Вентильный электродвигатель

 

Область использования: вентильные электродвигатели с датчиком положения ротора. Сущность: вентильный электродвигатель и датчик положения сопряжены муфтой, выполненной в виде катаракты. Технический результат: замедление нарастания момента при пуске электродвигателя. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям с бесконтактной коммутацией, осуществляемой полупроводниковыми приборами, и может найти применение в автоматизированных электроприводах в качестве управляемого исполнительного двигателя, например в медицине для аппаратов искусственного дыхания.

Наиболее близким к предлагаемому решению является вентильный электродвигатель, содержащий двигатель, датчик положения ротора, фазочувствительный выпрямитель-усилитель и упругое звено (муфту), связывающие роторы датчика и двигателя.

Недостатками двигателя являются недостаточно медленное нарастание момента при пуске, невозможность реверсирования, низкая надежность и срок службы, обусловленные старением механической пружины муфты.

Решаемая задача состоит в улучшении технических и эксплуатационных свойств двигателя благодаря существенному замедлению нарастания момента при пуске, обеспечения реверса, устранению механической пружины.

Это достигается тем, что в известном электродвигателе муфта выполнена в виде катаракты.

При этом одна полумуфта выполнена в виде корпуса с возможностью поворота и содержащего две камеры, заполненные рабочим телом, затвор с противодействующей пружиной, выполненной в виде постоянного магнита с возможностью перемещения и изменения сечения окна между камерами, муфта снабжена электромагнитом или постоянным магнитом, взаимодействующим с затвором, с возможностью регулирования взаимодействия с затвором.

Электродвигатель содержит упругое звено, связывающее роторы датчика положения и электродвигателя.

Упругое звено при этом целесообразно выполнять в виде магнитной муфты.

Возможно выполнение упругого звена в виде пружинной муфты.

В качестве магнита одной полумуфты магнитной муфты может быть использован магнит ротора электродвигателя.

Возможно выполнение обеих муфт в виде одного узла.

Целесообразно также статор датчика устанавливать с возможностью поворота.

На фиг. 1 представлена схема вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - сцепление роторов датчика и двигателя с помощью упругой муфты с двумя магнитами; на фиг. 3 то же, но с использованием магнита двигателя; на фиг. 4 график зависимости момента двигателя от угла между роторами датчика и двигателя; на фиг. 5 упругое звено (муфта) с постоянными магнитами; на фиг. 6 то же (вид изнутри); на фиг. 7 разрез вязкого звена муфты в виде катаракты с клапаном, управляемым внешним магнитным полем; на фиг. 8 - расположение источника управляющего магнитного поля (а с постоянным магнитом и б с электромагнитом).

Вентильный электродвигатель содержит собственно электродвигатель (Д) 1 (фиг. 1), датчик положения (ДП) 2, двухканальный электронный усилитель-преобразователь 3, соединяющие роторы Д и ДП звено (муфта или муфты) 4, статоры 5 и 6 соответственно Д 1 и ДП 2, роторы 7 Д 1 с магнитом 9, ротор 8 ДП 2, обмотки 10 и 11 Д 1, обмотки 12 14 ДП 2 и узел присоединения нагрузки 23.

Согласно независимому пункту формулы изобретения муфта 4 (фиг.1) выполнена в виде катаракты, которая содержит корпус 24 (фиг.7), в котором с возможностью поворота и образования двух камер 25, 26 расположен ротор 27. В теле ротора установлен рабочий клапан, перемещением поршня которого 29 можно, изменяя сечение окон (канала), регулировать скорость перетекания рабочего тела из камеры в камеру. В теле ротора 27 размещен также обратный клапан 28, открытый при обратном ходе ротора 27, что ускоряет возврат его в исходное положение при выключении двигателя. Возможны иные конструкции канала для прохода рабочего тела, например, расположенного в теле ротора 27, сечение которого можно регулировать винтом.

Технические возможности двигателя можно расширить, применив управление перемещением поршня 29 с помощью внешних воздействий, например внешнего магнитного поля Ф (фиг.8). В случае применения постоянного магнита (фиг.8а) поток, проходящий в радиальном направлении через ротор 27 и поршень 29, изменяется при перемещении цилиндрического магнита по продольной оси двигателя. В случае применения электромагнита (фиг. 8б) магнитный поток регулируется изменением тока в катушке (обмотке) 34. В этих случаях поршень 29 выполнен в виде магнита и подпружинен с помощью механической пружины 30. Поршень 29 останавливается при равенстве силы взаимодействия его с внешним полем и силы упругой деформации пружины 30.

Устройство с упругим звеном 4 может быть выполнено с постоянными магнитами 15 и 16 (фиг. 2, 5 и 6), Полумуфты при этом размещены в корпусах 17 и 18. Предусмотрены на одной полумуфте упоры 19 и 20 для нереверсивного двигателя 20 и 21 для реверсивного, и на другой полумуфте выступ 22.

Работа двигателя с упругим звеном, имеющим упоры 19, 20, происходит также, как и при отсутствии упора 19, но при повороте статора ДП 2 на угол α.

При работе двигателя без упора 19 (фиг. 6) начальный пусковой момент создается поворотом ДП 2 на угол a (фиг. 4), который равен M_п= M_мsinα где M_м и M_п максимальный и пусковой моменты.

Если пусковой момент меньше момента нагрузки, то муфта скручивается и по мере увеличения угла скручивания момент растет и достигает наибольшей величины при Θ = 90°-β, где b угол установки упора 20 или 21: M_м= M_мsin(90°-β). Диапазон изменения момента двигателя равен ΔM = M_м(sinα-cosβ), а отношение моментов K = sinα/cosβ.

Направление вращения двигателя зависит от знака угла a.

При работе двигателя с упругим и вязким звеньями под действием пускового момента М_п упругая муфта начинает скручиваться. При этом поворачивается ротор 27 вязкого звена относительно корпуса 24 (фиг.7). Время поворота зависит от скорости перетекания рабочего тела через канал 31 из камеры 25 в камеру 26, т.е. от сечения канала, которое можно изменять перемещением поршня 29.

После выключения двигателя момент на валу исчезает и ротор 27 возвращается в исходное положение под действием упругого звена.

Формула изобретения

1. Вентильный электродвигатель, содержащий датчик положения с ротором и статором, электронные преобразователи-усилители, ротор с постоянным магнитом, который сопряжен с ротором датчика с помощью муфты, состоящей из двух полумуфт, статор с обмотками, подключенными к выходам преобразователей-усилителей, входы которых соединены с выходами датчика, и узел присоединения нагрузки со стороны ротора датчика, отличающийся тем, что муфта выполнена в виде катаракта.

2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что одна полумуфта выполнена в виде корпуса, другая в виде ротора, помещеного внутрь корпуса с возможностью поворота и содержащего две камеры, заполненные рабочим телом, затвор с противодействующей пружиной, выполненный в виде постоянного магнита с возможностью перемещения и изменения сечения окна между камерами, муфта снабжена электромагнитом или постоянным магнитом, взаимодействующим с затвором, с возможностью регулирования взаимодействия с затвором.

3. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что содержит упругое звено, связывающее ротор датчика положения или электродвигателя с катарактом.

4. Электродвигатель по п. 3, отличающийся тем, что упругое звено выполнено в виде пружинной муфты.

5. Электродвигатель по п. 3, отличающийся тем, что упругое звено выполнено в виде магнитной муфты.

6. Электродвигатель по п. 5, отличающийся тем, что в качестве магнита одной полумуфты магнитной муфты использован магнит ротора электродвигателя.

7. Электродвигатель по любому из пп. 4 6, отличающийся тем, что муфты выполнены в виде одного узла.

8. Электродвигатель по любому из пп. 1 7, отличающийся тем, что статор датчика установлен с возможностью поворота.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5, Рисунок 6, Рисунок 7, Рисунок 8