Бесконтактный электродвигатель постоянного тока

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (iii656160

Союз Соеетсиик

Социалистически

Республики (6I) Дополнительное к авт. сена-иу (22) Заявлено 19.01.7В (21) 2313122/24-07 с прнсоединениеи заявки № (5!) М. Кл.

Н 02 К 29/00

Гасударстееннмй квинтет

СССР не делам нзобретеннй н аткрмтнй (23) Приоритет

Опубликовано05.04.79.Бюллетень №13 (5З) УДК В21.313.. 13.014.2 (088.8) Дата опубликования описания 09.04.79 (72) Авторы изобретения

Б. А. Делекторский, В. И. Нагайцев, Ю. И. Тарасов и А. И. Щеголев

«»

Московский ордена Ленина энергетический ф стнтут

j.;,-,, :т (71) Заявитель (S4) БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к области элекч ропривода и электромашиностроения, а именно к бесконтактным электродвигателям постоянного тока.

Известны бесконтактные двигатели постоянного тока, содержащие магнито- 5 электрический двигатель, полупроводниковый силовой коммутатор и механически несвязанный с ротором датчик положения ротора, управляющий силовым коммутатором (1 j. О

В этих двигателях исключены дополнительные информационные токоподводы, поскольку информация о положении ротора снимается непосредственно иэ силовой цепи питания двигателя. Однако, для него характерно то, что при неподвижном роторе отсутствует сигнал о его положении. Поэтому для запуска двигателя вводится дополнительное устройство, кото-! рое усложняет его конструкцию.

Из известных бесконтактных двигателей постоянного тока наиболее близким по технической сущности к данному изобретению является двигатель, описанный в (2).

В данном двигателе сигналы о положении ротора поступают из силовой цепи питания, но они имеют место и при неподвижном роторе. Здесь для определения углового положения ротора используют модуляцию индуктивного сопротивления фазы па высокой частоте в функции угла поворота ротора Устройство принципиально работоспособно лишь в случае, если оно содержит явнополюсный магнитоэлектрический двигатель, т.к. изменение индуктивного сопротивления фазы вызывается изменением магнитной проводимости прн повороте ротора

Для формирования сигналов управления коммутатором схема содержит: нульорган, сравнивающий опорное напряжение с величиной огибающей тока высокой частоты, пропускаемого через фазу двигатвля; дополнительный высокочастотный генератор, поочередно подключаемый к каждой иэ фаз двигателя, причем это подключение

656160 осуществляется синхронно с силовой коммутацией инвертора; фильтр высоких частот в цепи высокочастотного генератора; фильтр низких частот в силовой цепи питания двигателя, чтобы напряжение дополни- 5 тельного высокочастотного генератора не шунтировалось малым вьмодным сопротивлением источника питания двигателя. В результате структура бесконтактного двигателя постоянного тока оказывается довольно сложной.

Целью изобретения является упрошение конструкции двигателя.

Поставленная цель достигается тем, что каждая фвзная обмотка шунтироввна двумя последовательно соединенными конденсаторами, общая точка которых соединена с выходом усилительного элемента, в результате чего каждая фазная обмотка, конденсвторы и усилительный элемент 2О образуют высокочастотный автогенератор, причем выход автогенератора подключен к коммутатору смежной фазы. Благодаря этому высокочастотный генератор как отдельный самостоятельный элемент устра- няется, а в нуль-органе функционально и конструктивно объединяются высокочастотный генератор и фазнвя обмотка двигателя.

На фиг. 1 приведен пример конкретного выполнения схемы трехфазного двигателя с однополупериодной коммутацией в соответствии с изобретением; на фиг. 2 показано расположение фазньм обмоток

его статора и электропроводных зон ротора.

Двигатель содержит фазные обмотки

1, "° 3 (фиг. 1, 2), параллельно которым включены цепочки из соединенных последовательно конденсаторов 4 и 5, 40 образующие колебательные контуры автогенераторов высокой частоты, собранных на транзисторах 6, являющихся усили- тельными элементами. Конденсаторы 7

45 используются для фазовэй коррекции asтогенератора и одновременно служат фильтром высокой частоты. Фазные коммутаторы двигателя по фиг. 1 выполнены на транзисторах 8, которые включены последовательно с фазными обмотками через развязывающие низкочастотные фильтры 9. Резисторы 10 служат для пассивного запирвния транзисторов 8.

Смещение на базы транзисторов 6 автогенератора подается с делителя, образованного резисторами 11 и 12. Нагрузкой транзисторов 6 по постоянному току являются резисторы 13, à по переменному току высокой частоты - первичные обмотки трансформаторов 14. Емкость

15 исключает постоянную составляющую в выходном напряжении ввтэгенервторв.

Конденсатор 16 служит сглаживающим фильтром. Трансформатор 14 обеспечивает гальваническую развязку. Выпрямленный выпрямителем 17 сигнал автогенервтора через сопротивление 18 подается на базу силового транзистора 8, включающего очередную фазу. Бесконтактный двигатель по фиг. 1, 2 имеет электрэпроводную зону 19, нанесенную, например, методом вакуумного напыления на поверхность ротора 20, обращенную к поверхности 21 .статэра. Электропроводная зона расположена симметрично относительно продольной оси ротора и о имеет размеры в 240 . Автэгенераторы настроены так, что их колебания прекращаются в тот момент, когда электропроводная зона перекрывает фазную обмотку о на 90 . Электродвигатель работоспособен и в случае,.когда модулирующим

MIBMBHTDM является рэтор с переменной магнитной проводимостью. Однако объем электронной схемы существенно уменьшается при повышении частоты генерации, что возможно лишь при электропроводном модулирующем элементе.

Бесконтактный электродвигатель постоянного TDKa работает следующим образом.

После подачи напряжения питания при произвольном положении ротора, указанном, например, на фиг. 2, возбуждаются автэгенераторы, собранные На фвзных обмотках 2 и 3, а автогенератор, выполненный на фазной обмотке 1,не возбуждается, поскольку фазнвя обмотка полностью перекрыта электропроводной зоной ротора.

В результате этого и с учетом колвцевого соединения в коммутаторе начина- . ют протекать токи в фазных обмотках

3 и 1. Пэд действием их намагничиваюших сил ротор будет перемешаться по направлению вращения часовой стрелки.

При этом перемещении электропроводнвя зона 19 перекрывает все большую часть фазнэй обмотки 1 и одновременно уходит из-под фвзной обмотки 3, что вызывает в определенный момент срыв колебаний в автогенератэре, выполненном нв фазной обмотке 2. При выбранной настройке ввтогенервторов это произойдет после о поворота ротора на 30 . Дальнейшее вращение ротора осуществляется под действием намагничиваюшей силы лишь

656160 одной фазной обмотки 1, включенной по сигналу автогенератора, выполненного на фазной обмотке 3. При повороте роо тора на 120 от того положения, которое указано на фиг. 2, условия образования вращающего момента повторяются: выдает сигнал автогенератор, выполненный на фазной обмотке 3 и возбуждается автогенератор, выполненный на фазной обмотке 1, в результате чего намагничиваюшая сила создается уже фазными обмотками 1 и 2. При дальнейшем вращении ротора процесс создания вращающего момента протекает аналогично. Т.аким образом, за один оборот ротора каждая фаза и, следовательно, каждый авто» генератор оказывается включенным в течение 150 электрических градусов. о

{150 ), причем этот интервал имеет два о лодинтервала: 120 - когда включена о лишь одна фазная обмотка и 30; - когда работают совместно две фазные обмотки. Такая циклограмма работы фазных обмоток автогенераторов определяется лишь размером и расположением электропроводной зоны на роторе.

Глубокая модуляция и большой уровень выходного напряжения автогенераторов позволяют упростить схему обработки сигнала об угловом положении ротора, а поочередная, задаваемая самим ротором, генерация автогенераторов разных фазных обмоток исключает необходимость наличия коммутатора высокочастотного напряжения.

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока, не имеющий специального датчика на роторе и дополнительных информационных токолодводов, но обладающий позиционной обратной связьЮ BO положению ротора, благодаря простоте, может найти широкое применение в самых различных областях техники, где важны простота и компактность схемы

5 управления при сравнительно простой конструкции электродвигателя с минимальным числом соединений, например, в гироскопии. l0

Формул а изобретения

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока, содержащий ротор, статор с фазными обмотками, соединенными с источником постоянного тока через низкочастотные фильтры и фазные коммутаторы, о т л и ч а ю m и и с я тем, что, с целью упрощения конструкции, электродвигатель снабжен цепочками из двух последовательно соединенных конденсаторов и усилительными элементами,, каждая фазная обмотка шунтирована одной цепочкой из двух последовательно

2 соединенных конденсаторов, общая точка которых подключена к выходу усилительного элемента, причем каждая фазная обмотка, конденсаторы и усилительный эле мент образуют высокочастотный автогене ратор, подключенный к коммутатору соседней фазы, а соединение автогенераторов с коммутаторами выполнено по кольцевой схеме.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

¹ 462531, G 01 С 19/08, 1974.

2. Авторское свидетельство СССР M 392590, Н 02 К 29/00, 1973.

Составитель В. Комаров

Редактор В..Лукин Тахред О. Андрейко Корректор й. Мельниченко

Заказ,1543/45 Тираж 856 Поддисное

UHHHIIH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

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