Вентильный электродвигатель

 

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 Н 02 К 29 06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3726707/24-07 (22) 06.04.84 (46) 15.11.86. Бюл. и 42 (72) В.М.Гридин (53) 621.313.13.014.2:621.382(088,8) (56) Овчинников И.Е. и др. Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л.:

Наука, 1979, с. 270.

Мейстель А.М. и др. Электропривод с вентильным двигателем. — РЖ/ВИНИТИ, сер, Электропривод и автоматизация промьппленных установок, т. 4, 1974, с. 217. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к эл. машийам с бесконтактной коммутацией, преимущественно к вентильным моментным двигателям (ВД). Цель изобретения — повышение массогабаритных пока„„SU„„1270846 А 1 зателей и равномерности вращения ° ВД содержит транзисторы 1-8, образующие инвертор 9, якорь с несимметричной четырехсекционной лучевой обмоткой, индуктор 10, датчик положения ротора (ДПР) с сигнальными элементами 11 и чувствительный элемент 12, функциональный преобразователь (ФП) 13. Инвертор подключен к источнику 14 постоянного така, который может иметь среднюю точку для соединения с общей точкой секции якорной обмотки. Вторая, третья и четвертая секции якорной обмотки смещены относительно первой секции соответственно на 90, 135 и 225 эл. град, что обеспечивает для каждого положения ротора постоянство электромагнитного момента а следовательно, и частоты вращения ротора.

6 з.п. A-лы, 6 ил., 1 табл.

1270846

Канал ФП ое выражение для ватации

Ь,, = а„ав

Ь„ = а, а

ЗАПРЕТ

ЗАПРЕТ

ЗАПРЕТ

Ь =а ° ay

Ь =aAа

Ь = а.a„

Ь4 ас а

Ь = а ° а

ЗАПРЕТ

ЗАПРЕТ

ЗАПРЕТ

ИЛИ-НЕ

ЗАПРЕТ

= а„а

b. = дд ас

ЗАПРЕТ

Ь =a+аь

Ьб=а,а, ИЛИ-НЕ

Ь =а а с D

Ь, = а

ЗАПРЕТ

+ а с

ИЛИ-НЕ

bg =а + а с у

Ь =а„а

Изобретение относится к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секции якорной обмотки, в частности к низкоскоростным вентильным электродвигателям (ВД) с повышенной равномерностью вращения вала (моментным ВД), и может быть использовано, например, в звукозаписывающей и звуковоспроизводящей аппаратуре.

Цель изобретения — повышение мас- 1О согабаритных показателей ВД и равномерности вращения его ротора.

На фиг.1 изображена электрическая схема ВД, на фиг.2 и 3 — активная часть ВД, примеры исполнения, на 1 фиг.4 и 5 — логическая схема функцио,нального преобразователя (ФП), примеры исполнения, на фиг.б — циклограммы сигналов чувствительных элементов (ЧЭ) датчика положения ротора (ДПР) щ и выходных сигналов ФП.

ВД (фиг.1) содержит ключевые эле менты, например транзисторы, 1-8, образующие инвертор 9, якорь с несимметричной четырехсекционной лучевой обмоткой, индуктор 10, ДПР с сигнальными элементами 11 и ЧЭ 12 и ФП 13.

Инвертор 9 подключен к источнику 14 постоянного тока, который может иметь среднюю точку. Для соединения средней ЗО точки источника с общей точкой секций обмотки предусмотрен выключатель 15.

Индуктор (фиг.2 и 3) выполнен двух двухполюсным, состоящим из магнитомягкой втулки 16 и полюсов 17 — пос35 тоянных магнитов. Угловой размер полюсной дуги не менее 135 эл, град.

Якорь на фиг.2 имеет магнитопровод

18 с восемью прямыми или скошенными пазами и уложенную в них диаметральную сосредоточенную обмотку 19.

Якорь на фиг.3 содержит беспазовый (гладкий) магнитопровод 18 и уложенную на его внутренней поверхности диаметральную обмотку 19. Начала секций обмотки обозначены A В, С, Р„ концы секций — Х, Y, Z, W. Их общая точка обозначена буквой О. Все выводы обмотки расположены напротив соответствующих секций. Секции В, С и Р смещены относительно секции А соответственно на 90, 135 и 225 эл. град.

В ДПР четыре ЧЭ 12 смещены друг относительно друга так же, как и секции обмотки, а сигнальный элемент 11 выполнен с угловым размером 180 эл.град (фиг,1). Положение сигйального элемента относительно ЧЭ на фиг. 1 соответствует положению индуктора относительно якоря на фиг.2 и 3. ЧЭ соединены с входами восьмиканального ФП

13. Выходы каналов ФП соединены с управляющими электродами одноименных ключевых элементов 1-8 инвертора 9.

Диоды обратного тока инвертора условно не показаны.

Четыре выхода инвертора соединены с соответствующими началами секций обмотки.

ФП 13 состоит из логических элементов ЗАПРЕТ, И, ИЛИ-НЕ (см. фиг.4 и 5), Структура и функции каналов ФП отражены в таблице.

1270846

ВД работает следующим образом.

В результате взаимодействия ротора с якорем ротор вращается против часовой стрелки и с ЧЭ ДПР поступают логические сигналы а, а„, а, а на 5

ФП (+ — угловое положение ротора), По сигналам с ЧЭ ФП вырабатывает сигналы Ъ„, Ь, ..., Ь управления инвертором (см. таблицу и фиг.6). Инвертор коммутирует секции якорной обмотки, и в них протекают токи (на фиг.2 и 3 знаки "+" и "." означают направление тока, а отсуствие этих знаков — отсутствие токов в секциях).

В результате ротор, взаимодействуя с якорем, продолжает вращение, При этом для каждого положения ротора соблюдаются описанные условия обеспечения постоянства электромагнитного момента, а следовательно, и частоты враще-

20 ния ротора. Эти условия не соблюдаются строго лишь в случае, когда якорь выполнен беспазовым или со скошенными пазами и обеспечивается одновременная работа трех секций. Однако

25 и для такой конструкции якоря пульсация электромагнитного момента предлагаемого ВД меньше.

ФоРмула изобретения30

1. Вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с четырехсекционной обмоткой якоря, первая, вторая, третья и четвертая секции ко-35 торой соединены в звезду и подключены к цепи питания через мостовой инвертор, состоящий из первой, второй, третьей и четвертой ветвей, образованных соответственно первым и пятым,40 вторым и шестым, третьим и седьмым, четвертым и восьмым ключевыми элементами, и устройство управления инвертором в виде последовательно соединенных по входу-выходу датчика поло- 45 жения ротора с сигнальными и чувствительными элементами и многоканального функционального преобразователя, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения массогабаритных показа-50 телей и равномерности вращения ротора, вторая, третья и четвертая секции обмотки смещены относительно первой секции соответственно на 90, 135 и

225 эл. град. 55

2. Электродвигатель по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что устройство управления инвертором выполнено с возможностью формирования открывающих сигналов в интервалах угла поворота ротора для первого ключевого элемента 0-135, второго 90-225, третьего 135-270, четвертого 225-360, пятого 180-315, шестого 270-45, седьмого 315-90, восьмого 45-180 эл. град.

3. Электродвигатель по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что устройство управления инвертором выполнено с возможностью формирования открывающих сигналов в интервалах угла поворота ротора для группы, состоящей из первого, второго, пятого и шестого ключевых элементов, в виде последовательности импульсов длительностью

90 эл. град, сдвинутых друг относительно друга также на 90 эл. град, а для группы, состоящей из восьмого, ° третьего, четвертого и седьмого,— в.виде аналогичной последовательности импульсов, сдвинутой на 45 эл. град. относительно первой последовательности импульсов °

4. Электродвигатель по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что цепь . питания выполнена со средней точкой, средняя точка цепи питания соединена с общей точкой секций, а. устройство управления инвертора выполнено с возможностью формирования открывающих сигналов в интервалах угла поворота ротора для первого ключевого элемента

0-135, второго 90-225, третьего 135270, четвертого 225-360, пятого 180315, шестого 270-45, седьмого 315-90, восьмого 45-180 эл. град.

5. Электродвигатель по п.1, о т— и и ч а ю шийся тем, что цепь питания выполнена со средней точкой, средняя точка цепи питания соединена с общей точкой секций, а устройство управления инвертором выполнено с э возможностью формирования открывающих сигналов для группы, состоящей из первого, второго, пятого и шестого ключевых элементов, в виде последовательности импульсов длительностью

90 эл. град, сдвинутых относительно друг друга также на 90 эл. град, а для группы, состоящей и восьмого, третьего, четвертого и седьмого, — в виде аналогичной последовательности импульсов, смещенной относительно первой последовательности импульсов на 45 эл град

6. Электродвигатель по пп.2 и 4, отличающийся тем, что

3 12 второй, третий и четвертый чувствительные элементы датчика смещены относительно первого соответственно на

90, 135 и 225 эл. град, сигнальные .элементы датчика выполнены с угловым размером, равным 180 эл. град, первый, второй, четвертый, пятый, шестой и восьмой каналы функционального преобразователя выполнены в вице логического элемента ЗАПРЕТ, третий канал— в виде элемента И, а седьмой — в виде элемента ИЛИ-НЕ, причем прямые входы каждого из указанных элементов ЗАПРЕТ соединены с выходом одного чувствительного элемента, соответственно указанной последовательности: перечисления каналов с первым, вторым, четвертым, третьим, четвертым и первым чувствительными элементами датчика, инверсные входы элементов ЗАПРЕТ соединены соответственно указанной последовательности перечисления каналов с третьим, четвертым, первым, вторым и четвертым,- чувствительными элементами датчика, первый вход каждого из элементов И, ИЛИ-НЕ соединен с вторым чувствительным элементом, а второй вход элемента И, ИЛИ-НŠ— с третьим чувствительным элементом датчика.

7. Электродвигатель по пп.3 и 5, отличающийся тем, что второй, третий и четвертый чувс.тви70846 тельные элементы датчика смещены относительно первого соответственно н

90, 135 и 225 эл. град, сигнальные элементы датчика выполнены с угловым размером, равным 180 эл, град, первый, третий, пятый и седьмой каналы функционального преобразователя выполнены в виде логического элемента

ЗАПРЕТ, второй и четвертый каналы—

10 в виде элемента И, а шестой и восьмой — в виде элемента ИЛИ-НЕ, причем прямые входы каждого из указанных, элементов ЗАПРЕТ соединены соответственно указанной последовательности

15 перечисления каналов с первым, третьим, вторым и четвертым чувствительными элементами датчика, инверсные входы элементов ЗАПРЕТ указанной последовательности перечисления каналов

20 соединены с выходом одного чувствительного элемента, соответственно с вторым, четвертым, первым и третьим чувствительными элементами, первый вход второго и шестого каналов соединен с вы25 ходом первого чувствительного элемента, второй вход каждого из этих каналов соединен с выходом второго чувствительного элемента, первый вход четвертого и восьмого каналов соедиЗО нен с выходом третьего чувствительного элемента, второй вход этих каналов соединен с четвертым чувствительным элементом датчика.

12708чб фиг. 5

1270846

Составитель А. Санталов

Техред Л, Олейник, Корректор В.Бутяга,"едактор А.Огар

Подписное

Заказ 6250/55 Тираж 631

ЗНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий!

13035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, r, Ужгород, ул. Проектная, 4