Вентильный электродвигатель

 

1. ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ , содержащий индуктор, выполненный в виде кольцевого постоянного магнита, и якорь, обмотка которого, расположенная в воздушном зазоре между индуктором и замыкателем магнитного потока, подключена к выходу полупроводникового коммутатора,управлякяцие цепи которого связаны с выходом датчика положения ротора, отличающийся тем, что, с целью повьшения равномерности движения , на якоре размещ ен электропроводящий диск, разделенный прорезями на секторы, причем все секторы по внешней части электрически соединены перемычками , а по внутренней части электрически соединены секторы, одинаково расположенные по отношению к одноименным полюсам ротора. 2.Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что, с целью повышения равномерности движения путем уменьшения амплитуды колебаний ротора, обусловленных высшими гармоническими составляющими питающего напряжения, перемычки выполнены шириной, равной радиальной ширине кольцевого магнита. 3.Электродвигатель по n.t, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, перемычки вьшолнены шириной равной радиальному размеру диска. 4 7ЛГТПРз I в Г

СОЮЗ СОВЕТСКИХ соцИАлистичесних

РЕСПУБЛИК (19) (11) .

1 2 А

4(51) Н 02 К 29/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМЪ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР по делАм изОБРетений и ОткРытий (21) 3659859/24-07 (22) 10. 10.83 (46) 23.02.85. Бюл. Ф 7 (72) А.И. Каминский, Н. Н.Левин, П.А.Назаров, Е.А.Склярский, О.А.Серегин и А.В.Якушков (53) 621.313.014.2:621.382 (088.8) (56) 1.Овчинников И.Е., Лебедев Н.И.

Бесконтактные двигатели постоянного тока с- транзисторными коммутаторами.

Л., "Наука", 1979, с. 241-243.

2.Заявка ФРГ М 2.251.292, кл. 21 d", 39, 19.10.72.

3 Radio mentor e1ectronic. Narz, 1980, Heft 3, S. 072. (54)(57) 1. ЭЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий индуктор, выполненный в виде кольцевого постоянного магнита, и якорь, обмотка которого, расположенная.в воздушном зазоре между индуктором и замыкателем магнитного потока, подключена к выходу полупроводникового коммутатора, управНяюп(ие цепи которого связаны с выходом датчика положения ротора, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения равномерности движения, на якоре размещен электропроводящий диск, разделенный прорезями на секторы, причем все секторы по внешней части электрически соединены перемычками, а по внутренней части электрически соединены секторы, одинаково расположенные по отношению к одноименным полюсам ротора.

2. Электродвигатель по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью повьнпения равномерности движения путем уменьшения амплитуды колебаний ротора, обусловленных высшими гармоническими составляющими питающего напряжения, перемычки выполнены шириной, равной радиальной ширине кольцевого магнита.

3. Электродвигатель по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции, перемыч" ки выполнены шириной равной радиаль ному размеру диска.

11- . 1 27

Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с бесконтактной коммутацией обмоток — вентильным электродвигателем (ВД)„ применяемым в устройствах записи и воспроизведения информации.

Известны ВД, у которых обмотка якоря уложена в пазах стат ра, а ротор представляет собой цилиндрический магнит, вращающийся под действи-. !0 ем МДС статорной обмотки и приводящий в движение носитель инАормации(1,".

Однако такая конструкция имеет большую массу, габариты, большую длительность разгона (до 11 секунд)

Известна также конструкция ВД, где для повышения равномерности движения двухАазная обмотка якоря выполнена в виде больШого числа бескаркасных катушек, расположенных в два ряда между замыкателем магнитного потока.и кольцеобразным ротором постоянным магнитом (?3.

Однако высокая равномерность движения ротора здесь достигается за 25 счет весьма сложной технологии изготовления .катушек, число которых достигает 16, и трудоемкого монтажа последних в два ряда.

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ВД бескон-тактный, содержащий ротор в виде ферритового кольцевого магнита, дисковый статор с бескаркасными катушками многоАазной обмотки якоря, расположенными между ротором и замыкателем магнитного потока (3 J.

Ключи полупроводникового коммутатора управляются датчиком положения 4О ротора. Применение катушек без сердечников и системы обратной связи по скорости и положению ротора позволяет обеспечить высокую равномер— ность движения, но последняя остает45 ся и в этом случае не лучше 0,15Т.

Причиной этому является HpðàâHîìåðность намагничивания многополюсного ротора. Поэтому при использовании датчиков положения, чувствителт ные элементы которых реагируют на величину индукциии магнита, информация о неравномерности намагничивания последнего выдается в виде высокочастотных и субгармонических состав- 55 ляющих в составе выходногп напряжения электропрепбразовательного устройства. Последнее и порождает неравномерность цвижения носителя информации.При этом наиболее опасным являются субгармонические составляющие, не поддающиеся демпАированию обычными срецствами.

Цель изобретения — повьш ение равномерности движения ротора в сверхтихоходном варианте исполнения путем преобладающего подавления субгармонических составляющих колебаний ротора, а также уменьшения амплитуды его колебаний, обусловленных высшими гармоническими составляющими питающего напряжения.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе„ содержащем индуктор, выполненньй в вице Аерритового кольцевого постоянного магHHTB и якорь, обмотка которого, расположенная в воздушном зазоре между индуктором и замыка— те тем магнитного потока, подключена к выходу полупроводникового коммутатора, управляющие цепи которого связаны с выходом датчика положения ротора, на якоре размещен электропроводящий диск, разделенный проре— зями на секторы, причем все секторы по внешней части электрически соединены перемычками, а по внутренней части электрически соединены секторы, одинаково расположенные по отношению к одноименным полюсам ротора.

Для уменьшения амплитуды колебаний ротора, обусловленных высшими гармоническими составляющими питающего напряжения перемычки выполнены шириной, равной радиальной ширине кольцевого магнита.

Для упрощения конструкции ширина перемычек можст быть равной радиальному размеру диска.

На фиг. 1 представлена конструкция электропривода с электропроводящим диском на якоре; на фиг. 2 электропроводящий диск, разделенный на отдельные секторы; на фиг. 3 электропроводящий диск, в котором увеличена ширина перемычек.

Электропривоц с ВД (фиг 1) со держит коммутатор 1, предназначенный для преобразования напряжения сети в многофазное синусоидальное напряжение низкой частоты, которое подается на электродвигатель .2, т.е. на его многофазную обмотку 3 якоря 4, расположенного между ротором — Аерритовым кольцевым магнитом 5 H замы114 15? 7

50 кателем 6. Над обмоткои 3, обращенной к ротору, расположена плата 7 с плоским электропроводящим диском 8, например, из меди, изолированным от катушек якоря немагнитным материалом платы. Размеры кольца диска 8 соот,ветствуют форме и размерам кольцевого магнита 5, к которому крепится носитель 9 информации.

Коммутатор 1 построен на полупро 10 водниковых приборах и управляется устройством 10, в общем случае включающем генератор эталонной частоты и схему обработки сигналов, получаемых с датчиков 11 и 12 положения ро- 15 тора и угловой частоты вращения соответственно, элементы которых расположены на плате 7.

Якорь электродвигателя 2 в общем случае представляет собой немагнит- 20 ный диск 4, на поверхности которого прикреплены катушки 3 многоАазной обмотки. К противоположным сторонам этих катушек примыкает немагнитная плата 7. 25

Электропроводящий диск 8 (фиг.2) может быть выполнен методом печатного монтажа. При этом он выполняется в виде секторов 13-15, изолированных друг от друга по части длины прорезями 16, Таким образом, электрическое соединение каждого сектора 13 с двумя соседними 14 и 15 осуществляет— ся лишь на внешней части 17, у центра они соединены перемычками 18, про†ходящими по обратной стороне диска 8 (перемычки показаны пунктирными ли-. ниями) . Последние соединяют электрические секторы, расположенные идентично по отношению к полюсам одной 40 и той же полярности (например, секторы 15 и 19) . На фиг. 2 полюса магнита расположены как бы,над диском.

Они обозначены N, S, N, S (приведена конструкция для четырехполюсного дви- 5 гателя). Электрическое соединение проводников с секторами осуществляется через отверстия 20 в плате 7 (показано на Аиг. 2 точками).

Сектор 15 (Аиг. 2) под одним северным полюсом соединен проводником

18 с сектором 19 под другим северным полюсом, причем, одинаково располо— женным. Если северных полюсов будет четыре или больше, то отверстий 20 55 для связи будет четыре или более, т.е. электрически соединяться будет четыре или более секторов. ЛналогичНо соединяются и другие секторы. Величина изоляционного промежутка по длине может быть различной, вплоть до исключения последнего (Аиг. 3) .

Привод работает следующим образом.

Коммутатор 1, получая питание от сети, преобразует его в многоАаэное синусоидальное напряжение переменного тока частоты вращения ротора. Последнее обеспечивается за счет сигналов с чувствительных элементов датчика 11 положения ротора. Электрический ток, проходя по катушкам обмотки 3 якоря 4, взаимодействует с полюсами кольцевого магнита 5, При этом создается вращающий момент, разгоняющий ротор до скорости вращения, соответствующей частоте эталонного генератора устройства 10 управления. В дальнейшем скорость вращения поддерживается стабильной за счет обратной связи по скорости вращения через датчик 12, т.е. путем сравнения текущей частоты с эталонной и выработки соответствующего управляющего воздействия при расхождении указанных частот.

ДемпАирование колебаний осуществляется за счет взаимодействия кольцевого магнита с токами в диске ° При этом магнитные потоки прОнизывают участки диска как непосредственно под кольцевым магнитом, так и в центре диска, где больше проходят потоки рассеяния.

Если магнитные потоки северных (южных) полюсов неодинаковы,что является распространенным недостатком намагничивания многополюсных кольцевых магнитов, то чувствительные элементы датчика 11 положения ротора сАормируют сигналы на образование субгармонических составляющих токов и напряжений электропреобразовательного устройства 1. Последнее приведет к появлению низкочастотных колебаний ротора. Эти колебания обусловят наведение ЭДС во всех секторах. Появятся токи только в замкнутых контурах: сектор под полюсом с более сильным намагничиваниемм, внешняя часть диска, сектор под полюсом той же полярности, но с более слабым намагничиванием, соединительный проводник на обратной стороне диска. На Аиг. 2 один из таких путей показан стрелками.

Взаимодействуя с полюсами, наведенные токи создадут демпАирующий

1141527

6 момент, величина которого будет за- б

11 висеть от толщины секторов 14 и соеолее эффективно" сое инеи динены элекдинительных проводников по обра и трически смежные секто ы нап и р, апример стороне диска. тно на а иальн р д ую ширину кольцевого магКак следует из фиг. 2, больших 5 нита или весь ра и с. Это д у можно сделать, уменьшив по длине изоля онные уравнительных токов между секторами ционные рядом расположенных п люс о ов разнои промежутки ме секто сл чае жду рамн. В этом полярности не б ет В не удет. В этом случае у уравнительные .токи, возникаюих действием не будет значительно щие в диске, будут способствовать демпфированию в определенном соотуменьшаться движущий момент привода. вода ношении всех колайаний, в том числе

Однако если имеют место высокои высокочастотных. частотные составляющие колебания ротора, то для этого необходимо, чтоРасположение на яко е п

Р р риводного б б ди ою что электродвигателя дополнительного

ы олее значительные уравнительные электропроводящего диска обеспечиватоки возйикали между соседними сек- ет улучшение равномерности движения торами. В этом случае должны быть О 17 до o, 16

316f

Тир Филиал ППП."Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4