Вентильный управляемый двигатель

 

ВЕНТИЛЬНЫЙ УПРАВЛЯЕМЫЙ ДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор, статор с многофазной обмоткой, полупроводниковый коммутатор и датчик положения ротора, выполненный в виде расположенных на роторе постоянных магнитов и двух расположенных на статоре электрически взаимно ортогональных систем датчиков Холла, входы одной из которых подключены к источнику напряжения возбуждения, а другой - к источнику, напряжения управления, а вы .ходы через полупроводниковый коммутатор к обмотке, размещенной в пазах статора, отличающийся тем, что, с целью уменьщения габаритов и массы, ротор выполнен явнополюсным из магнитомягкого материала, а в его пазы помещены постоянные магниты датчика положения ротора, обеспечивающие намагничивание ротора по поперечной оси, а обе системы датчиков Холла установлены в пазах статора, причем датчики Хаала системы , вход которой подключен к источнику напряжения возбуждения, пространственно расположены по магнитным осям фаз обмотки статора.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ь(511 Н 02 К 29/02

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ с„

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3306965/24-07 (22) 26.06.81 (46) 15.07.83. Бюл. № 26 (72) Я. И. Фастовский (53) 621.313.13.014.2:621.382 (088.8) (56) 1. Овчинников И. Е., Лебедев Н. И.

Бесконтактные двигатели постоянного тока.

Л., «Наука», 1979, с. 10 — 16.

2. Авторское свидетельство СССР ,й 663035, кл. Н 02 К 29/02, 1974. (54) (57) ВЕНТИЛЬНЬ1Й УПРАВЛЯЕМЬ1Й

ДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор, статор с многофазной обмоткой, полупроводниковый коммутатор и датчик положения ротора, выполненный в виде расположенных на роторе постоянных магнитов и двух расположенных на статоре электрически взаимно

„„Я0„„1029346 ортогональных систем датчиков Холла, входы одной из которых подключены к источнику напряжения возбуждения, а другой— к источнику напряжения управления, а выходы через полупроводниковый коммутаторк обмотке, размещенной в пазах статора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов и массы, ротор выполнен явнополюсным из магнитомягкого материала, а в его пазы помещены постоянные магниты датчика положения ротора, обеспечивающие намагничивание ротора по поперечной оси, а обе системы датчиков Холла установлены в пазах статора, причем датчики Холла системы, вход которой подключен к источнику напряжения возбуждения, пространственно расположены по магнитным осям фаз обмотки статора.

1029346

55

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным управляемым двигателям, используемым в качестве исполнительных элементов следящих систем.

Известен вентильный управляемый двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, датчиком углового положения и полупроводниковым коммутатором (1).

Недостатками такого двигателя является необходимость использования дорогостоящих постоянных магнитов, наличие сильных магнитных полей рассеяния, а также сложность конструкции.

Наиболее близким к предлагаемому является управляемый двигатель, содержащий ротор, статор с многофазной обмоткой, полупроводниковый коммутатор и датчик положения ро ора, выполненный в виде расположенных на роторе постоянных магнитов и двух расположенных на статоре электрически взаимно ортогональных систем датчиков Холла, входы одной из которых подключены к источнику напряжения управления, а другой — к источнику напряжения возбуждения, выходы датчика положения подключены к расположенной в пазах статора обмотке через полупроводниковый коммутатор (2) .

Недостатками этого двигателя являются значительные габариты и масса, так как датчик углового положения ротора представляет собой отдельную электрическую машину.

Цель изобретения — уменьшение габаритов и массы вентильного управляемого двигателя.

Указанная цель достигается тем, что в вентильном управляемом двигателе, содержащем ротор, статор с многофазной обмоткой, полупроводниковый коммутатор и датчик положения ротора, выполненный в виде расположенных на роторе постоянных магнитов и двух расположенных на статоре электрически взаимно ортогональных систем датчиков Холла, входы одной из которых подключены к источнику напряжения управления, а другой — к источнику напряжения возбуждения, выходы датчика положения подключены к расположенной в пазах статора обмотке через полупроводниковый коммутатор, ротор выполнен явнополюсным из магнитомягкого материала, в его пазы помещены постоянные магниты датчика положения, ротора, обеспечивающие намагничивание ротора по поперечной оси, а обе системы датчиков Холла установлены в пазах статора, причем датчики Холла системы, вход которой подключен к источнику напряжения возбуждения, пространственно расположены по магнитным осям фаз обмотки статора.

На фиг. 1 изображена принципиальная электрическая схема двигателя; на фиг. 2— принципиальная конструктивная схема.

Зо

Вентильный управляемый двигатель содержит синхронную реактивную машину, имеющую статор 1, на котором размещена многофазная, например трехфазная, обмотка с фазами 2 — 4, безобмоточный явнополюсный ротор 5 из магнитомягкого материала, датчик 6 углового положения и полупроводниковый коммутатор 7.

Датчик 6 углового положения включает в себя две трехфазные системы 8 и 9 гальваномагнитных преобразователей магнитного поля в ЭДС, например датчиков Холла, размещенных в пазах статора 1, и ротор в виде постоянных магнитов 10, установленных в пазах ротора 5. Оси полюсов ротора 5 и постоянных магнитов 1Q электрически взаимно ортогональны и совпадают соответственно с продольной d и поперечной q осями ротора 5. В качестве постоянных магнитов 10 используется магнитотвердый материал с максимальной удельной энергией до 5 кДж/м . Каждая система преобразователей 8 и 9 состоит соответственно из трех датчиков Холла 11 — 13 и 14 — 16. Датчики

Холла 11 — 13 смещены относительно друг друга на 120 эл. град. и пространственно совпадают с магнитными осями катушек фаз 2 — 4. Датчики Холла 14 — 16 смещены относительно друг друга на 120 эл. град. и на 90 эл. град. относительно магнитных осей катушек фаз 2 — 4. Входы датчиков

Холла 11 — 13 и 14 — 16 через разделительные трансформаторы 17 и 18 подключены к источникам напряжений возбуждения и управления Uq и U> соответственно. Выходы датчиков 11 и 14, 12 и 15, 13 и 16 соединены попарно последовательно и через полупроводниковый коммутатор 7 подключены к соответствующим фазам 2 — 4 обмотки статора 1.

Вентильный управляемый двигатель работает следующим образом.

В воздушном зазоре обесточенного двигателя по поперечной оси q действует магнитное поле от постоянных магнитов 10.

При подаче напряжения Us это поле измеряется датчиками Холла 11 — 13 системы 8 преобразователей. Выходные сигналы с датчиков Холла 1 — 13 через полупроводниковый коммутатор 7 поступают на фазы 2 — 4 обмотки статора 1. Так как датчики Холла

11 — 13 пространственно расположены по магнитным осям катушек фаз 2 — 4, а оси постоянных магнитов 10 электрически ортогональны осям полюсов ротора 5, то в воздушном зазоре двигателя по поперечной оси q ротора 5 наряду с полем от постоянных магнитов 10 возникает магнитное поле, обусловленное намагничивающей силой (н. с.) Е от токов в фазах 2 — 4. Из за того, что возникшее магнитное поле направлено по оси q и в то же время совпадает с осями постоянных магнитов 10, двигатель не развивает вращающего момента и ро1029346

1б

Wax 2

Составитель А. Санталов

Редактор И. Касарда Техред И. Верес Корректор А. Тяско

Заказ 4997/55 Тираж 687 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП «Патент», г. Ужгород, ул. Проектная, 4 з тор 5 неподвижен. Отсутствие вращающего момента при питании входов системы преобразователей является положительным фактором, исключающим ложное срабатывание следящей системы при отсутствии сигнала управления U .

После подачи напряжения управления

Uy датчики Холла 14 — 16 начинают измерять магнитное поле, действующее по поперечной оси q. Поскольку выходы датчиков

Холла 11 и 14, 12 и 15, 13 и 16 соединены последовательно, то их выходные сигналы складываются друг с другом и через коммутатор 7 подаются на фазы 2 — 4 обмотки статора 1. Вследствие того, что датчики

Холла 14 — 16 фиксированы в пространстве относительно магнитных осей катушек фаз

2 — 4 со смещением в 90 эл. град. от токов в фазах 2 — 4 помимо н. с. F, возникает н. с. Гд и магнитное поле, направленное по продольной оси d ротора 5. Поэтому при одновременной подаче напряжений U® и U в воздушном зазоре действует суммарное магнитное поле, составляющими которого являются магнитное поле по поперечной оси — поле от постоянных магнитов 10 и н. с. Г„ и магнитное поле по продольной оси — поле от н. с. Fd. В результате возникает вращающий момент, равный сумме двух моментов, один из которых определяется полем постоянных магнитов, а другой— суммарным магнитным полем. Вращающий момент от поля постоянных магнитов незначителен вследствие низкой удельной энергии применяемых магнитов и поэтому не оказывает влияния на работу двигателя.

Дальнейшая коммутация токов в фазах 2 — 4 происходит по выходным сигналам

10 датчиков Холла обеих систем 8 и 9, измеряющих суммарное магнитное поле. При последовательной коммутации токов в фазах 2 — 4 посредством датчика 6 положения и полупроводникового коммутатора 7 сум15 марное поле, а вместе с ним и ротор 5, вращаются со скоростью, пропорциональной напряжению U>.

Регулирование скорости вращения вентильного управляемого двигателя осуществляется изменением амплитуды напряжения

20 U>, а реверс — изменением на 180 эл. град. фазы напряжения U>.

Таким образом, предлагаемое устройство при тех же функциональных возможностях имеет меньшую массу и габариты и более низкую стоимость благодаря совмещению магнитных цепей датчика и двигателя.