Вентильный электродвигатель

 

Союз Советскин

Социалистических

Республик оо75265О (61) Дополнительное к авт, свид-ву

{22) Заявлено 14. 04.7 8 (21) 2604380/24-07

3 (51)M. Кл.

Н 02 К 29/02 с присоеликениен заявки №

Гасударственный квинтет (23) Приоритет

60 делам навбретеннй н отнрытнй

Опубликоваио 30.0 .80. Бюллетень № 28 (5Д) л f(621.313. . 13.014.2 621. .382 { 088,8) Дата опубликования описания01.08.80 (72) Авторы изобретения

С. B. Волков, B. П. Мурзин и И. Г. Розенталь (71) Заявитель

{64) BEHTVab 1É 3 1РОЛВИ1 Е.1{

Изобретение относится к электрическим, машинам, а именно к электродвигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией, и может быть использовано в устройствах автоматики в тех случаях, когда предъявляются повышенные требо5 вания к постоянству вращающего момента по углу поворота, и, в честности, в качестве моментного пвигятеля, Известен бесконтактный электродвигвтело постоянного тока, в котором для управления используется эффект изменения индуктивного сопротивления фаз двигателя в функции угла поворота роторе, что позволяет обойтись без специального датчике положения ротора, как отдельного конструктивного элемента, и получить компактную конструкцию всего двигателя f1).

Одняко, в укязяниом устройстве сит налы дятчикя преобразуются в дискретную форму и используются дпя управления транзисторным коммутатором, переключяюшим секции обмоток, что допустимо лишь в случаях, когда неизбежно возникаюшне пульсации моментя несущественны, например, в вентильных лвигятьля х °

Б тех случаях, когда предъявляются повышенные требования к постоянству вращающего момента по углу поворота, и, в часа.ности, дпя моментных двигятелей, в качестве датчика попожения ротора используют сннуснс-косинусные трансформаторы.

Известен также бесконтактный эпектродвигятепь, в котором, с целью снижения габаритов, вторичные обмотки траноформаторного датчика совмещены с силовыми обмотками пвигатепя, я обмотки возбуждения датчика и двигателя располагаются ня магнитопроводе ротора со сдвигом 90 эл,гряд. (2).

Однако, такой двигатель жвмеценной конструкции требует сложной схемы фильтров и наличия двух обмоток возбуждения на роторе, питание к которым должно подводиться через контвктныб кольца, что

7526 50

30 з усложняет конструкцию пвигатепя и существенно снижает преил1уществя, лолученные за счет совмещения обмоток стаТОра.

Наиболее близким по технической сугггности к предлагаемому пь11яется бесконтактный электродвигатепь постоянного ТОкв, содержащий синхронную машину, якор-, ная обмотка которой через вентили подключена ко вторичной обмотке трансформаторного датчика положения ротора.

Вторичная обмотка датчика связана с неподвижной первичной обмоткой посредством короткозамкнутой секции, установленной на роторе. Кроме того, вторичная обмотке датчика выпопнена с числом пар попюсов вдвое меньшим, чем у якорной обмотки синхронной машины, и обе обмотки размещены в общем мягнитопровоае, а короткозамкнутая секция на роторе охвятывяет двойное попюсное деле ние роторе (3).

Однако, в таком авигятепе не обеспечивается постоянство вращающего момента по угпу поворота ротора, а конструктивно авигатепь успожнен наличием ггервичной обмотки датчика положения, выполненной в виде кольцевой катушки, распопоженной соосно с ротором, что привоаит к росту габаритов авигатепя.

Бель изобретения - обеспечение постоянства вращаюЕцего момента по углу поворота ротора и снижение габаритов двигателя.

yrrpG BrlR KxlrHe сиге1& пы ня которе 1й пОступяют с су м миру ющих .устройств 6 и 7, преобразующих сигналы датчика.. Ня магнитопровоаях стятора 8 расположееЕы силовые обмотки 3 и 4 и уложенные вместе с ними обмотки 1 и 2 аатчикя.

На роторе 9 с постоянными магнитами установпена короткозамкнутая обмотка

10 с витками, охватывающими по пвя полюса. Оси Обмоток датчика смещены друг относитепьно аруга на угол (2 ее-1)

90 эл. гряд. выполнены с синусно-распредеяенными витками и шагом, вдвое больше шага силовых обмоток, биагоааря чему магнитная связь между обмотками датчике и сиповыми обмотками отсутствует (синусное распределение витков не показано). Каждая из двух обмотокдатчикарасположена на отдельном секторе магнйтопровода 8.

Эп ктродвгатепь работает спедуюшим образом.

К обмоткам 1 и 2 датчика подводится переменное напряжение. При повороте ротора 9 ток в обмотках изменяется вспеаствие изменения магнитной связи обмоток датчика с короткозамкнутой обмоткой 10 ротора. Синусное распределение витков обмоток позволяет получить л1оаупяцию тока в них по законам Rahu и CoS Е (гае Ч- угол поворота в эл. град) с постоянной составляющей. В суммирующих устройствах 6 и 7 выаепяют ся огибаюЕцие„которые усиливаются уси35

50

Поставпенная цепь достигается тем, что датчик положения имеет две обмотки, сдвинутые по отношении друг к другу на (2 „-1) 90 эп.град., выполненные с синусно-ряспреаепенными BHTKBMH и попключенные к источнику переменного тока, каждая из обмоток уложена в оаном из секторов flBHT àòåïÿ вместе с сиповыми обмотками с шагом, вдвое превышающим шаг силовых обмоток, где е"1 - любое целое число.

Кроме того,, с. аепью упрощения схемы преобразования сигнадов датчика, оси обеих обмоток датчика смещены относительно осей силовых обмоток на 45 эл.т раfl.

На фиг. 1 изображена электрическая ° схема двигателя с преобразующими устройствами; на фиг. 2 - развертка активной части авигатепя.

Обмотки 1 и 2 датчика подключены к источйику перееченного напряжения, Силовые обмотки (обмотки якоря) 3 и 4 авигателя питаются через усипитель 5, лите11ем 5 и испопьзуеотся аля питания сиповых обмоток 3 и 4 двигатепя.

Магнитная связь между обмотками

1 и 2 датчика исключается разделением мягнитопровода на аве самостоятепьнь1е, магнитно rfe связанные части, я вице двух секторов магнитопровоаа с общим ротором, на каждом из которых располагается по одной обмотке датчика, или в виде двух самостоятельных двигателей с одной из обмоток датчика на каждом. В любом саучае ориентировка обмоток датчике oTHocHTQIIbHo сиповых обмоток должна обеспечить их взаимный савиг., эквивалентный сдвигу в пространстве на 90 эп. грац, е.еля упрощения схемы обработки сит иапов с датчика в сумматорах 6 и 7, гае огибающая выделяется путем сложения и вычитания сигналов с обмоток аатчика оси обмоток датчика смещены относительно .сиповых обмоток на 45 эл. град.

При этом суммирование дает

Я1 ЕЕ (9+ 45 )+ CO S (Ч -+ 45 0) = Б r o g r(752650 и полученный сигнал может без дополнительных преобразований использоваться для усиления. Аналогично при вычитании сигналов с датчика получаем функцию пропорциональную 515 М.

» дополнительно ограничение влия.ния обмоток дятчика друг ня аругв достигается при питании обмоток аятчикя переменным током от источникв с частотами, отличающимися íà 3-10" - друг от пруга.

В преплягвемом двигвтеле по срявнению с известным исключены дополнительные элементы конструкции, что позволяет уменьшить гвбаритьд сигналы с аятчика получвют в виде синуса и косинуса от угля » поворота, что позволяет ITocTpoHTb двухфазную систему, отличвюшуюся от известного мялыми пульсациями вращающего момента, и использовать двигатель, например, в качестве моментного. В выполненных образцах обмотка аатчикя звнимяет не более 10 пвзового прострянствв с ловых обмоток, что в целом привоаит к росту дивметрв двигателя ня 3" .

2» Источники информации, принятые во внимание лри экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

N 392590, кл. Н 02 К 29/02, 1967 °

2. Авторское свидетельство СССР б 512545, кл. Н 02 К 29/О", ) 970.

3. Авторское свидетельство СССР

М 388338, кл. Н 02 К 29/02, 1968.

Формул я изобретения

1. Вентильный электропвигятель, содержяший стятор с рязмещенньми на нем силовыми обмоткями и обмотками пятчикв положения ротора, и ротором с постоянными мягнитями и короткозямкнутой обмоткой, выполненной с числом полюсов, в два разя меньшим числа полюсов двигятеля, о т л и ч я ю шийся тем, что, с целью обеспечения постоянствя ..Э вращающего момента по углу поворота ротора и снижения габаритов двигателя, датчик положения имеет две обмотки, сдвинутые по отношению друг к пругу на (2п- 1) 90 ал.грвд. выполненные с синусно-распределенными витквми и поаключенные к источнику переменного тока, кяжавя из обмоток уложеня в одном из секторов пвигятеля вместе с силовыми обмотками с шягом, вдвое превышвющим шяг с:иловых обмоток, гае h- любое целое число.

2. Электродвигатель по и. I, о т л ич я ю ш и и с я тем, что, с целью упрощения схемы преобрвзовяния сигналов дятчикв, оси обеих обмоток пвтчикя смещены относительно осей силовых обмоток на 45 эл,rpan.