположных пазах (15,18), (16,19), (17,20)jбудет отсутствовать результируюшаа противоЭДС от постоянного магнитного потока, а следовательно не будет влиять нв работу электродвигателя,что повышает равномерность его врвшения.

В предложенном однофазном вентильном электродвигателе могут быть применены и другие типы управляемых ключей (например, динисторы, герконы, транзисторы и т.д.).

Формула изобретения

Однофвзный вентнльный электродвигатель, содержаший статор с расположенными на нем полюсами постоянной и переменной полярности, причем полюсное деление полюсов постоянной поларности по крайней мере в два раза больше, а ширина полюса по крайней мере в два раза меньше, чем у полюсов переменной полярности, н ротор, несуший обмотку якоря, состояшую из диаиетрвльио расположенных секций с полюсным делением, равным полюсному делению полюсов постоянной полярности, замкнутых на ключи, управляюшие цепи которых соединены че рез пассивные электрические элементы с о расположенными нв роторе обмотками уп» равления, о т л и ч а ю ш и и с а тем, что, с целью повышения энергетических показателей и повышения равномерности врвшення, обмотки управления выполнены в вийе секций, оси которых совпадают с одЪми секций обмотки якоря, в число сек- . ций равно числу секций обмотки якоря, причем диаметрально расположенные сек ции обмоток управления соединены между собой своими одноименными зажимами, например концами, а другой зажим каждой секции соединен с одноименным ему зажимом диаметрально расположенной секции

657536 обмотки якоря и с управляюшими цепями ключа, связанного с секцией обмотки якоps, ось которой совпадает с осью данной секши обмотки управления.

Источники информации, принятые во внимание при експертиэе

1. Патент ФРГ No 1802353, кл. Н 02 К 29/04, 1973, 2. Авторское свидетельство СССР

% 368697, Н 02 К 29/00, 1970.

3. Патент ГЙР % 106748, 21 d 41, 1974.

Составитель А. Санталов

Редактор Л. Баглай Техред G. Андрейко Корректор Г. Назарова

Заказ 181М54 Тираж 856 Подл ис н ое

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4