Вентильный электродвигатель

 

Союз Советских

Соцмапмстйчвских республик о 675544 (62) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 01.04.77 (22) 2469535/24-07 с присоединением заявки Ие (2Э) Приоритет (52) М. Кл.

Н 02 К 29/02

Гасударственный «сметет СССР пе делам изеаретеиий и аткрмтий (53) УДК

621.313.13.014. .2:621.382 (088 8) Опубликовано 25.07.79. Бюллетень № 27

Дата опубликования описания 25.07 79 (72) Автори изобретении

Л, 3. Лурье и Э. А. Нокалн (72) Заявитель (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к области электротехники и может быть. использовано при раз работке электрических машин малой мощности, например бесконтактных электродвигателей, применяемых в системах автоматики.

Известны вентильные электродвигатели, со- 5 держащие устройства, вырабатывающие сигнал, пропорциональный скорости . вращения, 21).

Основной недостаток таких двигателей — значительные габариты из-за наличия двух информационных устройств: датчика положения и датчи- 16 ка скорости, каждое из которых представляет собой отдельную электрическую машину.

Известны также вентильные электродвигатели, содержащие синхронную машину, секции обмотки якоря которой соединены с выходом преобразователя частоты, и датчик положения и скорости с ротором, на котором установлены сигнальные элементы, и статором с расположенными иа внутренней поверхности его магнитопровода тахометрической обмоткой и чувст- + внтельньтми элементами, связанными с ynpas- . ляющимн цепями ключей преобразователя частоты (2).

Недостатками такого двигателя являются сложная конструкция датчика положения и скорости и ограничейные функциональные воэможности из-за невозможности получения реверсивного тахометрического сигнала постоянной частоты.

Целью изобретения является упрощение конструкции электродвигателя и расширение его функциональных возможностей.

Это достигается тем, что в предложенном электродвигателе ротор датчика выполнен в виде зубчатого безобмоточного магнитопровода, по крайней мере часть активной поверхности ро- тора выполнена из проводящего немагннтного материала, а статор выполнен в виде зубчатого магнитопровода, на половине зубцов которого . с последовательностью через один зубец уложена питающая первичная обмотка,,на второй половине зубцов с такой же последовательностью уложена тахометрическая обмотка, а сигнальная обмотка, несущая информацию о положении ротора, выполнена в виде двух секций, сдвинутых на один зубец и расположенных на тех же зубцах, что и питающая обмотка, при675544

Возникновение вращающего момента двигателя происходит в результате взаимодействия магнитных полей токов обмотки 2.статора и постоянного магнита 3 ротора. При вращении вала 4 двигателя в проводящем участке 8 ротора 7, пересекающем поток обмотки возбуждения АХ (продольный поток), будет индуктироваться ЭЯС вращения. Под действием этой

ЭДС возникают поперечные ток и поток, ко0 торйе по амплитуде пропорциональны напряжению питания обмотки АХ и скорости вращения ротора и изменяются во времени с частотой сети. Ось поперечного потока расположена в пространстве под углом 90 эл. град. к оси потока

5 возбуждения АХ т.е. совпадает с осью генера.торной обмотки BY, вследствие чего в последней индуктируется ЭДС. Величина последней также пропорциональная напряжению питания обмотки возбуждени» и скорости вращения ротора. Частота ЭДС генераторной обмотки равна частоте сети, от которой питается обмотка возбуждения, а ее фаза является функцией скорости вращения ротора, частоты сети и параметра обмоток АХ, ВУ и проводящего слоя

8 ротора; При этом с изменением знака скорости вращения ротора фаза ЭЛС геиераторной обмотки также изменяет свой знак. В дат "чике скорости, встроенном в бесколлекторный двигатель реализован принцип асинхронного токогенератора, причем обмотка возбуждения АХ, статора датчика является одновременно и обмоткой возбуждения тахогеиератора.

Предложенный электродвигатель кромесвоих функций — обеа еченна момента и скорости вращения — вырабатывает ситнал; пропорциональный как величине, так и направлению скорости вращения. Последнее обстоятельство поз- воляет использовать предложенный электродвиЗ, f гаталь в автоматических устройствах, в часпюо

О ж а приборных следящих системах, которые при этом существенно упрощаются за счет исключения специалЬного тахогенератора.

3 чем каждая из секций обхватывает два диаметрально расположенных зубца.

Проводящий участок может быть выполнен, натфймер, в виде токосъемного стакана, примыкающего своим дном к торцовой поверхности магнитопровода ротора.

На фиг. 1 и фиг. 2 показаны примеры рас"Положения элементов электродвигателя; на . фиг. 3 — магнитопроводы статора и ротора сигнальной части двигателя, выполняющей функции датчика положения и скорости рото-, .ра; на фиг, 4 — схемы соединения обмоток датчика и тахометрической обмотки..

Вентильный электродвигатель (фиг. 1) со- держит s одном корпусе пакет силового стато- 1 ра 1 с многофаэной обмоткой 2, постоянный магнит 3, установленный ня валу 4, ; пакет статора датчика 5 с обмоткой 6 и явнополюсный магнитопровод ротора 7, установленный на общем валу 4. Проводящий немагнитный участок 20 8 может быль вьшолнен в аиде немИ нитного сло», нанесенного на всю цоверхиость (фиг.1), или " в виде токосьемного стакана (фиг. 2). .

Статор датчика (фнг. 3) имеет восемь зубцов, 9-16, на четырех из которых через один (например на зубцах 9, 11, 13, 15) уложены обмотка возбуждения АХ и двухфазная сигнальная обмотка С> 21 Са Е (фиг. 4). Обмотка возбуйдениМ cocm из четырех соединенных йоследовательно катушек чередующейся поляр- 30 ности. Каждая из фаэ сигнальной обмотки

С Zi и Сз Ез состоит иэ двух катушек, распоноложенных на противоположных зубцах и вклю- ченных последовательно-встречно. На остальных зубцах статора например на зубцах 10 — 16 уло- у жена тахометрнческая генераторная обмотка

ВУ (фиг. 4), состоящая из четырех.последовательно соединенных катушек чередующейся полярности. Таким образом, тахометрическая обмотка ВУ и обмотка возбркдения АХ имеют 4 одинаковое число полюсов (в данном примере четыре) и сдвинуты в пространстве между собой на 90 эл. град.

А - 560.р 380 2 80 сдв у .ч где p — число пар полюсов;

2. у — число зубцов статора.

Электродвигатель работает следующим обра зом.

Ыногофазная обмотка 2 статора подключается к нстбчййку питания через электронный блок, который коммутирует фазы по сигналам управления, поступающим с обмоток С,2, и

Сз Еа и сменяющимся в зависимости от углового положения ротора. Обмотка возбуждения

АХ знается от сети переменного тока повышенюй частоты.

Формула изобретения

1 . Вентильный электродвигатель, содержа- щий синхронную машину, секции обмотки якор» которой. соединены с выходом преобразовате. ьп ля частоты, и датчик положения и скорости ротора с ротором, на котором установлены сиг нальные элементы, и статором с расположенными на внутренней поверхности его магнитопровода тахометрической обмоткой и чувствитель51 ными элементами, связанными с: управляющими цепями ключей преобразователя частоты, о тличающийся тем,что,сцельюупрощения его конструкции и расширения функциональных возможностей, ротор датчика выпол675544

5 нен в виде зубчатого безобмоточного магннтопровода, по крайней мере часть активной по- верхности ротора выполнена иэ проводящего не магнитного материала, а статор выполнен в виде зубчатого магнитопровода, на половине зубцов которого с последовательностью через одйн зубец уложена первичная обмотка, на второй половине зубцов с такой же,последовательностью уложена тахометрическая обмотка, а сигнальная:обмотка несущая информацию,о положении ротора, выполнена в виде двух секций, сдвинутых на одни зубец и расположенных на тех же зубцах, что и первичная обмотка,. причем . каждая из секций обхватывает два диаметраль-. но расположенных зубца..6

2, Электродвигатель rio и. 1 î t л и ч i юшийся тем, что участок ротора из проводящего немагнитного материала выполнен в виде токосъемного стакана, Примыкающего своI им дном к торцовой поверхности магннтопровода ротора.

Источники инф рмации, принятые во внимание при экспертизе

1. Микроэлектродвигатель для систем автоматики (технический справочник) под ред. Лодочникова Э. А., и Юферова Ф. М.! М„"Энергия, 1969, с. 99.

2, Авторское свидетельство СССР М 471639, кл.,Н 02 К 2299/ 0022, 1973.

675544

С т ит в А. С.тЛ

Техред С. Мигай Корректор .М- Пожо

Редактор Е. Кравцова

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

Заказ 4325/46 Тираж 856 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж вЂ” 35, Раушская наб., д. 4/5