Вентильный электродвигатель

К АВТОРСКОМЪ С ЕЛЬСТВУ 4) (57) 1, ЕНИЛЬНЫЙЕЛЬ, содержащий индуктый в виде кольцевогогнита, и якорь, обмосположенная в воздушжду индуктором и замытного потока, подключлупроводникового коющие цепи которого с ЭЛЕ КТР ОДВИГА- ор, выполненостоянного ка которого, ом зазоре кателем магона к выходу ммутатора,управязаны с выхон ра и л ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТ СспО делАм изОБРетений и Отн(56) 1.Овчинников И,Е Лебедев Н.И.Бесконтактные двигатели постоянноготока с. транзисторными коммутаторами.Л "Наука", 1979, с. 241-243.2.Заявка ФРГ Р 2,251,292,кл. 21 й", 39, 19.10.72.3 Ладно шепог еесггоп 1 с. Магг,1980, Ней 3, Б. 072,дом датчика положения ротора, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения равномерности движения, на якоре размещен электропроводящий диск, разделенный прорезями на секторы, причем все секторы по внешней части электрически соединены перемычками, а по внутренней части электрически соединены секторы, одинаково расположенные по отношению к одноименным полюсам ротора.2. Электродвигатель по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения равномерности движения путем уменьшения амплитуды колебаний ротора, обусловленных высшими гармоническими составляющими питаю" щего напряжения, перемычки выполнены шириной, равной радиальной ширине кольцевого магнита.3. Электродвигатель по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, перемыч" ки выполнены шириной равной радиальному размеру диска.Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с бесконтактной коммутацией обмоток - вентильным электродвигателем (ВД) применяемым в устройствах записи и воспроизведения информации.Известны ВД, у которых обмотка якоря уложена в пазах статра, а ротор представляет собой цилиндрический магнит, вращающийся под действи-. О ем МДС статорной обмотки и приводящий в движение носитель информации 11,Однако такая конструкция имеет большую массу, г;абариты, большую длительность разгона (до 11 секунд)Известна также конструкция ВД, где для повышения равномерности движения двухфазная обмотка якоря выполнена в виде больШого числа бескаркасных катушек, расположенных в два ряда между замыкателем магцитного потока и кольцеобразным ротором постоянным магнитом 23.Однако высокая равномерность движения ротора здесь достигается за 25 счет весьма сложной технологии изготовления .катушек, число которых достигает 16, и трудоемкого монтажа последних в два ряда.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является ВД бескон-.тактный, содержащий ротор в виде ферритового кольцевого магнита, дисковый статор с бескаркасныгги катушками многофазной обмотки якоря, расположенными между ротором и замыкателем магнитного потока 1.3.1. Ключи полупроводникового коммутатора управляются датчиком положения 4 О ротора. Применение катушек без сердечников и системы обратной связи по скорости и положению ротора позволяет обеспечить вьгсокую равномерность движения, но последняя остает 45 ся и в этом случае не лучше 0,153, Причиной этому является неравномерность намагггичиваггия многополюсного ротора. Поэтому при испоггг зовании датчиков положения, чувствггтелт ные И элементы которых реагируют ца величину индукциии магнита, информация о неравномерности намагничивания последнего выдается в виде высокочастотных и субгармонических состав ляющих в составе выходного напряжения электропреобразовательного устройства. Посггепггее и ггорождает ггпу рав -номерность движения носителя информации.При этом наиболее опасным являются субгармонические составляющие, неподдающиеся демпфированию обычнымисредствами,Цель изобретения - повьшгецие равномерности движения ротора в сверхтихоходном варианте исполнения путемпреобладающего подавления субгармоцических составляющих колебаний ротора, а также уменьшения амплитудыего колебаний, обусловленных высшимигармоническими составляющими питающего напряжения,Поставленная цель достигаетсятем, что в вентильном электродвигателе содержащем индуктор, выполненный в виде ферритового кольцевогопостоянного магнита, и якорь, обмотка которого, расположенная в воздушном зазоре между индуктором и замыкателем магнитного потока, подключенак выходу полупроводникового коммутатора, управляющие цепи которогосвязаны с выходом датчика положенияротора, на якоре размещен электропроводящий диск, разделенный прорезями на секторы, причем все секторыпо внешней части электрически соединены перемьиками, а по внутреннейчасти электрически соединены секторы, одинаково расположенные по отношению к одноименным полюсам ротора.Для уменьшения амплитуды колебаний ротора, обусловленных высшимигармоническими составляющими питающего напряжения перемычки выполненышириной, равной радиальной ширинекольцевого магнита.Для упрощения конструкции ширинаперемычек можст быть равной радиальному размеру диска,На фиг. 1 представлена конструкция электропривода с электропроводящим диском на якоре; на фиг, 2злектропроводящий диск, разделенныйна отдельные секторы; на фиг, 3электропроводящий диск, в которомувеличена ширина перемычек,Электропривод с ВП г,лиг, 1) содержит коммутатор 1, предназначенныйдля преобразования напряжения сетив многофазное синусоидальное напряжение низкой частоты, которое подается на электродвигатель .2, т.е, наего многофазную обмотку 3 якоря 4,расположенного между ротором - Аерритовым кольцевым магнитом 5 и замы50 кателем 6. Над обмоткои 3, обращенной к ротору, расположена плата 7 с плоским электропроводящим диском Я, например, из меди, изолированным от катушек якоря немагнитным материалом платы, Размеры кольца диска 8 соот,ветствуют форме и размерам кольцевого магнита 5, к которому крепится носитель 9 информации.Коммутатор 1 построен на полупро водниковых приборах и управляется устройством 10, в общем случае включающем генератор эталонной частоты и схему обработки сигналов, получаемых с датчиков 11 и 12 положения ро тора и угловой частоты вращения соответственно, элементы которых расположены на плате 7.Якорь электродвигателя 2 в общем случае представляет собой немагнит ный диск 4, на поверхности которого прикреплены катушки 3 многофазной обмотки. К противоположным сторонам этих катушек примыкает немагнитная плата 7. 25Электропроводящий диск 8 (фиг.2) может быть выполнен методом печатного монтажа. При этом он выполняется в виде секторов 13-15, изолированных друг от друга по части длины прорезями 1 б, Таким образом, электрическое соединение каждого сектора 13 с двумя соседними 14 и 15 осуществляется лишь на внешней части 17, у центра они соединены перемычками 18, провходящими по обратной стороне диска 8 (перемычки показаны пунктирными ли-. ниями) . Последние соединяют электрические секторы, расположенные идентично по отношению к полюсам одной 40 и той же полярности (например, секторы 15 и 19) . На фиг. 2 полюса магнита расположены как бы,над диском. Они обозначены М, Я, И, Б (приведена конструкция для четырехполюсного дви гателя). Электрическое соединение проводников с секторами осуществляется через отверстия 20 в плате 7 (показано на фиг. 2 точками).Сектор 15 (фиг. 2) под одним северным полюсом соединен проводником 18 с сектором 19 под другим с.еверным полюсом, причем, одинаково расположенным, Если северных полюсов будет четыре или больше, то отверстий 20 55 для связи будет четыре или более, т.е. электрически соединяться будет четыре или более секторов, Лналогично соединяются и другие секторы. Величина изоляционного промежутка по длине может быть различной, вплоть до исключения последнего (фиг. 3).Привод работает следующим образом.Коммутатор 1, получая питание от сети, преобразует его в многофаэное синусоидальное напряжение переменного тока частоты вращения ротора. Последнее обеспечивается за счет сигналов с чувствительных элементов датчика 11 положения ротора. Электрический ток, проходя по катушкам обмотки 3 якоря 4, взаимодействует с полюсами кольцевого магнита 5, При этом создается вращающий момент, разгоняющий ротор до скорости вращения, соответствующей частоте эталонного генератора устройства 10 управления. В дальнейшем скорость вращения поддерживается стабильной за счет обратной связи по скорости вращения через датчик 12, т.е. путем сравнения текущей частоты с эталонной и выработки соответствующего управляющего воздействия при расхождении указанных частот.Демпфирование колебаний осуществляется за счет взаимодействия кольцевого магнита с токами в дискеПри этом магнитные потоки прОнизывают участки диска как непосредственнопод кольцевым магнитом, так и в центре диска, где больше проходят потоки рассеяния.Если магнитные потоки северных (южных) полюсов неодинаковы,что является распространенным недостатком намагничивания многополюсных кольцевых магнитов, то чувствительные элементы датчика 11 положения ротора сформируют сигналы на образование субгармонических составляющих токов и напряжений электропреобразовательного устройства 1. Последнее приведет к появлению низкочастотных колебаний ротора, Эти колебания обусловят наведение ЭДС во всех секторах. Появятся токи только в замкнутых контурах сектор под полюсом с более сильным намагничиванием, внешняя часть диска, сектор под полюсом той же полярности, но с более слабым намагничиванием, соединительный проводник на обратной стороне диска. На фиг. 2 один из таких путей показан стрелками. Взаимодействуя с полюсами, наведенные токи создадут демпфирующий11415276 момент, величина которого будет за- б11висеть от толщины секторов 14 и соеолее э 44 ективно" сое инеидинены элекдинительных проводников по обра йи сое- трическисмежные секто ы нап ир , апример стороне диска.тнона а иальнр д ую ширину кольцевого магКак следует из Фиг. 2, больших 5нита или весь ра и с, Этод у . можно сделать, уменьшив по длине изоля онные уравнительных токов между секторамиционные рядом расположенных п люсо ов разноинтромежутки ме сектосл чаежду рамн. В этом полярности не б ет Вне удет. В этом случаеу уравнительные .токи, возникаюих действием не будет значительнощие в диске, будут способствоватьдемпйированию в определенном соотуменьшаться движущий момент привода.вода ношении всех колабаний, в том числеОднако, если имеют место высоко- и высокочастотными, частотные составляющие колебанияротора, то для этого необходимо, что.Расположение на яко е пР р риводного б бди оф что" электродвигателя дополнительного ы олее значительные уравнительные электропроводящего диска обеспечиватоки возяикали между соседнИМи сек еет улучшение равномерности движения торами. В этом случае должны быть О 17до, ое