Claims (2)
Дл достижени этого в известный бесконтактный электродвигатель посто нного тока, содержащий ст-атор с расположенной на нем многофазной обмоткой, кажда фаза которой включена в одну из диагоналей моста, каждое плечо которого образовано параллельно соединенными транзистором и диодом, и датчик положени ротора, соответствующие выходы которого подключены к управл ющим входам транзисторов плеч моста, подключенным к началам фаз многофазной обмотки, введены последовательно соединенные датчики средней частоты вращени , пороговое устройство и инвертирующа цепь, по два в каждой фазе последовательно соединенных силовых транзистора , включённых во вторую диагональ моста , параллельно каждому из которых включены последовательно соединенные диод и стабилитрон, а управл ющие входы силовых транзисторов подключены к соответствующим выходам датчика положени ротора через реле, управл ющие входы которых подключены к выходу порогового устройства , последовательно соединенные второе пороговое устройство и реле отключени , управл ющий вход которого соединен с выходом инвертирующей цепи, датчик положени ротора подключен к источнику питани через блок отключени , управл ющий вход которого соединен с выходом реле отключени , втора диагональ моста подключена к источнику питани через датчик тока, выход которого соединен с входом второго пороговего устройства, на статоре двигател расположена соосно первой втора многофазна обмотка, конец каждой фазы которой подключен к точке соединени между собой силовых транзисторов, а начало подключено к концу соответствующей фазы первой многофазной обмотки, причем управл ющие входы транзисторов плеч моста, подключенньГх к концам фаз первой многофазной обмотки , соединены с соответствующими выходами датчика положени ротора через реле, управл ющие входы которых подключены к выходу инвертирующей цепи. На фиг. 1 представлена функциональна схема устройства; на фиг. 2 - его механическа характеристика. На фиг. 1:1 - фаза первой многофазной обмотки; 2 - фаза второй многофазной обмотки; 3 - датчик тока; 4 - второе пороговое устройство; 5 - реле отключени ; 6 - блок отключени ; 7 - датчик положени ротора; 8, 9, 10, 11 - реле; 12 - датчик средней частоты вращени ; 13 - пороговое устройство; 14 - инвертирующа цепь; 15, 16, 17, 18 - транзисторы плеч моста; 19, 20, 21, 22 - диоды плеч моста; 23, 24 - силовые транзисторы; 25, 26 - диоды; 27, 28 - стабилитроны. Датчик 7 положени ротора имеет выходы 29-31, число которых равно числу фаз обмотки кор . На фиг. 1 статор двигател не показан. Кроме того, представлена лищь одна фаза двигател , так как; другие фазы идентичны данной. Элементы, относ щиес к данной фазе, ограничены щтрих-пунктирной линией . На фиг. 2: п - частота вращени ; М - момент нагрузки на валу; , Mg MC.- величины момента нагрузки в соответствующих точках механической характеристики, близкой к линии равной мощности; Пд, ng, Пе-частота вращени вала двигател в соответствующих точках механической характеристики; Мп - пусковой момент; По - частота холостого хода; УН-напр жение источника питани . Фаза многофазной обмотки 1 включена в одну из диагоналей моста, каждое плечо которого образовано одним из транзисторов 15-18 и соответственно одним из диодов 19-22, включенными параллельно. В другую диагональ моста включены последовательно соединенные силовые транзисторы 23 и 24, параллельно каждому из которых включены последовательно соединенные диод и стабилитрон. На статоре двигател соосно с первой обмоткой 1 расположена втора многофазна обмотка 2, начало HI каждой фазы которой подключено к концу Kj соответствующей фазы первой многофазной обмотки 1, а конец К г фазы второй многофазной обмотки 2 подключен к точке соединени между собой силовых транзисторов 23 и 24. Втора диагональ моста каждой фазы подключена к источнику питани через датчик тока 3, выход которого подключен через последовательно соединенные второе пороговое устройство 4 и реле отключени 5 к управл ющему входу блока отключени 6, включенного в цепь питани датчика 7 положени ротора. Выход 29 (дл первой фазы; см. фиг. 1) датчики 7 положени ротора подключен к управл ющим входам транзисторов 15 и 16. Управл ющие входы транзисторов 17, 18, 23, 24 через реле 8, 9, 10, 11 подключены к выходу 29 датчика 7 положени ротора. Выход датчика 12 средней частоты вращени через последовательно соединенные пороговое устройство 13 и инвертирующую цеПь 14 подключен к управл ющим входам реле 8, 9 и реле откл|6чени 5. Выход порогового устройства 13 подключен также к управл ющим входам реле 10 и 11. Другие выходы датчика 7 положени ротора подключаютс к соответствующим управл ющим входам транзисторов в других фазах, выполненных идентично фазе, представленной на фиг. 1, где пунктиром выделены элементы, относ щиес к одной фазе. Элементы 3, 4, 5, 6, 7, 12, 13, 14 вл ютс общими дл всех фаз. Работает устройство следующим обраПороговое устройство 4 установкой напр жени Ui настраиваетс на величину тока в двигателе при моменте нагрузки на валу Ма- Пороговое устройство 13 установ напр жени U настраиваетс на величину сигнала с датчика 12 средней частоты вращени , соответствующего частоте вращени ng. Величина напр жени U| и U выбираетс таким образом, чтобы выполн лось условие M.fng const. Исходное состо ние элементов схемы при пуске двигател : реле 5, 8, 9 нормально разомкнуты , реле 10, 11 нормально замкнуты. При подаче напр жени питани двигатель начинает разгон тьс по естественной механи ческой характеристике на участке (фиг. 2), крутизна которой определ етс параметрами включенных последовательно обмоток 1 и To achieve this, a known contactless DC motor containing a st-ator with a multi-phase winding located on it, each phase of which is included in one of the bridge diagonals, each arm of which is formed in parallel by a connected transistor and a diode, and a rotor position sensor, the corresponding outputs of which connected to the control inputs of the transistors of the shoulders of the bridge, connected to the beginnings of the phases of the multiphase winding, serially connected sensors of average rotational speed are introduced, the threshold arrangement A power and inverting circuit, two in each phase of series-connected power transistors, connected to the second diagonal of the bridge, parallel to each of which are connected a series-connected diode and a zener diode, and the control inputs of the power transistors are connected to the corresponding outputs of the rotor position sensor via relays that control the inputs of which are connected to the output of the threshold device, a second threshold device connected in series and a relay disconnecting, the control input of which is connected to the output of the The certifying circuit, the rotor position sensor is connected to the power source through a shutdown unit, the control input of which is connected to the output of the shutdown relay, the second bridge diagonal is connected to the power source through a current sensor, the output of which is connected to the input of the second threshold device, on the stator of the engine is coaxially first the second multi-phase winding, the end of each phase of which is connected to the connection point between the power transistors, and the beginning is connected to the end of the corresponding phase of the first multi-phase winding, than the control inputs of the transistors of the bridge arms, the ends podklyuchennGh phases of the first polyphase winding connected to the respective rotor position sensor outputs through relay control inputs of which are connected to the output of the inverter circuit. FIG. 1 shows a functional diagram of the device; in fig. 2 - its mechanical characteristic. FIG. 1: 1 - phase of the first multi-phase winding; 2 - the phase of the second multi-phase winding; 3 - current sensor; 4 - the second threshold device; 5 - relay off; 6 is a shutdown unit; 7 - rotor position sensor; 8, 9, 10, 11 - relay; 12 — medium speed sensor; 13 - threshold device; 14 - inverting circuit; 15, 16, 17, 18 - bridge shoulders transistors; 19, 20, 21, 22 - diodes of the shoulders of the bridge; 23, 24 - power transistors; 25, 26 - diodes; 27, 28 - zener diodes. The rotor position sensor 7 has outputs 29-31, the number of which is equal to the number of phases of the winding of the core. FIG. 1 stator motor not shown. In addition, only one phase of the engine is represented, as; other phases are identical to this. Elements related to this phase are bounded by a dash-dotted line. FIG. 2: n - rotation frequency; M - the moment of load on the shaft; , Mg MC.– values of the load moment at the corresponding points of the mechanical characteristic close to the line of equal power; Front, ng, Pe is the frequency of rotation of the engine shaft at the corresponding points of the mechanical characteristic; Mp - starting moment; Po is the idle frequency; Un-voltage power supply. The phase of the multi-phase winding 1 is included in one of the bridge diagonals, each arm of which is formed by one of the transistors 15-18 and, accordingly, one of the diodes 19-22 connected in parallel. The other diagonal of the bridge includes series-connected power transistors 23 and 24, parallel to each of which are connected a series-connected diode and a zener diode. On the stator of the motor, coaxially with the first winding 1 is located the second multi-phase winding 2, the beginning HI of each phase of which is connected to the end Kj of the corresponding phase of the first multiphase winding 1, and the end To g of the phase of the second multiphase winding 2 is connected to the connection point between each of the power transistors 23 and 24 The second bridge diagonal of each phase is connected to a power source through a current sensor 3, the output of which is connected via a serially connected second threshold device 4 and a shutdown relay 5 to the control input of the shutdown unit 6, The rotor position sensor 7 is connected to the power supply circuit. The output 29 (for the first phase; see Fig. 1) the rotor position sensors 7 are connected to the control inputs of the transistors 15 and 16. The control inputs of the transistors 17, 18, 23, 24 are connected via the relay 8, 9, 10, 11 to the output 29 rotor position sensor 7. The output of the medium-frequency sensor 12 through the series-connected threshold device 13 and inverting circuit 14 is connected to the control inputs of the relay 8, 9 and the relay off | 6 hours 5. The output of the threshold device 13 is also connected to the control inputs of the relay 10 and 11. Other sensor outputs 7, the rotor positions are connected to the respective control inputs of the transistors in other phases, made identical to the phase shown in FIG. 1, where the dotted line identifies elements related to one phase. Elements 3, 4, 5, 6, 7, 12, 13, 14 are common to all phases. The device operates as follows: Threshold device 4 by setting the voltage Ui is adjusted for the amount of current in the motor at the shaft load moment. The threshold device 13 for voltage U is adjusted by the signal from the sensor 12 at the average rotation frequency corresponding to the rotation frequency ng. Voltage U | and U is chosen such that the condition M.fng const. The initial state of the circuit elements during engine start-up: relays 5, 8, 9 are normally open, relays 10, 11 are normally closed. When the supply voltage is applied, the motor begins to accelerate according to the natural mechanical characteristic at the site (Fig. 2), the steepness of which is determined by the parameters of the windings 1 connected in series and
2. При этом коммутацию тока в обмотках по сигналам с датчика 7 положени ротора осуществл ют транзисторами 15, 16, 23, 24. При достижении частоты вращени ng по сигналу с датчика 12 средней частоты вращени вала срабатывает пороговое устройство 13, в результате чего контакты реле 10 и 11 размь1каютс , а контакты реле 8, 9 и 5 замыкаютс . При этом втора многофазна обмотка 2 отключаетс от источника питани , так как управл ющие входы транзисторов 23, 24 контактами реле 10 и 11 отключены от выхода 29 датчика положени ротора 7, и вступают в работу транзисторы 17 и 18, управл ющие входы которых через реле 8 и 9 подключаютс к выходу 29 датчика положени ротора 7. Теперь работает лишь многофазна обмотка 1. Так как контакты реле 5 замкнуты и частота вращени двигател в данный момент равна ng, то ток в обмотке 1 стремитс возрасти, что приводит к возрастанию сигнала с датчика тока 3, срабатыванию порогового устройства 4 и блока отключени 6, в результате чего происходит отключение датчика- 7 положени ротора от источника питани . Это приводит к запиранию транзисторов 15, 16, 17 и 18 и отключению обмотки 1 от источника питани . При этом ток в обмотке 1 начинает уменьшатьс . При уменыиении тока сигнал с датчика тока 3 уменьшаетс , пороговое устройство 4 переходит в исходное состо ние, контакты блока отключени 6 замыкаютс и датчик 7 положени ротора вновь подключаетс к цепи питани , а обмотка I также оказываетс подключенной к источнику питани . Таким образом, ток в обмотке 1 не может возрасти выше уровн , определ емого настройкой второго порогового устройства 4, а двигатель работает на участке 6-а механической характеристики. При достижении частоты вращени г второе пороговое устройство 4 перестает срабатывать по сигналу с датчика тока 3 и двигатель далее работает на участке а-п (фиг. 2) механической характеристики, крутизна которой определ етс параметрами обмотки 1. При увеличении нагрузки на валу устройство работает в обратной, последовательности . При работе устройства на частотах вращени , больших ng, в неработаюц ей обмотке 2 возникает ЭДС вращени , котора в случае отсутстви стабилитронов 27 и 28 могла бы замыкатьс через диоды 25 и 26 и транзисторы 17 и 18, вызыва по вление тока в обмотке 2, что привело бы к созданию в двигателе тормозного момента и, следовательно, к снижению мощности на валу и КПД. Диоды вместо стабилитронов 27 и 28 ставить нельз , так как при работе двигател на участке Mg механической характеристики , когда ток в обмотках коммутируетс транзисторами 15, 16, 23, 24, ЭДС самоиндукции, возникаема в обмотке 2 при коммутации тока в ней, достигла бы недопустимо больших значений, что могло бы привести к выходу из стро транзисторов 23 и 24. Выбира соотношение чисел витков первой и второй многофазных обмоток 1 и 2, можно получить принципиально любое отношение частот вращени %/ng, т.е. получить практически любой диапазон изменени частоты вращени , соответствующий участку «м гкой механической характеристики . Выбором активного сопротивлени обмоток 1 и 2 можно обеспечить такую жесткость механической характеристики на участке М (. 2), чтобы в заданном диапазоне изменени моментов нагрузки (например в диапазоне момента Мд...Мд) выполн лось условие ng МрЦр. const, что определ ет принадлежность точек а,в,с к линии равной механической мощности. Таким образом, аппроксимаци линии равной механической мощности осуществл етс по трем точкам, а двигатель обладает механической характеристикой, близкой к линии равной механической мощности в широком диапазоне изменени частоты вращени вала . Высокие энергетические показатели предложенного бесконтактного двигател посто нного тока обусловлены тем, что на участках По-а, Ъ-М(фиг. 2) двигатель работает на естественных механических характеристиках , где КПД всегда выше, чем при любом способе регулировани . При этом двигатель рассчитываетс так, чтобы точка а, в (фиг. 2) были близки к точкам максимума КПД на естественных механических характеристиках. Испытани макетного образца показали работоспособность предложенного устройства и высокий КПД бесконтактного двйгател посто нного тока в широком диапазоне частот вращени (1:6), в котором механическа характеристика двигател близка к линии равной механической мощности. Применение мостовой схемы усилител с обратными диодами позвол ет использовать ВД в электроприводах мотор-колесо практически любой мощности. Замена сериесных коллекторных двигателей на бесконтактные приведет к улучшению энергетических характеристик электроприводов и к увеличению срока их службы. Кроме того, реализаци механической характеристики, близкой к линии равной механической мощности, приведет к снижению установленной мощности источника питани . Формула изобретени Вентильный электродвигатель, содержащий статор с расположенной на нем многофазной обмоткой, кажда фаза которой включена в одну из диагоналей моста, каждое плечо которого образовано параллельно соединенными транзистором и диодом, и датчик положени ротора, соответствующие выходы которого подключены к управл ющим входам транзисторов плеч моста, подключенным к началу фаз многофазной обмотки, отличающийс тем, что, с целью получени механической характеристики, близкой к линии равной механической мощности , и повыщени коэффициента полезного действи двигател в щироком диапазоне изменени частоты вращени вала двигател , в него введены последовательно сое тел , в него введены писледиьс.1с..опи диненные датчик средней частоты вращени , пороговое устройство и инвертирующа цепь, по два в каждой фазе последовательно сое диненных силовых транзистора, включенных во вторую диагональ моста, параллельно каждому на которых включены последовательно соединенные диод и стабилитрон, а управл ющие входы силовых транзисторов подключены к соответствующим выходам датчика положени ротора через реле, уп iff ч2. In this case, the switching current in the windings according to the signals from the sensor 7 of the rotor position is carried out by transistors 15, 16, 23, 24. When the rotational speed ng is reached by the signal from the sensor 12, the average shaft rotation frequency, the threshold device 13 operates, resulting in the relay contacts 10 and 11 are softened, and relay contacts 8, 9 and 5 are closed. In this case, the second multi-phase winding 2 is disconnected from the power source, since the control inputs of the transistors 23, 24 of the contacts of the relay 10 and 11 are disconnected from the output 29 of the rotor position sensor 7, and the transistors 17 and 18 come into operation, the control inputs of which through the relay 8 and 9 are connected to output 29 of the rotor position sensor 7. Now only the multi-phase winding 1 is working. Since the relay 5 contacts are closed and the engine rotational speed is currently ng, the current in the winding 1 tends to increase, which leads to an increase in the signal from the current sensor 3, triggered the threshold device 4 and the disconnecting unit 6, as a result of which the sensor rotates the 7 position from the power source. This leads to the locking of the transistors 15, 16, 17 and 18 and disconnecting the winding 1 from the power source. In this case, the current in winding 1 begins to decrease. When current decreases, the signal from current sensor 3 decreases, threshold device 4 returns to its initial state, contacts of disconnecting unit 6 close, and sensor 7 of rotor position is connected to power supply circuit again, and winding I is also connected to power supply. Thus, the current in the winding 1 cannot increase above the level determined by the setting of the second threshold device 4, and the motor operates on the 6th section of the mechanical characteristic. When the rotational frequency r is reached, the second threshold device 4 ceases to operate on a signal from current sensor 3 and the engine further operates in the section а-п (Fig. 2) of the mechanical characteristic, the steepness of which is determined by the parameters of winding 1. When the load on the shaft increases, the device works reverse, consistency. When the device operates at rotational frequencies greater than ng, an electromotive voltage of rotation occurs in its non-working winding 2, which in the absence of zener diodes 27 and 28 could be closed through diodes 25 and 26 and transistors 17 and 18, causing current in winding 2 to would lead to the creation of the braking torque in the engine and, consequently, to a decrease in shaft power and efficiency. Diodes instead of Zener diodes 27 and 28 can not be set, since when the engine is in operation on the Mg section of the mechanical characteristic, when the current in the windings is switched by transistors 15, 16, 23, 24, the EMF of self-induction arising in winding 2 when the current is switched in it would be inadmissible large values, which could lead to failure of the transistors 23 and 24. By choosing the ratio of the numbers of turns of the first and second multiphase windings 1 and 2, you can get basically any ratio of rotational frequencies% / ng, i.e. obtain virtually any range of variation in the rotation frequency corresponding to the section of the soft mechanical characteristic. By choosing the active resistance of the windings 1 and 2, it is possible to ensure that the mechanical characteristics of the section M (. 2) are so rigid that in a given range of variation of load moments (for example, in the range of MD ... MD) the condition ng Mpcr is satisfied. const, which determines whether points a, b, c belong to a line of equal mechanical power. Thus, the approximation of the line of equal mechanical power is carried out by three points, and the engine has a mechanical characteristic close to the line of equal mechanical power in a wide range of variation of the frequency of rotation of the shaft. The high energy indices of the proposed contactless DC motor are due to the fact that in sections Po-a, b-M (Fig. 2) the engine runs on natural mechanical characteristics, where the efficiency is always higher than with any method of regulation. In this case, the engine is calculated so that the point a, b (Fig. 2) are close to the maximum efficiency points on the natural mechanical characteristics. The tests of the prototype showed the performance of the proposed device and the high efficiency of a contactless DC motor in a wide range of rotational frequencies (1: 6), in which the mechanical characteristic of an engine is close to a line of equal mechanical power. The use of a bridge amplifier circuit with reverse diodes makes it possible to use VD in electric drives with a motor-wheel of almost any power. Replacing serial-mounted collector motors with non-contact ones will lead to an improvement in the energy characteristics of electric drives and to an increase in their service life. In addition, the realization of a mechanical characteristic close to the line of equal mechanical power will result in a decrease in the installed power of the power source. Claims An inventive valve motor comprising a stator with a multi-phase winding located on it, each phase of which is included in one of the bridge diagonals, each arm of which is formed in parallel by a connected transistor and a diode, and a rotor position sensor, the corresponding outputs of which are connected to the control inputs of the bridge shoulders transistors connected to the beginning of the phases of the multi-phase winding, characterized in that, in order to obtain a mechanical characteristic close to the line of equal mechanical power, and The efficiency of the engine in a wide range of variation of the frequency of rotation of the engine shaft, the bodies of the body are introduced into it sequentially, and 1 are added to it. The medium speed sensor, the threshold device and the inverting circuit, two in each phase are connected in series power transistors connected to the second diagonal of the bridge, parallel to each of which are connected a series-connected diode and a zener diode, and the control inputs of the power transistors are connected to the corresponding rotor position sensor outputs through relay yn iff h
±hD равл ющие входы которых подключены к выходу порогового устройства, последоваельно соединенные второе пороговое устройство и реле отключени , управл ющий вход которого соединен с выходом инвертирующей цепи, датчик положени ротора подключен к источнику питани через блок отключени , управл ющий вход которого соединен с выходом реле отключени , втора диагональ моста подключена к источнику питани через датчик тока, выход которого соединен с входом второго порогового устройства, на статоре двигател расположена соосно с первой втора многофазна обмотка, конец каАдой фазы которой подключен к точке соединени между собой силовых транзисторов, а начало подключе но к концу соответствующей фазы первой многофазной обмотки, причем управл ющие входы транзисторов плеч моста, подключенных к концам фаз первой многофазной обмотки , соединены с соответствующими выходатчика положени ротора через реле, управл ющие входы которых подключены к У .. f выходу инвертирующей цепи. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Патент Японии № 50-34722, кл. 55 с 2, 2.Электромеханические устройства автоматики . Межвузовский сборник, вып. 100. - ЛИАП, 1976, с. 76.± hD equal inputs of which are connected to the output of the threshold device, serially connected second threshold device and a shutdown relay, the control input of which is connected to the output of the inverting circuit, the rotor position sensor is connected to the power source through the shutdown unit, the control input of which is connected to the relay output off, the second bridge diagonal is connected to the power source through a current sensor, the output of which is connected to the input of the second threshold device, on the stator of the motor is coaxial with the first The torus has a multi-phase winding, the end of each phase of the phase is connected to the connection point of the power transistors, and the beginning is connected to the end of the corresponding phase of the first multi-phase winding, and the control inputs of the bridge-side transistors connected to the ends of the phases of the first multi-phase winding are connected to the corresponding position transmitter the rotor through relays, the control inputs of which are connected to the V .. f output of the inverting circuit. Sources of information taken into account in the examination 1. Japanese Patent No. 50-34722, cl. 55 with 2, 2. Electromechanical devices of automation. Interuniversity collection, vol. 100. - LIAP, 1976, p. 76.
г.year