SU304892A1 - Бесколлекторный синхронизированный электродвигатель посто нного тока - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к синхронизированным двигател м посто нного тока с бесконтактным коммутатором.

Известны бесколлекторные синхронизированные электродвигатели посто нного тока со стабилизацией скорости вращени , построенные на импульсном воздействии управл ющих сигналов на входные цепи бесконтактного коммутатора. При этом датчиком управлени  сигналов служит таходатчик (синхронный или гистерезисный), обеспечивающий обратную св зь по скорости вращени .

Эти двигатели характеризуютс  недостаточно высокой степенью стабилизации скорости вращени  при изменении напр жени  питани  и температуры окружающей среды.

Цель изобретени  - повыщение точности синхронизации скорости вращени  и упрощение электродвигател . Достигаетс  она тем, что гистерезисна  машина подключена к источнику заданной частоты, а датчик положени  размещен на валу ротора и св зан с ротором через синхронную муфту.

На фиг. 1 изображена схема описываемого электродвигател ; на фиг. 2 - механические характеристики соответственно синхронной муфты и гистерезисной машины; на фиг. 3 - зависимость момента электродвигател  от угла в при посто нной скорости вращени ;

на фиг. 4 - механическа  характеристика электродвигател .

Обмотка статора гистерезисной машины I подключена к бесконтактному преобразователю 2 посто нного тока в переменный с заданной частотой.

Ротор датчика полжени  3 и ротор 4 гистерезисной машины св заны с ротором 5 двигател  синхронной муфтой 6. Обмотка 7 двигател  подключена к полупроводниковому коммутатору 8, управл емому датчиком 3 положени  ротора.

Синхронна  муфта 6 может быть любого типа: магнитоэлектрической, реактивной, индукториой и т. п.; может быть выполнена из эластичного материала или пружинной. Гистерезисна  машина может быть однофазной, двухфазной, трехфазной и т. д.

Статор двигател  представл ет собой обычный статор машины переменного тока, ротор выполнен в виде магнита-звездочки; иа валу 9 двигател  расположен один из элементов синхронной магнитоэлектрической муфты с радиальным расположением посто нных магнитов - внутренний посто нный магнит 10.

Внешний кольцевой посто нный магнит 11 муфты расположен на валу 12. На этом же валу наход тс  датчик положени  3 и ротор гистерезисной машины.

Соотношение механических (моментных) характеристик синхронной муфты гистерезисной машины выбрано таким, что ее вращающий момент больше вращающего момента гиетерезисной машины в двигательном режнме и меньще вращающего момеита последней в генераторном режиме.

На фиг. 2 представлеиы механические характеристики синхронной муфты (крива  1) и гиетерезисной машины в однофазном (крива  II) и трехфазном {крива  III) режимах.

Разница максимальных синхронных моментов в обычных гистерезисиых машинах в двигательном и генераторном режимах тем больше, чем меньше мощность машииы и, следовательно, больще относительна  величина иотерь в меди обмотки статора.

Синхронна  муфта обесиечивает такое взаимное ноложенне ротора двигател  и ротора д,атчика иоложеии , при котором в момеит включени  бесконтактного коммутатора возникает вращающий момент бесколлекторного электродвигател  от взаимодействи  магиитиых потоков статора и ротора.

Дл  обратной св зи по скорости двигателю необходимо сохранение «жесткой (в пределах сиихроииого угла поворота муфты) св зи роторов двигател  и датчика положени .

Параметры синхронной муфты выбраны такими, чтобы не происходило ее срывов в любом возможном режиме работы.

Наиболее опасеп режим пуска двигател , так как при этом ротор электродвигател  рывком через муфту увлекает роторы датчика положени  и гиетерезисной машины. Последние могут быть конструктивно выполнены малоинерцнонными, что не увеличивает иеоб.ходимого максимального статического момеита муфты и ее размеров.

Как видно из кривой (на фиг. 3), при незиачителыюм изменении угла в значительно измен етс  момент, развиваемый двигателем при поето нной скорости вращени . Это свойство бесколлекторных двигателей посто нного тока удобно дл  регулировани  величииы вращающих .моментов при л-иост).

Реальиа  гистерезисна  машина в однофазном и трехфазном характеризуетс  большим различием максимальных моментов в генераторном и двигательном режимах; при этом пространственный синхронный угол измен етс  в пределах 90°.

Синхронна  муфта характеризуетс  пространственным углом сдвига 0 180°.

Предлагаемый двигатель работает следующим образом.

При включении в сеть поето нного тока двигатель разгон етс  до синхронной скорости (соответствующей частоте напр жени  на обмотках гиетерезисной машины) как обычный бесколлекторный двигатель посто нного тока (фиг. 4). Обмотки двигател  иереключаютс  бесконтактным коммутатором по сигналам датчика иоложени , ротор которого вращаетс  синхронно с ротором бесколлекторпого двигател  благодар  тому, что момент синхронной муфты преодолевает моменты трени  в подшипниках и динамический мо.мент (обусловленный инерционностью) обП1 ,его вала с роторами датчика положени  и гиетерезисной машины.

При достижении синхронной скорости ротор бесколлекторного двигател  нод действием избыточного динамического момента нри запуске двигателей без нагрузки стремитс  развить скорость соответствующую скорости

холоетого хода (фиг. 4), увлека  за собой иосредством синхронной муфты и ротор датчика положени . Одиако ио мере вхождени  ротора гиетерезисной мащины во все больщий угол рассогласовани  соответственно

увеличиваетс  развиваемый ею тормозной (генераторный) момент, что, в свою очередь, увеличивает угол 8 (положительные значени )-угол рассогласовани  бесконтактного двигател  и датчика положени . Бесколлекторный двигатель резко уменьшает свой момент , который в случае большого момента ииерции ротора и вращающихс  с ним узлов нагрузочного механизма (при запуске под нагрузкой) может на некоторый момент получить даже отрицательное значение (фиг. 3).

Возиикает быстро затухающий переходной режим работы системы, в конце которого ротор датчика ноложени  занимает положение,

соответствующее значению угла Э, при котором бесколлекторный двигатель развивает момент, преодолевающий момент потерь холостого хода (см. фиг. 3 и 4). В аналогичном режиме двигатель работает

и ири пуске иод нагрузкой. В этом случае он развивает момент, преодолевающий момеит нагрузки.

При увеличении момента нагрузки на валу сверх максимального момента Мс макс,

развиваемого бесколлекторпым двигателем при синхронной скорости (фиг. 4), синхронизированный двигатель работает следующим образом.

При увеличении иагруЗКИ Мпагр М ,,,акс РОтор двигател  увлекает за собой через синхронную муфту ротор датчика положени . Так как момент гиетерезиеной машины в двигательном режиме мепьще момента синхронной муфты (см. фиг. 2), то общий вал с роторами датчика положени  и гистерезисиой машипы синхроиио с ротором бесконтактной машины уменьшает скорость, развива  электромагиитиый момент подобно обычному бесколлекторному двигателю посто нного тока.

Следовательно, предлагаемый еинхронизированный двигатель посто иного тока с бесконтактным коммутатором обладает пусковыми свойствами обычного двигател  посто нного тока. Это  вл етс  одним из важных

Предмет изобретени 

Бесколлекторный синхроннзированный электродвигатель посто нного тока, содержащий датчик положени  ротора, управл ющий полупроводниковым коммутатором, и дополнительную гистерезисную машину, отличающийс  тем, что, с целью повыщени  точности синхронизации и упрощени  схемы, гистерезисна  машина подключена к источнику заданной частоты и на роторе этой машины, св занной с валом электродвигател  через синхронную муфту, расположен датчик положени  ротора.

Фиг.

oS/fliUH

Пс

О Фиг. 2

-f

fJ3 3