ES2202696T3 - Conmutacion electrica de la bobina de un motor de reluctancia. - Google Patents
Conmutacion electrica de la bobina de un motor de reluctancia.Info
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Abstract
PARA PERFECCIONAR UN MOTOR DE CORRIENTE CONTINUA CONMUTADO POR MEDIOS ELECTRONICOS, CON DOS CULATAS (11) DISPUESTAS EN ANGULO Y EN CIRCUITOS MAGNETICOS SEPARADOS QUE SOPORTAN DEVANADOS (112), EN QUE LA ENERGIA DE DESMAGNETIZACION QUE SE GENERA AL DESCONECTAR UNO DE LOS DEVANADOS (112) CUANDO ESTOS SE DESCONECTAN DE LA FUENTE DE CORRIENTE PUEDA TRANSFERIRSE EN SENTIDO CONTRARIO DESDE LAS CULATAS (11) CON AYUDA DE DIODOS DE ACOPLAMIENTO (22), SE PROPONE QUE LA TENSION DE AUTOINDUCCION (UA) PROCEDENTE DE UN DEVANADO (112) SE TOME EN UN PUNTO DE UNION ENTRE ESTE DEVANADO Y UN SEMICONDUCTOR DE POTENCIA (21) PARA EL CONTROL DEL DEVANADO (112) Y POR UN DIODO DE ACOPLAMIENTO (22) SE CONDUZCA INMEDIATAMENTE AL COMIENZO DE UN DEVANADO (112) DISPUESTO SOBRE LA CULATA (11) SIGUIENTE EN LA SECUENCIA FUNCIONAL.
Description
Conmutación eléctrica de la bobina de un motor de
reluctancia.
La invención se refiere a un motor de corriente
continua electrónicamente conmutado, con por lo menos dos culatas
magnéticas, dispuestas formando un ángulo entre sí en sentido de
giro del motor, que llevan bobinas, en el cual la energía de
desmagnetización, que se genera durante la desconexión de una de las
bobinas cuando esta se desconecta de la fuente de corriente, se
puede transmitir mutuamente entre las culatas a través de diodos de
acoplamiento, donde la tensión de autoinducción procedente de una
bobina se puede derivar en un punto de unión entre esta bobina y un
semiconductor de potencia para el control de la bobina, y en
especial al circuito eléctrico de un motor de corriente continua con
conmutación electrónica con por lo menos dos culatas magnéticamente
separadas, dispuestas formando un ángulo entre sí en sentido de giro
del motor, que llevan bobinas, en el cual la energía de
desmagnetización generada durante la desconexión de una de las
bobinas cuando esta se desconecta de la fuente de corriente, puede
transmitirse mutuamente entre las culatas a través de diodos de
acoplamiento.
En el documento estadounidense nº 5,214,365 se
describe un motor de reluctancia con conmutación electrónica en el
cual la energía de desmagnetización de una bobina, que acaba de ser
desconectada, se almacena en un condensador 19 y se suministra
posteriormente a otras bobinas a través de interruptores con
semiconductores por separado.
Un motor similar, en el cual la energía de
desmagnetización se almacena en un condensador, se describe en el
documento europeo nº 0 506 408 C2.
Una configuración comparable se conoce también de
la publicación de Le-Hey H et al: " A novel
unipolar converter for switched reluctance motor", del 26 de
junio 1989, Proceedings of the annual power electronic specialists
conference (pesc), Milwaukee, June 26-29, 1989, Vol.
1, Nr. Conf. 20, page(s) 3-10, Institute of
electrical and electronics engineers XP000044282.
Todas estas soluciones tienen la desventaja de
que se requieren condensadores con una capacidad considerable y
componentes de circuitos adicionales para aprovecha la energía
almacenada.
El objetivo de la invención consiste en presentar
circuitos sencillos, apropiados para el servicio del motor
anteriormente mencionado, en los cuales la recuperación de la
energía de desmagnetización de las fases desconectadas es posible
sin almacenamiento.
El objetivo se logra en un motor del tipo
inicialmente mencionado a través de las características indicadas en
la reivindicación 1.
Los motores de reluctancia electrónicamente
conmutados de acuerdo con la invención se han considerado durante
mucho tiempo inferiores a los motores con excitación mediante imanes
permanentes, debido a que la energía de magnetización de las culatas
no proviene de imanes permanentes sino que debe suministrarse
eléctricamente cada vez que los polos electromagnéticos deben atraer
a los polos del rotor. Esta energía se recupera de acuerdo con la
invención de forma cíclica y se transmite a la próxima culata en
sentido funcional, ya que la tensión de autoinducción Ua procedente
de la energía de desmagnetización de una culata 11Y se transmite a
la próxima culata 11X como energía de magnetización previa. De esta
manera se consiguen un ahorro de energía (un elevado rendimiento),
así como un crecimiento más rápido del flujo magnético en las
culatas a las que se aproximan los polos del rotor, que se alejan de
los polos que acaban de ser desconectados.
Para comprender mejor la invención, aquí se
define un sistema de numeración de los símbolos de referencia en los
dibujos, según el cual la cifra inicial del símbolo de referencia
designa el subgrupo al que pertenece el objeto señalado de acuerdo
con el siguiente sistema:
- -
- Las partes del circuito electromotriz (que genera el par de giro útil) comienzan con la cifra 1.
- -
- Las partes del circuito de control eléctrico de las bobinas del motor comienzan con la cifra 2.
- -
- Las partes del circuito que sirven para determinar la posición de los polos del rotor frente a los polos del circuito electromagnético de excitación comienzan con la cifra 3.
- -
- Las partes del circuito magnético que colocan el rotor a su posición de arranque (no existen en todas las variantes) comienzan con la cifra 4.
En principio, todos estos componentes se conocen
en numerosas variantes del estado de la técnica y sólo son objeto de
la invención en la medida en la que actúan en combinación útil con
el circuito magnetomotriz (culatas de hierro y bobinas) que tiene
importantes características de novedad.
En la figura 1 se representa una vista de
conjunto de un motor de acuerdo con la invención a título de ejemplo
de realización no limitativo.
El circuito magnético del motor se compone de dos
culatas magnéticas 11X horizontales en forma de U y de dos culatas
magnéticas verticales 11Y, siendo las cuatro culatas idénticas. Cada
culata tiene dos polos 111, dirigidos hacia el rotor, que asumen la
polaridad norte o sur si fluye una corriente a través de las bobinas
principales 112 o las bobinas secundarias 113.
Por lo tanto, existen ocho polos que constituyen
segmentos de una circunferencia circular en el centro de los cuales
gira el rotor 12.
Este rotor tiene 6 polos 121, separados de los
polos exteriores 111 a través de un pequeño entrehierro, con una
superficie que corresponde aproximadamente a la superficie de los
polos 111 y con una anchura que coincide aproximadamente con la
abertura entre las dos alas de las culatas 11.
Tal como se desprende de la figura 1, si cuatro
polos 121 del rotor están enfrentados a cuatro polos 111 de las
culatas verticales 111Y, los restantes polos exteriores 111X
horizontales están enfrentados a los huecos 122 entre los polos 121
del rotor. Los polos 121 del rotor están unidos entre sí a través de
una culata 123 de rotor común, de modo que estas partes sólo están
moldeadas en el paquete de chapa del rotor 12, compuesto de chapa
electromagnética estampada que tiene una forma circular con
resaltes.
Estas partes están fijadas en el eje 52 del motor
mediante una pieza elástica 53.
Sobre las culatas en forma de U se colocan
bobinas (con preferencia prefabricadas) y cada culata lleva por lo
menos una bobina principal 112.
El circuito magnetomotriz 1 se compone por lo
tanto de las culatas 11 bobinadas, con dos núcleos 11X y 11Y cada
una, de ocho bobinas principales 112 y eventualmente de ocho bobinas
secundarias 113 y del rotor 12.
Si se considera por separado una culata 11 y dos
polos 121 del rotor, junto con la parte 123 de la culata que une
estos polos, y si a través de dos bobinas 112 fluye una corriente,
se establece un flujo magnético según la línea interrumpida en la
figura 1, de modo que este circuito magnético es similar al de un
motor oscilante de una máquina de afeitar.
Si los polos 121 del rotor no están enfrentados a
los polos 111X de las culatas exteriores (véase la figura 1), y si
las culatas 11X están fijas, los polos 111X atraen los polos 122 del
rotor como consecuencia del flujo de corriente, por lo que se genera
un par de giro y el rotor 12 avanza en aproximadamente 30 grados.
Para convertir estos movimientos individuales de 30 grados en un
movimiento de giro continuo, es necesario conducir la corriente a
las culatas, bobinadas en sentido de los ejes X e Y, en una
secuencia apropiada que se coordina mediante el circuito 3 de
captación de la posición del rotor y que se transforma mediante el
circuito 2 de control eléctrico en señales de control para las
bobinas. El circuito 3 de captación de la posición del rotor, que
debe proporcionar la señal de desconexión para las bobinas del eje X
y la señal de conexión para las bobinas del eje Y, respectivamente,
después de un giro del rotor de 30 grados, se compone según la
figura 4 de un disco magnético 32 multipolar con seis pares de
polos, fijado en el rotor, que gira delante de un sensor 31 de
efecto Hall fijo cuya posición es adaptable para conseguir un punto
de trabajo óptimo, para la regulación de la potencia o la inversión
del sentido de giro. Si los polos del disco magnético 32 se mueven
de forma consecutiva por delante del sensor 31 de efecto Hall (con
salida digital), en la salida del mismo aparece una señal lógica
"low" o "high" en función de la posición del rotor, véase
la figura 5.
El circuito 2 de control de las bobinas 112 y 113
se compone principalmente de dos transistores de potencia (con
preferencia transistores de efecto de campo MOSFET) 21X, 21Y
conectados en serie con las bobinas principales 112X y 112Y, así
como con la fuente de alimentación externa del motor, véase la
figura 6. Las bobinas 112X y 113X (o Y), que se encuentran en
culatas opuestas, pueden conectarse en paralelo o en serie, en
función de la tensión con la que funciona el motor.
Los transistores 21X y 21Y se controlan en
contrafase, mediante un circuito electrónico sencillo, a través del
circuito 3 de captación de la posición del rotor, de modo que el
transistor 21X está conectado cuando la salida del sensor de efecto
Hall es "high", y que el transistor 21Y está conectado cuando
la salida del sensor de efecto Hall es "low". Por lo tanto, las
culatas 11X bobinadas horizontales y las culatas 11Y verticales se
magnetizan de forma consecutiva, de modo que en los polos 111
aparece un campo giratorio que pone el rotor en movimiento.
La tensión positiva en el punto de unión entre
los ánodos de los transistores 21X, 21Y y las bobinas 112X y 112Y
(frente a 0 = negativo) se representa en la figura 7 mediante una
línea continua; la corriente que fluye a través de las bobinas
principales 112 tiene, debido al efecto de la inductancia, el
desarrollo según la línea discontinua en la figura 7. Por lo tanto,
la corriente aumenta lentamente en la fase inicial, y de forma
similar el flujo magnético eficaz para el efecto motriz. Cuando se
desconecta la bobina, se genera en la misma una tensión Ua
considerable, superior a la tensión nominal Un del motor, que
representa energía perdida y puede provocar la destrucción de los
transistores 21. Esta tensión de autoinducción Ua puede
transformarse en un efecto motriz útil si se conduce a la bobina a
conectar en este momento.
Esta desventaja se puede evitar utilizando
bobinas secundarias situadas en las mismas culatas 11, véase la
figura 6b. La tensión de autoinducción Ua se produce en la bobina
principal 112X (fuente) y se transmite a las bobinas secundarias
113Y de las culatas verticales como receptores.
Mediante la sobretensión de autoinducción Ua,
procedente de la bobina principal 112X, se genera una corriente útil
en las bobinas secundarias 113Y, es decir, se produce un flujo
magnético en las culatas 11Y en las que se encuentran estas bobinas
secundarias.
Simultáneamente con la generación de la corriente
en la bobina secundaria 113Y se suministra también la tensión
nominal Un a la bobina principal 112Y debido a que, simultáneamente
con el bloqueo del transistor 21X, el transistor 21Y se vuelve
conductivo. Los efectos de la corriente transitoria, de crecimiento
rápido, en la bobina secundaria 113Y y de la corriente en las
bobinas principales 112Y, de duración más larga pero de crecimiento
más lento, se suman dando como resultado un crecimiento más rápido
del flujo magnético en las culatas verticales y, por lo tanto, un
aumento del efecto motriz.
Mediante la repetición de los procesos
electromagnéticos anteriormente descritos, al rotor 12 se impone un
movimiento giratorio continuo, de modo que efectúa un giro completo
si cada par de culatas ha recibido seis impulsos de control.
La optimización del punto de conmutación se puede
conseguir prácticamente mediante desplazamiento del sensor 31 de
efecto Hall frente a las culatas 11.
La mayor tensión requerida para el mando de las
compuertas de los transistores de potencia 21 puede obtenerse
mediante integración de los picos de la tensión de autoinducción
Ua.
Para una mejor comprensión empezamos con la
figura 1a, que es un detalle a escala aumentada de la figura 1. Las
figuras 1 y 1a se consideran juntas con la figura 6c, que es una
forma mejorada y más detallada de la figura 6b.
Según la figura 1, cuando 4 polos 121 del rotor
coinciden aproximadamente con los polos 111Y, se desconectan las
bobinas principales 112Y correspondientes, lo que provoca
inmediatamente la aparición de una elevada tensión de autoinducción
Ua que se transmite a las bobinas secundarias 113X, mientras que las
bobinas principales 112X se alimentan desde la fuente de corriente.
Los cuatro polos 111X, que corresponden a estas bobinas, se
magnetizan relativamente rápido, por lo que son capaces de atraer
los cuatro polos 121 del rotor, de los cuales dos polos se alejan de
los dos polos que corresponde a las culatas 11Y desconectadas.
Condición previa para que esto ocurra es que los
extremos agudos de los polos 111X se encuentren cercanos a los
extremos correspondientes de los polos 111Y, ya que de otra manera
la magnetización de los polos 111X de las culatas horizontales no
puede ejercer a tiempo un efecto de atracción en los polos del
rotor, de modo que la corriente en las bobinas 112X, 113X crecería
rápidamente, pero sin efecto útil.
Para ilustrar la importancia de estos hechos, en
la figura 1a se ha reducido la distancia entre los bordes exteriores
de los polos 111X y 111Y, señalada en la figura 1a como ángulo
"u", con respecto a la representación en la figura 1.
Es preciso optimizar esta distancia, en función
de los parámetros electromecánicos del motor correspondiente, que es
por lo menos de 3 a 4 veces superior al entrehierro entre las
culatas 11 y el rotor 12, a fin de evitar que se produzcan pérdidas
magnéticas a través de un contacto directo entre las culatas 11X y
11Y.
En la figura 6c se muestra el esquema de
conexiones completo de un motor capaz de funcionar, los puntos al
lado de las bobinas 112 y 113 señalan los orígenes de arrollamiento,
y 112X representa por ejemplo las cuatro bobinas principales de las
culatas 11X que se pueden conectar en serie o en paralelo.
En este esquema se requieren sólo dos diodos de
acoplamiento 22 que conducen la tensión de autoinducción Ua a los
orígenes de arrollamiento de las bobinas secundarias 113. Los diodos
24 conducen los picos de la tensión Ua al condensador 25 que,
después del arranque del motor, se carga a una tensión superior a la
tensión de alimentación Ubat y garantiza la alimentación del
circuito de control de los electrodos de compuerta de los
transistores 21Y, 21X. Esta tensión se limita mediante el diodo
Zener 26.
Si el interruptor 27 está cerrado, se alimenta el
sensor 31 de efecto Hall y en la salida digital del mismo, unida con
el electrodo de compuerta de los transistores 21Y, aparece la señal
lógica "high" o "low", en función de si delante del sensor
de efecto Hall se encuentra un polo "norte" o un polo
"sur" del disco 32 magnético multipolar.
Esta señal lógica se suministra también al
transistor 28 de inversión de la señal, que transmite al electrodo
de compuerta del transistor 21X la señal "low" cuando en el
electrodo de compuerta del transistor 21Y existe la señal
"high". La flecha encima del sensor 31 de efecto Hall indica
que es posible desplazarlo frente a su soporte, a fin de poder
variar la fase de las señales lógicas generadas por el giro del
disco 32 magnético multipolar. La velocidad de giro del motor se
puede regular también, sin variación de la fase de las señales de
control, a través de una variación de la tensión de alimentación.
Además, es posible modificar la velocidad de giro mediante
regulación de la resistencia de los transistores 21, es decir,
mediante variación de la tensión aplicada en la compuerta. Pero este
tipo de regulación es desfavorable, ya que causa pérdidas óhmicas
que representan una carga para los transistores, por lo que debería
aplicarse sólo para potencias reducidas.
Una regulación en dos etapas se puede realizar
también a través del aumento de la resistencia óhmica del motor, por
ejemplo mediante la separación de una mitad de las bobinas
conectadas en paralelo, véase la figura 6d.
Las bobinas 112, 112', conectadas en paralelo a
través de los transistores 21, 21', se activan al mismo tiempo si se
necesita la plena potencia del motor. Si se desea una reducción de
la potencia, no se activan los transistores 21' y las bobinas 112'
no entran en función. Por lo tanto, el motor trabaja con mayores
pérdidas y una potencia inferior.
Una variante ventajosa de una regulación avanzada
de la potencia se muestra esquemáticamente a continuación de la
figura 6e. Al circuito de control del motor se añaden otras dos
válvulas semiconductoras (en este caso transistores bipolares), que
cumplen la función de diodos de recuperación de autoinducción
reconduciendo la tensión de autoinducción de la bobina en la que se
ha generado, pero en este caso se trata de válvulas controlables. En
la figura 5b se muestran las señales de control de los transistores
21 y de los transistores 211, que reconducen la tensión de
autoinducción Ua, en función del ángulo de giro del motor.
En la figura 5b se representa en la abscisa la
señal de salida del sensor de efecto Hall, que corresponde a un
ángulo del rotor de 30º y que tiene la misma duración que el impulso
de corriente que se suministra a la base del transistor 211.
La duración de los impulsos de tensión positiva,
conectados a los transistores 21Y de efecto de campo MOSFET para la
regulación de la potencia, se muestra en dos variantes en la abscisa
inferior, esta duración alcanza 30º sólo en caso de plena potencia.
En la primera variante A, los transistores 21 y 211 se vuelven
simultáneamente conductivos cuando la señal lógica en la salida del
sensor Hall cambia de "low" a "high".
En caso de potencia parcial, el transistor 21Y se
bloquea antes de que el sensor de efecto Hall conmute de nuevo a la
señal lógica "low", es decir, antes de que el rotor cumpla un
giro de 30º. El bloqueo del transistor 21 puede efectuarse por
ejemplo al alcanzar un valor límite de la corriente o de la
velocidad de giro (de la frecuencia de conmutación).
Si esto se produce, la tensión de autoinducción
Ua no se suministra inmediatamente a la bobina secundaria 113X, ya
que el transistor 211Y conduce esta tensión al punto de conexión
positivo de la tensión de alimentación Ubat.
De esta manera se frena la desmagnetización de
las culatas 11Y que siguen atrayendo los polos 121 del rotor.
Una vez alcanzado el ángulo de giro del rotor de
30º, es decir, cuando se desconecta la corriente de base de los
transistores 211Y y la salida del sensor 31 de efecto Hall adopta el
nivel lógico "low", se interrumpe el paso de la corriente
residual a través de los transistores 211Y y la tensión de
autoinducción Ua se conduce a la bobina secundaria 113X. De forma
análoga, pero con un ángulo del rotor desplazado en 30º (por ejemplo
30º a 60º en vez de 0º a 30º), se repite con respecto a las culatas
horizontales 11X lo anteriormente ocurrido con respecto al eje Y, es
decir, los transistores 21X y 211X se vuelven conductivos debido a
que la señal lógica en la salida del sensor de efecto Hall ha
cambiado de "high" a "low".
A través de este tipo de regulación se logra un
control de los transistores 21X, 21Y en función del ángulo del
rotor, con un ángulo de activación variable que alcanza un máximo de
30º, es decir, no con un ángulo de activación fijo de 30º como en
los motores no regulados.
Mediante esta variación del tiempo de activación
de los transistores 21 se regula el suministro de energía y, por lo
tanto, la potencia del motor.
Según la variante B, representada en la figura
5b, se consigue un efecto similar activando repetidas veces la
conducción de corriente a través de los transistores 21X, 21Y dentro
de un ángulo de giro del rotor de 30º.
Esto se consigue mediante modulación de la
duración de los impulsos (L = impulso, l = pausa) con una frecuencia
apropiada de las señales de control de los transistores 21. Los
intervalos de conducción de corriente en los transistores 21Y se
representan con una línea continua gruesa, y los del transistor 21X
con una línea discontinua. Es ventajoso integrar, siempre que sea
posible, todos los componentes electrónicos del motor en una
placa.
Con este circuito, el motor es capaz de
funcionar.
Cuando el motor está conectado a una fuente de
alimentación con la tensión Un, el circuito electrónico 2 aplicará
una tensión de control en el electrodo de compuerta de uno de los
transistores 21, por ejemplo 21Y, ya que en la salida del sensor 31
de efecto Hall existe un nivel de señal "high" o "low". A
través de la bobina principal 112Y fluye una corriente que mueve el
rotor 12 de la posición inicial, representada en la figura 1, a
través de un giro en 30º a una posición en la que coinciden los
polos 111X-121. Por lo tanto, desde una posición de
los polos en relación con el eje Y se alcanza una posición similar
con respecto al eje X. Antes de llegar a esta posición, el sensor 3
de la posición del rotor cambia el nivel lógico en la salida del
sensor 31 de efecto Hall, de modo que se vuelve conductivo el
transistor 21X mientras que se bloquea el transistor 21Y. Los
procesos anteriormente descritos se repiten, el rotor gira
continuamente y da una vuelta completa frente a las culatas 11
bobinadas cuando cada par de ellas (X e Y) ha recibido seis impulsos
de corriente. La parada o el arranque del motor se puede lograr de
tal manera que los electrodos de compuerta de los transistores 21 se
conectan al polo negativo sin separar el motor de la fuente de
alimentación. En un sensor 31 digital de efecto Hall, el cambio de
la señal lógica de salida se produce siempre al mismo ángulo
relativo de los polos 21 del rotor frente a los polos 111 de las
culatas 11, esta posición se denomina ángulo 0. Por motivos de una
regulación de la potencia o de la velocidad de giro puede ser
necesario variar este ángulo en por ejemplo +/- 5 grados. Esto puede
lograrse mediante una variación mecánica de la posición del sensor
de efecto Hall, o a través de una modificación de su punto de
conmutación mediante un campo magnético externo que influye en el
campo magnético alterno del disco 32 magnético multipolar (a través
de un desplazamiento de la fase).
Si se utiliza un sensor analógico de efecto Hall,
en la salida del mismo aparecerá una señal senoidal en vez de la
señal rectangular según la figura 5. En este caso es posible
modificar arbitrariamente el punto de conmutación con respecto a
cero utilizando un punto arbitrario en la curva senoidal como nivel
umbral para la conmutación. También es posible, tal como se ha
descrito anteriormente, desplazar la fase de esta curva senoidal,
por lo que en este caso existen dos posibilidades para influir en el
ángulo de conmutación. Esta influencia en el campo magnético
anteriormente mencionada se puede lograr prácticamente mediante una
bobina por la que fluye una corriente aproximadamente constante, o
mediante un imán permanente fijado cerca del sensor de efecto Hall.
La inversión del sentido de giro puede lograrse mediante
modificación de la señal lógica según la figura 5, de modo que el
transistor 21X se vuelve conductivo si la señal lógica del sensor de
efecto Hall es "high" en vez de "low", o mediante
conmutación a otro sensor de efecto Hall desplazado en un ángulo con
respecto al primero.
En este motor también es posible prescindir del
sensor de posición del rotor, pero esto significa que se debe
utilizar un programa electrónico de arranque y servicio algo más
complicado según el siguiente principio:
- Antes de arrancar el motor se suministran a las
bobinas señales eléctricas que sufren variaciones en función de la
inductividad de las bobinas, que a su vez depende de la posición del
rotor que influye en la reluctancia (inductividad) de los circuitos
magnéticos de las culatas afectadas.
- Un circuito lógico electrónico compara estas
señales modificadas y determina de las mismas la posición del rotor,
de modo que en la salida de este circuito aparece una señal de
control para el transistor 21X o 21Y.
- Las bobinas conectadas en serie con el
transistor conductivo se activan y ponen en movimiento el rotor que
se magnetiza bajo la influencia de las bobinas.
- Si los polos magnetizados del rotor se
aproximan a las culatas sin corriente, se induce en las mismas una
tensión que se evalúa mediante un circuito que alimenta esta bobina
(fase) con la tensión nominal, de modo que sigue atrayendo el
rotor.
Estos últimos procesos se repiten, de modo que el
rotor gira como si estuviese controlado por un sensor de detección
de la posición del rotor.
Después del arranque del motor existen también
otras posibilidades de autocontrol de la conmutación, como por
ejemplo la desconexión de una bobina cuando la corriente, que
circula en la misma, supera un valor máximo o un valor
predeterminado; si se alcanza tal valor en servicio normal del
motor, esto significa que los polos 111, que pertenecen a esta
bobina, ya han atraído los polos 121 del rotor.
La desconexión de una bobina (por ejemplo 112X)
motiva a través del circuito lógico electrónico la conexión (en caso
dado, después de un determinado retardo) de la siguiente bobina, por
ejemplo 112Y.
El control cíclico encadenado de los pares de
culatas X-Y, X-Y, o
R-S-T,
R-S-T,... si existen tres (o más)
fases, puede efectuarse mediante sensores de posición del rotor o en
función de un parámetro del motor (corriente, tensión inducida).
En algunos casos, este control cíclico puede
imponerse externamente, por lo que el motor funciona con una
velocidad de giro externamente predeterminada. Los transistores 21X,
21Y se controlan en este caso mediante señales procedentes de un
generador externo al motor. Para este tipo de control puede ser
ventajoso utilizar un rotor asincrónico (rotor de jaula de ardilla)
en vez del rotor descrito con referencia a la figura 1.
En especial en motores para niveles de tensión
más altos es posible utilizar, en vez de transistores 21 MOSFET,
también otros semiconductores como tiristores (en caso dado,
tiristores desconectables mediante un electrodo de compuerta GTO),
transistores bipolares etc. adaptando el circuito 2 de control
electrónico como se conoce del estado de la técnica.
Claims (7)
1. Motor de corriente continua electrónicamente
conmutado, con por lo menos dos culatas magnéticas (11), dispuestas
formando un ángulo entre sí en sentido de giro del motor, que llevan
bobinas (112, 113), en el cual la energía de desmagnetización, que
se genera durante la desconexión de una de las bobinas (112) cuando
esta se desconecta de la fuente de corriente, se puede transmitir
mutuamente entre las culatas (11) a través de diodos de acoplamiento
(22), donde la tensión de autoinducción (Ua) procedente de una
bobina (112) se puede derivar en un punto de unión entre esta bobina
y un semiconductor de potencia (21) para el control de la bobina
(112), caracterizado porque en las culatas (11) están
colocadas, además de las bobinas (112), bobinas secundarias (113),
donde la tensión de autoinducción (Ua), que se genera en la bobina
(112) colocada en la primera culata (11), se puede conducir a través
de un diodo de acoplamiento (22) inmediatamente al principio de una
bobina secundaria (113) situada en una culata (11) posterior con
respecto al funcionamiento.
2. Motor de acuerdo con la reivindicación 1
caracterizado porque no más de un interruptor (21)
semiconductor de potencia está conectado en serie con una bobina
principal (112).
3. Motor de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2
caracterizado porque la tensión de autoinducción (Ua) se
puede conducir, sin almacenamiento intermedio de la energía de
desmagnetización que causa un retardo de tiempo, a una bobina
secundaria (113) situada en una culata (11) posterior con respecto
al funcionamiento.
4. Motor de acuerdo con la reivindicación 3
caracterizado porque la tensión de autoinducción (Ua),
generada durante la desconexión de un interruptor (21) semiconductor
de potencia, puede reconducirse, durante el tiempo en el que un
sensor (31) de posición del rotor no cambia su estado lógico, a
través de otros semiconductores (211) controlables a la bobina
principal (112) en la que se ha generado.
5. Motor de acuerdo con la reivindicación 4
caracterizado porque los semiconductores de potencia (21,
211) de una fase (X, Y) se vuelven conductivos al mismo tiempo,
mientras que los otros semiconductores (211) sólo se bloquean con el
cambio del estado lógico en la salida del sensor (31) de posición
del rotor.
6. Motor de acuerdo con la reivindicación 4 ó 5
caracterizado porque la tensión requerida para el mando de
los semiconductores de potencia (21) de una bobina principal (112,
113) es superior a la tensión nominal del motor y se deriva de la
tensión de autoinducción de la bobina principal (112).
7. Motor de acuerdo con la reivindicación 6
caracterizado porque el pico de la tensión de autoinducción
(Ua) puede almacenarse en un condensador (25) para generar la
tensión de control de un semiconductor de potencia (21).
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