Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным двигателям постоянного тока с электронной коммутацией. Цель изобретения - повышение стабильности мгновенной частоты вращения двигателя. Электродвигатель содержит ротор в виде насаженных на вал 1 постоянных магнитов 3, статорную обмотку 9 и две тахогенераторные обмотки 7 и 10, размещенные на изоляционных платах 6, установленных между магнитами 3, и схему управления частотой вращения. Электродвигатель снабжен фазовым детектором, к входу которого подключены тахогенераторные обмотки 10, а выход связан с одним из входов схемы управления частотой вращения, а один из магнитов 3 установлен на валу 1 с возможностью проскальзывания относительно вала. С обмоток 7 и 10 снимается сигнал и подается на фазовый детектор, сигнал с которого, пропорциональный мгновенной скорости вращения, вводится в цепь отрицательной обратной связи общей системы стабилизации скорости вращения. Наличие такого сигнала позволяет синтезировать корректирующее звено, которое при соответствующем подборе коэффициента усиления обеспечивает устойчивую работу системы стабилизации. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИ)(СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) А1 (51) 5 Н 02 К 29/14

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГННТ СССР

1 (21) 380)55)/24-07 (22) )7.)0.84 (46) 30.03.90. Бюл. )Р )2 .(72) В Г.Карпов и Е.И,Чалов .(53) 621.313.13,014.2:62) 382(088,.8) (56) Патент США У 42600920, кл. 318-138, 1981, Авторское свидетельство СССР

1(1480047, кл. Н 02 К 29/02, 1983. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным двигателям постоянного тока с электронной коммутацией. Цель изобретения — повышение стабильности мгновенной частоты вращения двигателя. Электродвигатель содержит ротор в виде насаженных на вал I постоянных магнитов 3, статорную обмотку 9 и две тахогенераторные обмотки 7 и

10 размещенные на изоляционных пла2 тах 6, установленных между магнитами

3, и схему управления частотой вращения. Электродвигатель снабжен фазовым детектором, к входу которого поключены тахогенераторные обмотки

10, а выход связан с одним из входов схемы управления частотой вращения, а один из магнитов 3 установлен на валу 1 с возможностью проскальзывания относительно вала. С обмоток

7 и 10 снимается сигнал .и подается на фазовый детектор, сигнал с которого, пропорциональный мгновенной скорости вращения, вводится в цепь отрицательной обратной связи общей системы стабилизации скорости вращения, Наличие такого сигнала позволяет синтезировать корректирующее звено, которое при соответствующем подборе коэффициента усиления обеспечивает устойчивую работу системы стабилизации. 3 ил.! 554085

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным двигателям постоянного тока с электронной коммутацией обмоток (вентильным электродвигателям) пре5 имущественно для устройства воспроизведения звука.

Цель изобретения — повышение стабильности мгновенной частоты вращения электродвигателя.

На чертежах схематически представлен конкретный пример выполнения вентильного электродвигателя, На фиг. 1 показан электродвигатель, разрез; на фиг. 2 — аксоно-! метрический рисунок функциональных узлов электродвигателя; на фиг,3— структурная схема управления скоростью вращения электродвигателя.

Электродвигатель содержит вал 1 двигателя, основание 2 ротора, на котором закреплен постоянный магнит

3, подшипник 4, заполненный вязкой смазкой и установленный на основании

2 и магнит 5, закрепленный на подшипнике 4, что позволяет ему проскальзывать относительно основания 2 и ва— ла 1, размещенную в зазоре между магнитами 3 и 5 изоляционную плату 6, на которой сверху печатным способом нанесена концентрическая двухрядная зигзагообразная со средним выводом тахогенераторная обмотка 7 изоляци- онную плату 8, на которой сверху за1креплены катушки 9 двухфазной статор35 ной обмотки, а на поверхности, обра1ценной к магниту 5, нанесена вторая тахогенераторная обмотка 10, аналогичная обмотке 7, Обе изоляционные 1О платы 6 и 8 закреплены неподвижно на корпусе 11 двигателя. На магните

3 сверху закреплена ферромагнитная пластина — замыкатель 12, к нижней плоскости магнита 5 прикреплен замыкатель 13. Магниты 3 и 5 имеют две зоны намагничивания — внутреннюю 14 и внешнюю 15. Внутренняя зона 14 представляет собой силовые полюса чередующейся полярности, намагниченные по всей толщине магнита, а внешняя зона 15 — множество полюсов чередующейся полярности для тахогенератора, намагниченных на одной плоскости магнита по толщине на глубину, равную шагу намагничивания по окруж. ности, Катушки 9 статорной обмотки размещены в зоне действия силовых полюсов магнитов 3 и 5, а обмотки

7 и 10 — в зоне действия внешних полюсов, На плате 8 в зоне действия полюсов магнита 5 установлены датчики 16 и 17 положения ротора, На структурной схеме, приведенной на фиг. 3, показано, что двигатель охвачен тремя ветвями отрицательных обратных связей: по частоте и по фазовому сдвигу. Дпя этого схема содержит источник 18 опорного напряжения, сумматор 19, частотный детектор

20, к которому подключена обмотка 7, кварцевый генератор 21 опорной частоты, фазовый детектор 22, к которому также подключена. обмотка 7, фазовый детектор 23, ко входу которого подключены обмотки 7 и 10, сумматор 24, на который подаются выходные сигналы с сумматора 19 и фазовых детекторов

22 и 23, усилитель 25, подключенный к полупроводниковому коммутатору 26, который осуществляет подключение катушек 9 статорной обмотки к источнику 27 питания.

Вывод двигателя на номинальную скорость вращения и поддержание ее среднего значения осуществляется схемой управления, которая формирует йапряжение, подаваемое через коммутатор 26 на катушки 9 статорной обмотки. Датчики 16 и 17 положения ротора управляют моментом подачи напряжения на силовую обмотку.

Стабилизация скорости вращения обеспечивается. путем использования двух контуров отрицательной обратной связи: фазового и частотного. В фазовом контуре (обмотка 7, детектор

22, сумматор 24) сравнивается фаза опорной частоты кварцевого генератора

21 с фазой частоты, синтезируемой тахогенераторной обмоткой 7, что обеспечивает долговременную стабильность средней скорости вращения двигателя. Частотный контур (обмотка 7, детектор 20, сумматор 19, сумматор

24) обеспечивает стабильность мгновенной скорости вращения и позволяет исключить специальные корректирующие звенья для фазового контура, Особенности работы двигателя состоят в следующем.

При изменении скорости вращения закрепленного на роторе магнита 3, обусловленной. изменением нагрузки на валу двигателя, происходит разбалансировка скоростей вращения магнитов 3 и 5, например, ври замедле54085 6

4С

5 15 нии вращения первого (закрепленного на валу) магнита второй (проскальзывающий) магнит, обладающий достаточным моментом инерции, продолжает вращение с прежней скоростью. Затем, вследствие взаимодействия разноименных полюсов этих магнитов второй магнит как бы "подтягивает" за собой первый магнит. При ускорении вращения магнита 3 магнит 5 оказывает на него притормаживающее действие, т.е ° магнит 5 демпфирует качания ротора благодаря возможности свободного проскальзывания относительно вала двигателя. Введенная в подшипник вязкая смазка (дополнительное сопротивление) . снижает добротность механической системы, что уменьшает критичность выбора глубины отрицательной обратной связи в системе управления частотой вращения. Датчики скорости вра щения — обмотки 7 и 10 тахогенератора — при изменении скорости вращения закрепленного на валу магнита

3 вырабатывают сигналы, которые .по фазе сдвинуты между собой. Поэтому разность сигналов с этих обмоток является непосредственной информацией о нестабильности мгновенной скорости вращения и используется для стабилизации скорости вращения; сигналы с обмотки 7 и 10 подаются на фазовый детектор 23. С выхода детектора 23 снимается сигнал, пропорциональный мгновенной скорости вращения ротора, который вводится в цепь отрицательной обратной связи общей системы стабилизации скорости вращения двигателя. Наличие такого сигнала позволяет синтезировать корректирующее зве но второго порядка, которое при соответствующем выборе коэффициента усиления детектора 23 обеспечивает устойчивую работу системы стабилизации при любых коэффициентах усиления системы. . Двигатель представляет собой симметричную систему (моменты инерции магнитов одинаковы), поэтому положительный эффект — повышение стабильности вращения — достигается независимо от того, какой из двух магнитов (3 или 5) имеет угловое проскальзывание относительно вала. Нагруженную диском-носителем записи машину также стремятся выполнить в виде симметричной системы. Для этого в данном конкретном случае сумма моментов инерции магнита 3, диска-носителя записи и замыкателя 12 должна быть примерно равна сумме моментов инерции магнита 5 и замыкателя 13.

Реальная величина углового проскальзывания магнита 5 не превышает

3 град. что вполне достаточно для обработки фазовой разности сигналов с обмотки 7 и 1О.

При отсутствии качаний ротора маг" ниты 3 и 5 вращаются синхронно в одном установившемся положении друг относительно друга.

Таким образом, установка одного из роторных магнитов с возможностью проскальзывания относительно вала позволила повысить стабильность вращения двигателя благодаря демпфирующему взаимодействию магнитов, составляющих одну общую магнитную систему, и использованию в схеме стабилизации разностного сигнала с двух дифференциальных тахогенераторных обмоток, связанных соответственно с закрепленным на валу и свободно проскальзывающими относительно вала магнитами.

Дополнительный эффект состоит в упрощении сборки двигателя, так как в нем не требуется точная ориентация осей силовых магнитов — подвижный магнит самоустанавливается относительно закрепленного магнита, Этим самым повышается и ремонтопригодность машины.

Указанные преимущества двигателя позволяют использовать его для привода диска цифрового проигрывателя.

Формула из об ре т ения

Вентильный электродвигатель, содержащий ротор в виде насаженных на вал двух кольцевых постоянных магнитов, имеющих внутреннюю и внешнюю концентрические зоны намагничивания с разным числом покосов, статорную обмотку и две печатные дифференциальные двухрядные зигзагообразные тахогенераторные обмотки, размещенные на неподвижных изоляционных платах в зазоре между магнитами напротив соответствующих зон намагничивания магнитов, и схему управления частотой вращения, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышения стабильности мгновенной частоты вращения, введен фазовый детектор, к входу которого подключены обе тахо1554085

Составитель А.Санталов

Техред А.Кравчук Корректор А.Обручар

Редактор И.Сегляник

Заказ 463 Тираж 436 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб;, д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 генераторные обмотки, а выход связан с одним из входов схемы управления частотой вращения, а один из указанных магнитов установлен на валу с возможностью проскальзывания относительно вала.