Вентильный электродвигатель

 

Использование: приводы магнитных и оптических дисков,1 лентопротяжных других устройств. Сущность изобретения: электродвигатель содержит стат ор с обмоткой, подключенной к полупроводниковому коммутатору , ротор с индуктором, датчик положения ротора и тахомегрическую обмотку/ Двигатель снабжен магиитопроводом для магнитного потока рассеяния, на.котором размещены тахометрическая обмотка и магниточувствитёльные элементы, деющие информацию о положении ротора. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я) s Н 02 К 29/06, 29/14

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО6РЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4797699/07 (22) 28.02.90 (46) 30.01.93, Бюл. N. 4 (71) Белорусский политех»»ический институт (72) В.И.Шафранский, М.M.Îëåøêåâè÷ и В.В.Романов (56) Авторское свидетельство СССР

N 509955, кл, Н 02 К 29/02, 1973, Авторское свидетельство СССР

»чт 955398, кл. Н 02 К 29/02, 1980.

Изобретение относится к области электротехники, а именно к разделу бесколлекторных электрических машин постоянного тока, и 1ло>кет быть использовано в электроприводе дисковых запоми»»ающих устройств, магнигофонов, проигрывателей.

Известен вентильный двигатель, содержащий статор с якорной рбмоткой и вращающийся индуктор, состоящий из стального ярма, к которому приклеены четыре постоянных магнита, а к последним приклеены полюсные наконечники. К одной торцовой поверхности индуктора прикреплена система подмагничивания датчика положения ротора, состоящая из двух секторных магнитных шунтов и двух конце»»трических дуг.

Датчик положения ротора укреплен на специальной пластм.lccoBoll крышке и состоит иэ замкнутого магнитопровода, на котором размещены первичная и вторичная обмотки. Последняя через блок управления в зависимости от положения ротора открывает ключи коммутатора, к которому подключена обмотка якоря.

„„. Ы„„1791924 А1 (54) В Г Н ТИЛ Ь Н Ы Й ЭЛ Е КТ РОД В И ГАТЕЛ Ь (57) Использование; приводы магнитных и оптических дисков, ле»»топротяжных и других устройств, Сущность изобретения: электродвигатель содер>кит статор с обмоткой, подкл»оченной к полупроводниковому коммутатору, ротор с и1»дукторо»л, датчик поло_#_eIlllsI ротора и .тахомегрическую обмотку.

Двигатель снаб>ке»» магнитопроводом для

MBl llIITlio1o потока рассея»»ия, на котором размещены тахометрическая обмотка и магниточувствительные элементы, деющие информациlo î IlîRoæeíèl» ротора. 2 ил.

Двигатель 1 отличается конструктивной и технологической сложностью. Кроме того, у него отсутствует тахометрическая обмотка, и в случае его использова»»ия в автомаTI13I1poBBI II0f электроп ри воде необходим допол: ительный тахогенератор, что приводит к еще большему усложнени»о и увеличени»о осевой длины.

Известен также вентильный двигатель, состоящий 113 статора с m-фазной якорной обмоткой, подкл»оченной к сети через полупроводниковый комл»утато,, 11 вращающего К) индуктора, На статоре расположен датчик положе»»ия ротора, выпол»»ен»»ый в виде ферромаг»»ит»»ого экрана, к которому против торцовой поверхнос и индуктора прикрепле»»ы m разомкнутых феррол»аг»»ит»»ых — а серде ill»IKQD с двумя обмотками на каждом.

Эти обмотки попарно соединены по дифференциальной схеме с однополупериодным вь»пря»лле»»ием и подключены к высокочастотному источнику напряжения через резистор, с которого снимается сигнал о положении ротора, и электронный ключ, 1791924

20

30

50

Двигатель содержит m инверторов, m электронных нуль-органов, через которые сигнал о положении ротора подается на управляющие цепи коммутатора, а также дифференциатор, интегратор и компаратор, Двигатель имеет ряд существенных недостатков, связанных с тем, что на выходе датчика положения ротора имеются два сигнала одинаковой частоты, но сдвинутых друг относительно друга на 180О: сигнал о положении ротора, не изменяющийся по величине в зависимости от частоты вращения, сигнал ЭДС вращения, величина которого изменяется в зависимости от частоты вращения.

При малой частоте вращения, когда

ЭДС вращения ничтожно мала, каждый из

m нуль-органов (компараторов) выдает прямоугольный импульс длительностью а =180о. Так как при m = .З,эти импульсы сдвинуты друг относительно друга на 120О, то через каждые 60 происходит коммутация ключей коммутатора, т .е. ме>ккоммутационный период ак, в течение которого ротор поворачивается от некоторого минимального угла О между осями МДС якоря F и магнитного потока Ф до максимального

6 без коммутаций в секциях (фазах) 06MQTки якоря, также равен GOO, Такой межкоммутационный период является идеальныим при трехфазной мостовой схеме коммутатора.

По мере увеличения частоты врац,-,Hèÿ

ЭДС вращения увеличивается, поэтому результирующий сигнал на выходе датчика положения ротора уменьшается. Так как пороговое найряжение нуль-органа неизменно, то в этом случае его импульс появляется позже и исчезает раньше, чем при отсутствии ЭДС вращения, т.е., длительность импульса нуль-органа уменьшается по мере увеличения частоты вращения.

Это приводит к увеличению 0> и уменьшению Oz, в результате чего средний момент уменьшается, а пульсация момента увеличивается, следовательно, увеличивается и неравномерность вращения, Вследствие уменьшения момента уменьшается отдаваемая двигателем мощность при практически неизменных потерях, т.е, КПД двигателя уменьшается. Таким образом, из-за вредного влияния ЭДС вращения на работу нуль-органа, следовательно, и коммутатора ухудшаются технико-экономические показатели двигателя: уменьшается

КПД; увеличивается объем двигателя на единицу момента (мощности при заданной частоте вращения).

При определе- Ой частоте вращения

0 =62, а средний момент равен О, т.е. двигатель становится вообще неработоспособным. Чтобы обеспечить работоспособность двигателя в этом случае, в прототипе имеется возможность перехода на управление коммутатором по сигналу ЭДС вращения, для чего предусмотрены m инверторов, электронный ключ, дифференциатор, интегратор и компаратор, что приводит к значительному усложнению и снижению надежности.

Кроме указанных недостатков, двигатель не может быть использован в автоматизированном электроприводе из-за отсутствия сигнала, пропорционального частоте вращения, Целью изобретения является увеличение надежности.

Цель достигается тем, что в электродвигателе, содер>кащем статор с m-фазной обмоткой, соединенной с сетью через полупроводниковый коммутатор, ротор с постоянными магнитами, m разомкнутых ферромагнитных сердечников с наконечниками, расположенных llo окружности вблизи его торцовой поверхности, каждый из сердечников соединен с кольцевым магнитопроводом, ме>кду ними установлен магниточувствительный элемент, а на кольцевом магнитопроводе размещена тахометрическая обмотка.

На фиг.1 показан вентильный электродвигатель, продольный разрез; на фиг.2— разрез А — А на фиг.1 для трехфазного двухполюсного электродвигателя.

Вентильный электродвигатель состоит из корпуса 1, подшипниковых щитов 2 и 3, вала 4, вращающегося в подшипниках 5, с индуктором 6, статора 7 с обмоткой якоря 8, подключенной к коммутатору (не показан), ферромагнитных сердечников 9, располо>кенных вблизи торцевой поверхности ротора и сдвинутых друг относительно друга на

120 эл.град, стержней 10 с магниточувствительным элементом 12, например, датчиком Холла, ярма 13 с тахометрической обмоткой 11, установленного на плате 14, служащей одновременно и для выполнения электрических соединений. Тахометрическал обмотка 11 может быть размещена и на стержнях 10, Сердечники 9, стержни 10 и ярмо 13 образуют специальный магнитопровод для магнитного потока рассеяния, вид которого для трехфазной двухполюсной машины в сечении А — А показан на фиг.2.

Этот магнитопровод может быть выполнен прессованным из магнитного материала с повышенным удельным электрическим сопротивлением с целью уменьшения потерь

1791924 на вихревые токи, При любом числе пар полюсов (р = 1,2,3,4,...) длина дуги сердечников 9 не должна превышать 2/3 полюсного деления, Работа двигателя происходит следующим образом.

Магнитный поток индуктора 6, выходящий с его цилиндрической поверхности (основной поток), взаимодействуя с током

Обмотки якоря 8, создает вращающий момент. Магнитный поток, выходящий с торцевой поверхности индуктора 6 (поток рассеяния), собирается в сердечнике 9, расположенном против данного полюса, и «ерез стержня 10, ярмо 13 и другие сердечники 9 проходит к полюсу противоположной полярности. При вращении ротора каждый из сердечников 9 перемещается в магнитном поле, поэтому магнитный поток в них, следовательно, и в стержнях, изменяется. Благодаря этому в обмотках 11, расположенных на ярме или на стерЖнях, наводятся ЭДС, пропорциональные частоте вращения и сдвинутые друг относительно друга по фазе, а в магниточувствительных элементах 12 появляется сигнал, изменяющийся в зависимости от положения ротбра.

Сигналы этих элементов сдвинуты по фазе соответственно пространственному сдвигу сердечников 9 и могут быть использованы для управления работой коммутатора.

Соединение сердечников с кольцевым магнитопроводом, установка между ними магниточувствительных элементов и разме.щение тахометрической обмотки на кольц .— вом магнитопроводе обеспечивает независимость сигнала о положении ротора и тахометрического сигнала друг от друга.

5 Благодаря этому ЭДС вращения не оказывает вреднего влияния на работу коммутатора, Кроме того, существенно упрощается функциональная схема (отпадает надобность в m инверторах, электронном ключе, интеграто10 ре, дифференциаторе, компараторе и источнике высокочастотного питания), следовательно, увеличивается надежность, При этом упрощается и конструкция собственно двигателя в связи с отсутствием маг15 нитного экрана. Наличие независимого сигнала ЭДС вращения позволяет использовать его для контроля или регулирования частоты вращения.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий статор с m-фазной обмоткой, соединенной с сетью через полупроводниковый коммутатор, ротор с постоянными магнита25 ми, гп разомкнутых ферромагнитных сердечников с наконечниками, расположенными по окружности вблизи его торцовой поверхности, о т л и ч а и шийся тем, что, с целью повышения надежности, каждый

30 сердечник соединен с кольцевым магнитопроводом, между ними установлен магниточувствительный элемент, а на кольцевом магнитопроводе размещена тахометрическая обмотка.

1791924

Фиг. 2

Составитель М. Олешкевич

Техред М.Моргентал Корректор М. Петрова

Редактор

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул,Гагарина, 101

Заказ 157 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб„4/5