Управляемый вентильный электродвигатель

,801107225 А ЗШ Н 02 К 29/02 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССРПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ ЙЕИЙ:ЭЗ -.хМ(71) Всесоюзный научно"исследовательский институт электромашиностроения (53) 621.313,13.014.2:721.382(088.8) (56) 1. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л., "Наука", 1979, с. 231.2. Хрущев В.В, Электрические микромашины автоматических устройств. Л., "Энергия", 1976, с. 323.3. Патент США3622831, кл. 318-138, 197 .(54) (57) 1. УПРАВЛЯЕИЬЙ ВЕНТИЛЬНЫЙЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий ротор,статор с обмоткой и усилители мощности фаз обмотки, выход каждого из которых соединен с первым выводом одной из фаз обмотки якоря, о т л,и"ч а ю щ и й с я тем, что, с цельюулучшения массогабаритных показате"лей, в него введены операционные усилители по числу фаз обмотки, неинвертирующий вход каждого из которых со"единен с первым выводом соответствующей фазы обмотки, инвертирующийвход подключен к второму выводу тойже фазы, а выход - к входу соответствующего усилителя мощности,1 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и12. Электродвигатель по и. 1, о тл и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повьшюения стабильности частоты вращения, каждый усилитель мощности 07225снабжен входом регулирования коэффициента усиления, к которому подключен выход соответствующего операционного усилителя, 1Изобретение относится к электрическим машинам и может быть нспользовано, например, при создании низкоскоростных вентильных микродвигателей, для высококачественной аппаратуры магйитной записи и звуковоспроизведения.Известны вентильные электродвигатели, содержащие ш-фазную обмотку на статбре, ротор с индуктором, датчик 10 положения ротора дискретного типа, полупроводниковый коммутатор и тахогенератор 1 1.Недостатком этих двигателей является. низкая равномерность вращения. 15Известны вентильные электродвигатели с аналоговыми датчиками положения ротора типа сельсин, вращающийся трансформатор или микросин, имеющие повышенную равномерность вращения 23Недостатком данных электродвигателей являются ухудшенные массогабаритные показатели и высокая стоимость механической части. 25Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является вентильный элект" родвигатель, содержащий на статоре ш-фазную якорную обмотку и ш-фазную обмотку тахогенератора. При этом выводы фаз обмотки тахогенератора соединены с входами соответствующих усилителей, выходы которых подключены к соответствующим фазам якорной обмотки 3.35Недостатками известного двигателя являются низкие массогабаритные показатели и сложность электромеханичес кой части.Цель изобретения - улучшение массогабаритных показателей и упрощение. Указанная цель достигается тем, что управляемый вентильный электродвигатель, содержащий ротор с нндуктором, статор с обмоткой и усилители 2мощности по числу фаз обмотки, выход каждого из которых соединен с первым выводом соответствующей фазы, снабжен операционными усилителями по числу фаз обмотки, неинвертирующий вход каждого иэ которых соединен с первым выводом соответствующей фазы обмотки, инвертирующий вход подключен к второму выводу той же фазы, а выход - к входу соответствующего усилителя мощности.Кроме того, для повышения стабильности частоты вращения двигателя, каждый усилитель мощности снабжен входом регулирования коэффициента усиления, к которому подключен выход соответс чвующего операционного усилителя.На чертеже представлена принципиальная схема двигателя с двухфазной обмоткой на статоре. Фазы 1 и 2 обмотки размещены в расточке двигателя таким образом,что их магнитные оси пересекаются под углом 90 эл,град. Индуктор выполнен в виде постоянного магнита 3. Вывод 4 фазы 1 подключен к выходу усилителя 5 мощности и к неинвертирующему входу операционного усилителя 6, Аналогично вывод 7 фазы 2 подключен к выходу усилителя В мощности и к неинвертирующему входу операционного усилителя 9. Инвертирующие входы операционных усилителей 6 и 9 соединены соответственно с выводом 10 фазыи выводом 11 фазы 2. Выход операционного усилителя 6 подключен к входу 12 и входу 13 регулирования коэффициента усиления усилителя 5 мощности, а выход операционного усилителя 9 соединен с входом 14 и с входом 15 регулирования коэффициента усиления усилителя 8 мощности. Двигатель содержит также пуско-, вое устройство, выполненное в приведенном примере по типу известных дат(2) где в левой части - разность величкн,первая из которых пропорциональнаприложенному к фазе напряжению, а вторая пропорциональна току, Результатпропорционален ЗДС вращения двигателя.Таким образом, на неинвертирующкйвход каждого операционного усилителяпоступает сигнал, пропорциональныйприложенному к соответствующей фазенапряжению, а ка инвертирующий - сигнал, пропорциональный току фазы. Приэтом с выхода операционного усилителя сигнал, пропорциональный ЭДС вращения фазы, поступает на вход соответВПИШИ Заказ 5772/39 Тираж 667 Подписное филиал ППП фПаташт, г. Ужгород, ул.Проектная,4 чиков 16 положения ротора на фотон светодиодах н содержащее электронный ключ 17, вход которого соединен с выходом операционного усилителя 9.Двигатель работает следующим образом.Электромагнитные процессы в контуре с током, в данном случае в фазе обмотки, описываются дифференциальным уравнением где О, 1 - соответствующие мгновенныезначения приложенного к фа.зе напряжения и протека"ющего по кей тока;М - потокосцепление;К - активное сопротивлениефазы,В общем случае дЧЙС представляетсобой сумму трансформаторной ЭДС,обусловленной. наличием икдуктивности,и ЭДС вращения, наводимой в фазепотоком икдуктора. В низкоскоростныхвентильных микродвигателях, особенно.,с беспазовой конструкцией статора,трансформаторная ЭДС составляет лишьдоли процента от ЭДС вращения, Тогдауравнение (1) можно переписать в виде где Е - мгновенное значение ЗДСвращения.Поделив выражение (2) на К, имеем уравнение, удобное для описания работы двигателяц ЕвК К ствующего усилителя мощности, которыйусиливая и инвертируя входной сигнал,подает его на обмотку в противофазес ЭДС, чем обеспечивается позиционная5 обратная связь по положению и возникновению однонаправленного электромагнитного момента на валу двигателя.Коэффициенты усиления усилителей 5и 8 мощности устанавливаются по входам1013 и 15 соответственно. На входы 13и 15 поступают сигналы с выходов соответствующих операционных усилителей6 и 9 и сравниваются с напряжениемуправления Б . Если, например, увели 15чивается нагрузка на валу машины, тона инвертирующих .входах операционныхусилителей 6 и 9 увеличиваются значе"ния сигналов д. Тогда подают значенияих выходных напряжений. Сигнал отрица 20 тельной обратной связи на входах 13и 15 уменьшается, что приводит к увеличению выходного напряжения усилителей5 и 8 мощности. Прн этом коэффициентпередачи усилителей мощности ускакав"25ливается таким, что они при любых условиях повторяют форму входного сигнала, т.е. выдают сикусоидальную форму напряжения на фазы двигателя, благодаря чему ток фазы также синусоида 30 лек,Автоматический пуск двигателя обеспечивается с помощью пускового устройства, представляющего собой известныйфотодатчик 16 положения ротора и вклю.35 ченный последовательно с ним электронный ключ 17. При появлении ЭДС,т.е. напряжения на выходе операционного усилителя 9, электронный ключ 17запирается, отключая датчик 16 поло 40 жения от источника питания, что улучшает экергетику микродвигателя, поскольку, как правило, для машин мощностью в доли ватта потери в датчике положения составляют значительную45 часть суммарных потерь в двигателе.В предлагаемом электродвигателена 5-103 уменьшается масса за счетисключения тахогекератора, в 2-3 раза уменьшается коэффициент неравно 50 мерности вращения за счет питанияякорной обмотки синусоидальным током, на 10-207 увеличивается КПДза счет отключения цепи питания датчика положения ротора при вращении,