RU2482591C1 - Three-phase high-speed valve-inductor motor with minimum noise, vibrations and pulsations of torque, method and device of control - Google Patents

Three-phase high-speed valve-inductor motor with minimum noise, vibrations and pulsations of torque, method and device of control Download PDF

Info

Publication number
RU2482591C1
RU2482591C1 RU2011149258A RU2011149258A RU2482591C1 RU 2482591 C1 RU2482591 C1 RU 2482591C1 RU 2011149258 A RU2011149258 A RU 2011149258A RU 2011149258 A RU2011149258 A RU 2011149258A RU 2482591 C1 RU2482591 C1 RU 2482591C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
rotor
poles
stator
currents
equal
Prior art date
Application number
RU2011149258A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Алексеевич Шабаев
Олег Валерьевич Кругликов
Яков Борисович Тубис
Original Assignee
Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский и Технологический Институт Электромашиностроения"
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский и Технологический Институт Электромашиностроения" filed Critical Открытое Акционерное Общество "Научно-Исследовательский Проектно-Конструкторский и Технологический Институт Электромашиностроения"
Application granted granted Critical
Publication of RU2482591C1 publication Critical patent/RU2482591C1/en

Links

Images

Abstract

FIELD: electricity.
SUBSTANCE: in a three-phase high-speed valve-inductor motor the number of rotor poles is equal to doubled number of stator pole pairs, a magnetic conductor of the motor has such configuration of the rotor and stator that provides for permanent value of derivative inductances of phase windings by the angle of rotor rotation, the sign of which changes periodically with the period of 360 electric degrees, and the period of derivative inductances of phase windings by the angle of rotor rotation is shifted by 120 electric degrees, motor phases are switched by currents of special shape, which does not have breaks of derivatives at currents that are not equal to zero and provides for absence of current in points, where break of derivatives inductances of phases takes place by the angle of rotor rotation, the shape of these currents is provided by the control circuit with the help of a relay-current method of control.
EFFECT: reduced losses in windings and a magnetic conductor under the same speed of rotation as in conventional valve-inductor motors, reduced noise and vibrations and increased uniformity of torque.
3 dwg

Description

Предлагаемое изобретение относится к электротехнике и предназначено для использования в электроприводах различных механизмов и исполнительных устройствах автоматических систем.The present invention relates to electrical engineering and is intended for use in electric drives of various mechanisms and actuators of automatic systems.

Известны многофазные вентильно-индукторные двигатели с прямыми полюсами ротора и статора и сосредоточенными обмотками, расположенными на полюсах статора [Кузнецов В.А., Кузьмичев В.А. Вентильно-индукторные двигатели. - М.: Издательство МЭИ, 2003. С.62]. В таких двигателях Z2=Z1±2, где Z2 - число полюсов ротора; Z1 - число полюсов статора, поэтому ротор вентильно-индукторного двигателя вращается с частотой, меньшей чем частота первой гармоники токов фаз

Figure 00000001
, где Ω - частота вращения ротора; ω - частота первой гармоники токов фаз.Known multiphase induction induction motors with straight poles of the rotor and stator and concentrated windings located on the poles of the stator [Kuznetsov VA, Kuzmichev VA Inductive induction motors. - M.: Publishing House MPEI, 2003. S. 62]. In such engines, Z 2 = Z 1 ± 2, where Z 2 is the number of poles of the rotor; Z 1 - the number of poles of the stator, therefore, the rotor of the valve-induction motor rotates with a frequency less than the frequency of the first harmonic of the phase currents
Figure 00000001
where Ω is the rotor speed; ω is the frequency of the first harmonic of the phase currents.

Фазы этих двигателей коммутируются напряжением при помощи полумостовых схем. В результате чего токи фаз становятся существенно нелинейными, в общем случае несинусоидальными и при разложении в ряд Фурье имеют в своем составе нулевую, первую и высшие гармоники [Кузнецов В.А., Кузьмичев В.А. Вентильно-индукторные двигатели. - М., Издательство МЭИ, 2003. С.10-19].The phases of these motors are voltage switched using half-bridge circuits. As a result, the phase currents become substantially nonlinear, in the general case non-sinusoidal, and when expanded in the Fourier series, they include zero, first and higher harmonics [V. Kuznetsov, V. A. Kuzmichev Inductive induction motors. - M., Publishing House MPEI, 2003. S.10-19].

Основным недостатком этого технического решения являются повышенный уровень шумов и вибраций, возникающих из-за резонансных явлений частей вентильно-индукторных двигателей при частотах первой и высших гармоник тока фаз [Шабаев В.А. Анализ источников шума вентильно-индукторного двигателя // Электротехника. 2005, №5. С.62]. Вторым источником шумов и вибраций являются ударные колебания частей вентильно-индукторных двигателей, возникающие благодаря наличию разрывов производных токов фаз и производных индуктивностей фаз по углу поворота ротора, если в этот момент токи фаз не равны нулю. Особенно сильно это проявляется, если эти разрывы совпадают по времени [Wu. С., Pollock С.Analysis and reduction of vibration and acoustic noise in the switches reluctance drive // IEEE transaction on industry application. - V.31. - 1995. - №1. - P.91-98].The main disadvantage of this technical solution is the increased level of noise and vibration arising due to the resonant phenomena of parts of valve-induction motors at frequencies of the first and higher harmonics of the phase current [Shabaev V.A. Analysis of noise sources of a valve-induction motor // Electrical Engineering. 2005, No. 5. P.62]. The second source of noise and vibration are shock vibrations of parts of valve-induction motors, arising due to the presence of discontinuities in the derivatives of phase currents and derivatives of phase inductances with respect to the angle of rotation of the rotor, if at this moment the phase currents are not equal to zero. This is especially pronounced if these gaps coincide in time [Wu. S., Pollock C. Analysis and reduction of vibration and acoustic noise in the switches reluctance drive // IEEE transaction on industry application. - V.31. - 1995. - No. 1. - P.91-98].

Вторым недостатком этого технического решения являются высокие пульсации момента [Кузнецов В.А., Кузьмичев В.А. Вентильно-индукторные двигатели. - М.: Издательство МЭИ, 2003. С.19-21].The second disadvantage of this technical solution is the high ripple of the moment [Kuznetsov VA, Kuzmichev VA Inductive induction motors. - M.: Publishing House MPEI, 2003. S.19-21].

Третьим недостатком этого технического решения являются большие потери мощности в магнитопроводе и обмотках вентильно-индукторных двигателей, которые возникают благодаря наличию токов Фуко, гистерезису и скин эффекту и особенно сильно проявляются при большом числе полюсов ротора и высоких частотах вращения.The third drawback of this technical solution is the large power losses in the magnetic circuit and the windings of the inductor motors, which occur due to the presence of Foucault currents, hysteresis and skin effect and are especially pronounced with a large number of rotor poles and high rotational speeds.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению являются реверсивные вентильно-индукторные двигатели с числом фаз, большим или равным трем, и двухполюсным ротором [Патент №2396674 РФ. / Шабаев В.А., Кругликов О.В., Тубис Я.Б. // БИ. 2010. №22].Closest to the proposed invention are reversible valve-induction motors with the number of phases greater than or equal to three and a bipolar rotor [Patent No. 2396674 of the Russian Federation. / Shabaev V.A., Kruglikov O.V., Tubis Ya.B. // BI. 2010. No. 22].

Основным недостатком этого технического решения является невозможность точного изготовления ротора, поверхности полюсов которого выполнены в виде пяти цилиндрических поверхностей одинакового радиуса, ось одной цилиндрической поверхности совпадает с осью ротора, а эта поверхность расположена в центральных частях полюсов ротора, угловая ширина этой поверхности в каждом полюсе ротора равна угловой ширине полюса статора, а оси четырех цилиндрических поверхностей с угловой шириной в два, два с половиной раза большей угловой ширины полюсного деления статора, не совпадают с осью ротора, которую невозможно выполнить при помощи обработки на токарном оборудовании.The main disadvantage of this technical solution is the impossibility of precise manufacture of the rotor, the pole surfaces of which are made in the form of five cylindrical surfaces of the same radius, the axis of one cylindrical surface coincides with the axis of the rotor, and this surface is located in the central parts of the rotor poles, the angular width of this surface at each pole of the rotor equal to the angular width of the stator pole, and the axis of four cylindrical surfaces with an angular width of two, two and a half times the angular width of the pole stator division, do not coincide with the axis of the rotor, which cannot be performed using processing on turning equipment.

Целями предлагаемого изобретения являются уменьшение уровня шумов, вибраций, пульсаций момента и уменьшение потерь мощности в магнитопроводе и обмотках при высоких частотах вращения.The objectives of the invention are to reduce the level of noise, vibration, ripple of the moment and reduce power loss in the magnetic circuit and windings at high speeds.

Поставленные цели достигается тем, что в известных трехфазных вентильно-индукторных двигателях, содержащих явнополюсные симметричные статор и ротор, оснащенный клювообразными полюсами с Z1=(2×3)p Z2=2p, где Z1 - число полюсов статора; Z2 - число полюсов ротора; p - число пар полюсов статора, p=1, 2, 4, 8……, угловая ширина полюсов статора равна угловой ширине межполюсного расстояния полюсов статора и ротора, угловая ширина полюсов ротора в пять раз больше угловой ширины межполюсного расстояния полюсов статора и ротора

Figure 00000002
, линейная ширина полюсов ротора в основании клювообразных выступов равна линейной ширине полюсов статора и равна половине расстояния от поверхности ротора до основания клювообразных полюсов
Figure 00000003
, а обмотки полюсов статора управляются тремя токами,This goal is achieved by the fact that in the well-known three-phase valve-induction motors containing explicitly symmetrical stator and rotor equipped with beak-shaped poles with Z 1 = (2 × 3) p Z 2 = 2p, where Z 1 is the number of stator poles; Z 2 is the number of poles of the rotor; p is the number of pairs of stator poles, p = 1, 2, 4, 8 ... ..., the angular width of the stator poles is equal to the angular width of the interpole distance of the poles of the stator and rotor, the angular width of the poles of the rotor is five times greater than the angular width of the pole poles of the stator and rotor
Figure 00000002
, the linear width of the rotor poles at the base of the bill-shaped protrusions is equal to the linear width of the stator poles and is equal to half the distance from the rotor surface to the base of the bill-shaped poles
Figure 00000003
, and the stator pole windings are controlled by three currents,

Figure 00000004
, при 0°<θ<60°, iA=Imax, при 60°<θ<120°,
Figure 00000005
, при 120°<θ<180° iA=0, при 180°<θ<360°,
Figure 00000006
, при 120°<θ<180°, iB=Imax, при 180°<θ<240°,
Figure 00000007
, при 240°<θ<300° iB=0, при 300°<θ<420°,
Figure 00000008
, при 240°<θ<300°, iC=Imax, при 300°<θ<360°,
Figure 00000009
, при 0°<θ<60° iC=0, при 60°<θ<240°; где iA, iB, iC - текущее значение токов соответствующих фаз; Imax - максимальное значение токов фаз; θ - угловое положение ротора в электрических градусах, которые формируются за счет датчиков токов фаз, датчика положения тока ротора при помощи релейно-токового способа управления.
Figure 00000004
, at 0 ° <θ <60 °, iA = I max , at 60 ° <θ <120 °,
Figure 00000005
, at 120 ° <θ <180 ° iA = 0, at 180 ° <θ <360 °,
Figure 00000006
, at 120 ° <θ <180 °, iB = I max , at 180 ° <θ <240 °,
Figure 00000007
, at 240 ° <θ <300 ° iB = 0, at 300 ° <θ <420 °,
Figure 00000008
, at 240 ° <θ <300 °, iC = I max , at 300 ° <θ <360 °,
Figure 00000009
, at 0 ° <θ <60 ° iC = 0, at 60 ° <θ <240 °; where iA, iB, iC is the current value of the currents of the corresponding phases; I max - the maximum value of the phase currents; θ is the angular position of the rotor in electrical degrees, which are formed by the sensors of the phase currents, the sensor of the position of the current of the rotor using the relay-current control method.

По сравнению с наиболее близким аналогичным техническим решением предлагаемое устройство имеет следующие новые признаки:Compared with the closest similar technical solution, the proposed device has the following new features:

- угловая ширина полюсов статора равна угловой ширине межполюсного расстояния полюсов статора и ротора, угловая ширина полюсов ротора в пять раз больше угловой ширины межполюсного расстояния полюсов статора и ротора

Figure 00000010
, линейная ширина полюсов ротора в основании клювообразных выступов равна линейной ширине полюсов статора и равна половине расстояния от поверхности ротора до основания клювообразных полюсов
Figure 00000011
- the angular width of the stator poles is equal to the angular width of the interpole distance of the stator and rotor poles, the angular width of the rotor poles is five times greater than the angular width of the poles of the stator and rotor poles
Figure 00000010
, the linear width of the rotor poles at the base of the bill-shaped protrusions is equal to the linear width of the stator poles and is equal to half the distance from the rotor surface to the base of the bill-shaped poles
Figure 00000011

- обмотки полюсов статора управляются тремя токами,

Figure 00000012
, при 0°<θ<60°, iA=Imax, при 60°<θ<120°,
Figure 00000013
, при 120°<θ<180° iA=0, при 180°<θ<360°,
Figure 00000014
, при 120°<θ<180°, iB=Imax, при 180°<θ<240°,
Figure 00000015
, при 240°<θ<300° iB=0, при 300°<θ<420°,
Figure 00000016
, при 240°<θ<300°, iC=Imax, при 300°<θ<360°,
Figure 00000017
, при 0°<θ<60° iC=0 при 60°<θ<240°;- the stator pole windings are controlled by three currents,
Figure 00000012
, at 0 ° <θ <60 °, iA = I max , at 60 ° <θ <120 °,
Figure 00000013
, at 120 ° <θ <180 ° iA = 0, at 180 ° <θ <360 °,
Figure 00000014
, at 120 ° <θ <180 °, iB = I max , at 180 ° <θ <240 °,
Figure 00000015
, at 240 ° <θ <300 ° iB = 0, at 300 ° <θ <420 °,
Figure 00000016
, at 240 ° <θ <300 °, iC = I max , at 300 ° <θ <360 °,
Figure 00000017
, at 0 ° <θ <60 ° iC = 0 at 60 ° <θ <240 °;

- текущие значения токов фаз формируются за счет датчиков токов фаз, датчика положения тока ротора при помощи релейно-токового способа управления.- current values of phase currents are formed by phase current sensors, rotor current position sensor using a relay-current control method.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует требованию «новизна».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "novelty."

При реализации предлагаемого изобретения уменьшаются потери мощности в магнитопроводе и обмотках при той же скорости вращения, что и у прототипа, уменьшаются шумы и вибрации вентильно-индукторного двигателя за счет отсутствия разрывов производных токов при текущих значениях токов, не равных нулю, и уменьшаются пульсации момента за счет того, что при такой форме тока и соотношениях угловой ширины полюсов и межполюсных расстояний ротора и статора, определяющих производные индуктивностей фаз по углу поворота ротора, вращающий момент на валу становится постоянным и не зависит от углового положения ротора.When implementing the invention, power losses in the magnetic circuit and windings are reduced at the same rotation speed as the prototype, noise and vibration of the valve-induction motor are reduced due to the absence of discontinuities in the derivative currents at current values of currents that are not equal to zero, and the ripple moment for due to the fact that with this current shape and the ratios of the angular width of the poles and the interpolar distances of the rotor and stator, which determine the derivatives of the phase inductances with respect to the angle of rotation of the rotor, the torque is in lu becomes constant and does not depend on the angular position of the rotor.

Следовательно, заявленное техническое решение соответствует требованию «положительный эффект».Therefore, the claimed technical solution meets the requirement of "positive effect".

По каждому отличительному признаку проведен поиск известных технических решений в области электротехники, электропривода и электродвигателей.For each distinguishing feature, a search is made for well-known technical solutions in the field of electrical engineering, electric drives and electric motors.

В трехфазных вентильно-индукторных двигателях, содержащих явнополюсные симметричные статор и ротор, оснащенный клювообразными полюсами с Z1=(2×3)p Z2=2p, угловая ширина полюсов статора которых равна угловой ширине межполюсного расстояния полюсов статора и ротора, угловая ширина полюсов ротора в пять раз больше угловой ширины межполюсного расстояния полюсов статора и ротора

Figure 00000018
, линейная ширина полюсов ротора в основании клювообразных выступов равна линейной ширине полюсов статора и равна половине расстояния от поверхности ротора до основания клювообразных полюсов
Figure 00000019
, a обмотки полюсов статора питаются тремя токами,
Figure 00000020
, при 0°<θ<60°, iA=Imax, при 60°<θ<120°,
Figure 00000021
, при 120°<θ<180° iA=0, при 180°<θ<360°,
Figure 00000022
, при 120°<θ<180°, iB=Imax, при 180°<θ<240°,
Figure 00000023
, при 240°<θ<300° iB=0, при 300°<θ<420°,
Figure 00000024
, при 240°<θ<300°, iC=Imax, при 300°<θ<360°,
Figure 00000025
, при 0°<θ<60° iC=0 при 60°<θ<240°, которые формируются за счет датчиков токов фаз, датчика положения ротора при помощи релейно-токового способа управления, в известных технических решениях не обнаружено.In three-phase induction induction motors containing explicitly symmetrical stator and rotor equipped with beak-shaped poles with Z 1 = (2 × 3) p Z 2 = 2p, the angular width of the stator poles of which is equal to the angular width of the interpole distance of the stator and rotor poles, the angular width of the poles the rotor is five times the angular width of the interpolar distance of the poles of the stator and rotor
Figure 00000018
, the linear width of the rotor poles at the base of the bill-shaped protrusions is equal to the linear width of the stator poles and is equal to half the distance from the rotor surface to the base of the bill-shaped poles
Figure 00000019
, a the stator pole windings are powered by three currents,
Figure 00000020
, at 0 ° <θ <60 °, iA = I max , at 60 ° <θ <120 °,
Figure 00000021
, at 120 ° <θ <180 ° iA = 0, at 180 ° <θ <360 °,
Figure 00000022
, at 120 ° <θ <180 °, iB = I max , at 180 ° <θ <240 °,
Figure 00000023
, at 240 ° <θ <300 ° iB = 0, at 300 ° <θ <420 °,
Figure 00000024
, at 240 ° <θ <300 °, iC = I max , at 300 ° <θ <360 °,
Figure 00000025
, at 0 ° <θ <60 ° iC = 0 at 60 ° <θ <240 °, which are formed by phase current sensors, the rotor position sensor using the relay-current control method, is not found in the known technical solutions.

Таким образом, указанные признаки обеспечивают заявленному техническому решению соответствие требованию «существенные отличия».Thus, these features provide the claimed technical solution according to the requirement of "significant differences".

Сущность предлагаемого изобретения поясняется чертежами. На фиг.1 приведен трехфазный вентильно-индукторный двигатель с минимальными шумами, вибрациями и пульсациями момента, с 6 полюсами статора и 4 полюсами ротора. На фиг.1 обозначено: 1 - полюс статора; 2 - полюс ротора; 3 - обмотка полюса статора; 4 - вал; A-C - полюса статора, оснащенные обмотками соответствующих фаз; αпр - угловой размер полюса ротора; αпс - угловой размер полюса статора; αмр - угловой размер межполюсного расстояния ротора; αмс - угловой размер межполюсного расстояния статора; lпс - линейная ширина полюсов статора; lпр - линейная ширина полюсов ротора в основании клювообразных выступов l-ок расстояние от поверхности ротора до основания клювообразных полюсов. В данном двигателе

Figure 00000026
The essence of the invention is illustrated by drawings. Figure 1 shows a three-phase valve-induction motor with minimal noise, vibration and pulsation of the moment, with 6 poles of the stator and 4 poles of the rotor. In figure 1 is indicated: 1 - pole of the stator; 2 - pole of the rotor; 3 - stator pole winding; 4 - shaft; AC - stator poles equipped with windings of the corresponding phases; α CR - the angular size of the pole of the rotor; α ps is the angular size of the stator pole; α Mr - the angular size of the interpolar distance of the rotor; α ms - the angular size of the pole distance of the stator; l ps is the linear width of the stator poles; l CR - the linear width of the poles of the rotor at the base of the bill-shaped protrusions l- ok the distance from the surface of the rotor to the base of the bill-shaped poles. In this engine
Figure 00000026

На фиг.2 приведены диаграммы работы трехфазного вентильно-индукторного двигателя с минимальными шумами, вибрациями и пульсациями момента. На фиг.2 обозначено: θ=0°…360° - угловое положение ротора относительно статора, в электрических градусах; iA, iB, iC - текущие значения токов соответствующих фаз; (iA)2, (iB)2, (iC)2 - текущие значения токов соответствующих фаз в квадрате; LA, LB, LC - индуктивности соответствующих фаз в зависимости от углового положения ротора; Lmax, Lmin - максимальные и минимальные значения индуктивностей фаз;

Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
- производные индуктивностей фаз по углу поворота ротора; MA(t):=dLA(t)0,5(IA(t))2 - крутящий момент на валу двигателя, создаваемый фазой А; МА+MB+МС - суммарный крутящий момент на валу двигателя, создаваемый фазами А, В С.Figure 2 shows the operation diagrams of a three-phase valve-induction motor with minimal noise, vibration and ripple of the moment. Figure 2 indicates: θ = 0 ° ... 360 ° - the angular position of the rotor relative to the stator, in electrical degrees; iA, iB, iC - current values of currents of the corresponding phases; (iA) 2 , (iB) 2 , (iC) 2 - current values of currents of the corresponding phases in a square; LA, LB, LC - inductances of the corresponding phases depending on the angular position of the rotor; L max , L min - the maximum and minimum values of the phase inductances;
Figure 00000027
,
Figure 00000028
,
Figure 00000029
- derivatives of phase inductances with respect to the angle of rotation of the rotor; MA (t): = dLA (t) 0.5 (IA (t)) 2 - torque on the motor shaft created by phase A; MA + MB + MS - the total torque on the motor shaft created by phases A, B C.

На фиг.3 приведена структурная схема регулятора момента трехфазного вентильно-индукторного двигателя с минимальными шумами, вибрациями и пульсациями момента. На фиг.3 обозначено: R - резистор, задающий амплитуду и направление вращения вектора заданного тока; +U, -U - напряжения питания резистора, задающего амплитуду и направление вращения вектора заданного тока; Iз - заданный вектор тока; БИП - блок изменения полярности; БВМ - блок выделения модуля (линейный выпрямитель); ЦАПА, ЦАПВ, ЦАПС - цифроаналоговые преобразователи соответствующих фаз; ПЗУА, ПЗУВ, ПЗУС - постоянные запоминающие устройства соответствующих фаз; ДП - датчик положения ротора вентильно-индукторного двигателя; БСА, БСВ, БСС - блоки сравнения текущих значений заданных токов и токов обмоток соответствующих фаз; iA, iB, iC - текущие значения токов обмоток соответствующих фаз; K1-K6 - компараторы с гистерезисом; VT1-VT6 - силовые транзисторы; K-7 -компаратор направления момента; VD1-VD6 - силовые диоды; ДТ1-ДТ4 - датчики тока; Е - источник постоянного напряжения; С - конденсатор источника постоянного напряжения; LA-LC - индуктивности соответствующих фаз; БВМ - блок выделения модуля.Figure 3 shows the structural diagram of the torque regulator of a three-phase valve-induction motor with minimal noise, vibration and pulsation of the moment. Figure 3 indicates: R is a resistor that sets the amplitude and direction of rotation of the vector of a given current; + U, -U - supply voltage of the resistor that sets the amplitude and direction of rotation of the vector of a given current; I s - a given vector of current; BIP - polarity reversal block; BVM - module separation unit (linear rectifier); DAC, DAC, DAC - digital-to-analog converters of the corresponding phases; PZUA, PZUV, PZUS - read-only memory devices of the corresponding phases; DP - the position sensor of the rotor of the induction motor; BSA, BSV, BSS - blocks comparing the current values of the set currents and currents of the windings of the corresponding phases; i A , i B , i C - current values of the winding currents of the corresponding phases; K1-K6 - comparators with hysteresis; VT1-VT6 - power transistors; K-7 - moment direction comparator; VD1-VD6 - power diodes; DT1-DT4 - current sensors; E is a constant voltage source; C is a capacitor of a constant voltage source; L A -L C are the inductances of the corresponding phases; BVM - module allocation unit.

Регулятор момента трехфазного вентильно-индукторного двигателя работает следующим образом. Резистором R задается амплитуда и полярность вектора тока Iз. Сигнал, пропорциональный Iз, подается на вход БВМ, с выхода которого сигналы подаются на аналоговые входы ЦАПА, ЦАПВ и ЦАПС. Сигнал, пропорциональный Iз, подается и на вход K7, который определяет направление вращающего момента в зависимости от полярности Iз, на вторые входы ЦАПА, ЦАПВ и ЦАПС подаются коды с выходов ПЗУА, ПЗУВ, ПЗУС, входы которых соединены с выходами датчика положения ротора ДП и выходом компаратора K7. На выходах ЦАПА, ЦАПВ и ЦАПС формируются сигналы, пропорциональные заданным токам фаз (в соответствии с фиг.2), эти сигналы подаются на входы БСА, БСВ и БСС, на другие входы которых подаются сигналы, пропорциональные текущим значениям токов iA, iB, iC, а разности сигналов, пропорциональных заданным токам и текущим значениям токов фаз, подаются на входы компараторов K1-K6, выходы которых подсоединены к базам соответствующих транзисторов и включают и выключают их, регулируя среднее значение токов iA, iB, iC в соответствии с заданными значениями. Момент, который развивает каждая фаза, равен

Figure 00000030
. При конфигурации вентильно-индукторных двигателей, показанных на фиг.1, индуктивность каждой фазы двигателя в процессе вращения увеличивается и уменьшается линейно пропорционально углу поворота ротора с периодом 360 электрических градусов и со сдвигом 120 электрических градусов (как показано на фиг.2), поэтому функция
Figure 00000031
постоянна по амплитуде, но периодически меняет свой знак через 180 электрических градусов, а периоды
Figure 00000032
сдвинуты на 120 электрических градусов. Ток фазы А, квадрат тока фазы А и
Figure 00000033
, при 120°>θ>60° - постоянны и имеют положительный знак, поэтому и момент, развиваемый этой фазой
Figure 00000034
- постоянен, имеет положительный знак и
Figure 00000035
При 60°>θ>0°
Figure 00000036
, а
Figure 00000037
, так как
Figure 00000038
, то
Figure 00000039
, аналогичные вычисления можно провести для 360°>θ>0° и везде момент будет иметь постоянное значение, а уменьшение шумов и вибраций обеспечивается тем, что разрыв производных индуктивностей фаз по углу поворота ротора происходит при токах этих фаз, равных нулю.The torque regulator three-phase valve-induction motor operates as follows. The resistor R sets the amplitude and polarity of the current vector I s . A signal proportional to I s is fed to the input of the computer, from the output of which the signals are fed to the analog inputs of the DAC, DAC, and DAC. A signal proportional to I s is applied to input K7, which determines the direction of the torque depending on the polarity of I s , codes from the outputs of the ROM, ROM, ROM, the inputs of which are connected to the outputs of the rotor position sensor are supplied to the second inputs of the DAC, DAC, and DAC. DP and the output of the comparator K7. At the outputs of the DAC, DAC, and DACS, signals proportional to the given phase currents are formed (in accordance with figure 2), these signals are fed to the inputs of the BSA, BSV and BSS, the other inputs of which are proportional to the current values of the currents i A , i B , i C , and the differences of the signals proportional to the set currents and current values of the phase currents are fed to the inputs of the comparators K1-K6, the outputs of which are connected to the bases of the corresponding transistors and turn them on and off, adjusting the average value of the currents i A , i B , i C according to the set values. The moment that each phase develops is equal to
Figure 00000030
. When the configuration of the valve-induction motors shown in Fig. 1, the inductance of each phase of the motor during rotation increases and decreases linearly in proportion to the angle of rotation of the rotor with a period of 360 electrical degrees and with a shift of 120 electrical degrees (as shown in figure 2), therefore, the function
Figure 00000031
constant in amplitude, but periodically changes its sign through 180 electrical degrees, and periods
Figure 00000032
shifted by 120 electrical degrees. Phase A current, phase A current squared, and
Figure 00000033
, at 120 °>θ> 60 ° - are constant and have a positive sign, therefore, the moment developed by this phase
Figure 00000034
- constant, has a positive sign and
Figure 00000035
At 60 °>θ> 0 °
Figure 00000036
, but
Figure 00000037
, as
Figure 00000038
then
Figure 00000039
, similar calculations can be performed for 360 °>θ> 0 ° and everywhere the moment will have a constant value, and the reduction in noise and vibration is ensured by the fact that the derivatives of the phase inductances with respect to the angle of rotation of the rotor break at currents of these phases equal to zero.

Claims (1)

Трехфазный вентильно-индукторный двигатель, содержащий явнополюсные симметричные статор и ротор, оснащенный клювообразными полюсами с Z1=(2×3)p, Z2=2р, где Z1 - число полюсов статора; Z2 - число полюсов ротора; р - число пар полюсов статора, р=1, 2, 4, 8……, с угловой шириной полюсов статора, равной угловой ширине межполюсного расстояния полюсов статора и ротора, угловой шириной полюсов ротора, в пять раз большей угловой ширины межполюсного расстояния полюсов статора и ротора
Figure 00000040
, линейной шириной полюсов ротора в основании клювообразных выступов, равной линейной ширине полюсов статора и равной половине расстояния от поверхности ротора до основания клювообразных полюсов
Figure 00000041
, обмотки полюсов статора которого питаются тремя токами,
Figure 00000042
, при 0°<θ<60°, iA=Imax, при 60°<θ<120°,
Figure 00000043
, при 120°<θ<180°, iA=0, при 180°<θ<360°,
Figure 00000044
, при 120°<θ<180°, iB=Imax, при 180°<θ<240°,
Figure 00000045
, при 240°<θ<300°, iB=0, при 300°<θ<420°,
Figure 00000046
, при 240°<θ<300°, iC=Imax, при 300°<θ<360°,
Figure 00000047
, при 0°<θ<60°, iC=0, при 60°<θ<240°,
где iA, iB, iC - текущее значение токов соответствующих фаз, которые формируются за счет датчиков токов фаз, датчика положения тока ротора при помощи релейно-токового способа управления. A three-phase induction induction motor motor containing explicitly polarized stator and rotor equipped with beak-shaped poles with Z 1 = (2 × 3) p, Z 2 = 2р, where Z 1 is the number of stator poles; Z 2 is the number of poles of the rotor; p is the number of pairs of stator poles, p = 1, 2, 4, 8 ... ..., with an angular width of the stator poles equal to the angular width of the interpolar distance of the poles of the stator and rotor, the angular width of the poles of the rotor, five times the angular width of the interpolar distance of the stator poles and rotor
Figure 00000040
, the linear width of the rotor poles at the base of the bill-shaped protrusions, equal to the linear width of the stator poles and equal to half the distance from the rotor surface to the base of the beak-shaped poles
Figure 00000041
, the stator poles of which are powered by three currents,
Figure 00000042
, at 0 ° <θ <60 °, iA = I max , at 60 ° <θ <120 °,
Figure 00000043
, at 120 ° <θ <180 °, iA = 0, at 180 ° <θ <360 °,
Figure 00000044
, at 120 ° <θ <180 °, iB = I max , at 180 ° <θ <240 °,
Figure 00000045
, at 240 ° <θ <300 °, iB = 0, at 300 ° <θ <420 °,
Figure 00000046
, at 240 ° <θ <300 °, iC = I max , at 300 ° <θ <360 °,
Figure 00000047
, at 0 ° <θ <60 °, iC = 0, at 60 ° <θ <240 °,
where iA, iB, iC is the current value of the currents of the corresponding phases, which are formed by the sensors of the currents of the phases, the position sensor of the rotor current using the relay-current control method.
RU2011149258A 2011-12-02 Three-phase high-speed valve-inductor motor with minimum noise, vibrations and pulsations of torque, method and device of control RU2482591C1 (en)

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2482591C1 true RU2482591C1 (en) 2013-05-20

Family

ID=

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU189962U1 (en) * 2018-12-24 2019-06-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" HIGH TURN INDUCTED MOTOR

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU189962U1 (en) * 2018-12-24 2019-06-13 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" HIGH TURN INDUCTED MOTOR

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9231513B2 (en) Electric motor system
US20130334937A1 (en) Rotary electric machine driving system
US20150364978A1 (en) Electric Machine
EP1206028A3 (en) Driving apparatus, power output apparatus, and control method
US9762156B2 (en) Control apparatus for rotating electric machine
US20150008777A1 (en) Synchronous electric machine
JP2006522578A (en) Synchronous electric machine having one stator and at least one rotor and related control device
CN104158376B (en) A kind of brushed DC motor that can reduce electro-magnetic exciting force
US20150155761A1 (en) Electronically Commutated Electromagnetic Apparatus
US6465973B1 (en) Permanent magnet 2-phase DC brushless motor
US20120249034A1 (en) Position sensing circuit for brushless motors
CN104716808A (en) Multiphase electro-magnetic synchronous motor
RU2482591C1 (en) Three-phase high-speed valve-inductor motor with minimum noise, vibrations and pulsations of torque, method and device of control
EP3465905B1 (en) Brushless electrical machine
RU2482590C1 (en) Three-phase valve-inductor motor with minimum noise, vibrations and pulsations of torque, method and device of control
JP6750364B2 (en) Rotation angle estimation device for rotating electric machine
RU2426211C1 (en) Mechatronic system with six-phase valve-inductor motor
Zhao et al. Sensorless control of doubly salient electromagnetic machine based on coordinate transformation
CN211321250U (en) Alternating motor
JP6286115B2 (en) Structure of stator of rotating electrical machine
RU2368053C1 (en) High-speed diode-induction two-phase nonreversible motor
RU2483416C1 (en) Six-phase valve-inductor motor with minimum noise, vibrations and pulsations of torque, method and device of control
KR20160097645A (en) Brushless direct current motor type inverter driving circuit
RU2279173C2 (en) Inductor engine (variants)
Jiang et al. Comparison between Conventional and Novel Self-excited Synchronous Motors