Вентильный электродвигатель

(19) (11) А 1 51) 5 29 1 ЕНИЯ ЕЛЬСТВУ ГОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМПРИ ГННТ СССР ПИСАНИЕ ИЗ К АВТОРСКОМУ СВИД(57) Изобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным двигателям постоянного тока сэлектронной коммутацией. Цель изобретения - повышение стабильностимгновенной частоты вращения двигателя. Электродвигатель содержит роторв виде насаженных на вал 1 постоянных магнитов 3, статорную обмотку 9и две тахогенераторные обмотки 7 и1 О, размещенные на изоляционных платах 6, установленных между магнитами3, и схему управления частотой вращения. Электродвигатель снабжен фазовым детектором, к входу которогопоключены тахогенераторные обмотки10, а выход связан с одним из входосхемы управления частотой вращения,а один из магнитов 3 установлен навалу 1 с возможностью проскальзывания относительно вала, С обмоток7 и 10 снимается сигнал .и подаетсяна фазовый детектор, сигнал с которого, пропорциональный мгновеннойскорости вращения, вводится в цепьотрицательной обратной связи общейсистемы стабилизации скорости вращения, Наличие такого сигнала позволяет синтезировать корректирующеезвено, которое при соответствующемподборе коэффициента усиления обеспечивает устойчивую работу системыстабилизации. 3 ил,20 301 Изобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным двигателям постоянного тока сэлектронной коммутацией обмоток(вентильным электродвигателям) пре 5имущественно для устройства воспроизведения звука,Цель изобретения - повышение стабильности мгновенной частоты вращения электродвигателя.На чертежах схематически представлен конкретный пример выполнениявентильного электродвигателя,На фиг, 1 показан электродвигатель, разрез; на фиг, 2 - аксоноМетрический рисунок функциональныхузлов электродвигателя; на фиг,3 -структурная схема управления скоростью вращения электродвигателя,Электродвигатель содержит вал 1двигателя, основание 2 ротора, накотором закреплен постоянный магнит3, подшипник 4, заполненный вязкойсмазкой и установленный на основании2 и магнит 5, закрепленный на подшипнике 4, что позволяет ему проскальзывать относительно основания 2 и вала 1, размещенную в зазоре между магнитами 3 и 5 изоляционную плату 6,на которой сверху печатным способомнанесена концентрическая двухряднаязигзагообразная со средним выводомтахогенераторная обмотка 7 изоляци-онную плату 8, на которой сверху за 1 креплены катушки 9 двухфазной статор 35Ной обмотки, а на поверхности, обращенной к магниту 5, нанесена втораятахогенераторная обмотка 10, аналогичная обмотке 7, Обе изоляционные 10платы 6 и 8 закреплены неподвижнона корпусе 11 двигателя. На магните3 сверху закреплена ферромагнитнаяпластина - замыкатель 12, к нижнейплоскости магнита 5 прикреплен замыкатель 13, Магниты 3 и 5 имеют двезоны намагничивания - внутреннюю 14и внешнюю 15, Внутренняя зона 14представляет собой силовые полюсачередующейся полярности намагниченные по всей толщине магнита, а внешняя зона 15 - множество полюсов чередующейся полярности для тахогенератора, намагниченных на одной плоскости магнита по толщине на глубину,равную шагу намагничивания по окруж. ности, Катушки 9 статорной обмоткиразмещены в зоне действия силовыхполюсов магнитов 3 и 5, а обмотки 7 и 10 - в зоне действия внешнихполюсов, На плате 8 в зоне действияполюсов магнита 5 установлены датчики 16 и 17 положения ротора,На структурной схеме, приведеннойна фиг. 3, показано, что двигательохвачен тремя ветвями отрицательныхобратных связей: по частоте и пофазовому сдвигу. Дпя этого схема содержит источник 18 опорного напряжения, сумматор 19, частотный детектор20, к которому подключена обмотка 7,кварцевый генератор 21 Опорной частоты, фазовый детектор 22, к которомутакже подключена. обмотка 7, фазовыйдетектор 23, ко входу которого подключены обмотки 7 и 1 О, сумматор 24,на который подаются выходные сигналыс сумматора 19 и фазовых детекторов22 и 23, усилитель 25, подключенныйк полупроводниковому коммутатору 26,который осуществляет подключение катушек 9 статорной обмотки к источнику 27 питания.Вывод двигателя на номинальнуюскорость воащения и поддержание еесреднего значения осуществляетсясхемой управления, которая формирует йапряжение, подаваемое через коммутатор 26 на катушки 9 статорнойобмотки. Датчики 16 и 17 положенияротора управляют моментом подачи напряжения на силовую обмотку,Стабилизация скорости вращенияобеспечивается. путем использованиядвух контуров отрицательной обратнойсвязи: фазового и частотного. В фазовом контуре (обмотка 7, детектор22, сумматор 24) сравнивается фазаопорной частоты кварцевого генератора21 с фазой частоты, синтезируемойтахогенераторной обмоткой 7, чтообеспечивает долговременную стабильность средней скорости вращения двигателя. Частотный контур (обмотка 7,детектор 20, сумматор 19, сумматор24) обеспечивает стабильность мгновенной скорости вращения и позволяетисключить специальные корректирующиезвенья для фазового контура,Особенности работы двигателя состоят в следующем.При изменении скорости вращениязакрепленного на роторе магнита 3,обусловленной, изменением нагрузкина валу двигателя, происходит разбалансировка скоростей вращения магнитов 3 и 3, например, ври замедле5 ч 085 6 10 15 20 25 30 35 4 С 45 50 55 5 15нии вращения первого (закрепленногона валу) магнита второй (проскальзывающий) магнит, обладающий достаточным моментом инерции, продолжает вращение с прежней скоростью. Затем,вследствие взаимодействия разноименных полюсов этих магнитов второймагнит как бы "подтягивает" за собойпервый магнит. При ускорении вращения магнита 3 магнит 5 оказывает нанего притормаживающее действие, т.емагнит 5 демпфирует качания ротораблагодаря возможности свободного проскальзывания относительно вала двигателя. Введенная в подшипник вязкаясмазка (дополнительное сопротивление) .снижает добротность механическойсистемы, что уменьшает критичностьвыбора глубины отрицательной обратной связи в системе управления частотой вращения, Датчики скорости вращения - обмотки 7 и 10 тахогенератора - при изменении скорости вращения закрепленного на валу магнита3 вырабатывают сигналы, которые .пофазе сдвинуты между собой, Поэтомуразность сигналов с этих обмоток является непосредственной информациейо нестабильности мгновенной скоростивращения и используется для стабилизации скорости вращения; сигналыс обмотки 7 и 10 подаются на фазовыйдетектор 23, С выхода детектора 23снимается сигнал, пропорциональныймгновенной скорости вращения ротора,. который вводится в цепь отрицательной обратной связи общей системыстабилизации скорости. вращения двигателя. Наличие такого сигнала позволяет синтезировать корректирующее звено второго порядка, которое при соответствующем выборе коэффициентаусиления детектора 23 обеспечиваетустойчивую работу системы стабилизации при любых коэффициентах усилениясистемы,. Двигатель представляет собой симметричную систему (моменты инерциимагнитов одинаковы), поэтому положительный эффект - повышение стабильности вращения - достигается независимо от того, какой из двух магнитов(3 или 5) имеет угловое проскальзывание относительно вала, Нагруженнуюдиском-носителем записи машину такжестремятся выполнить в виде симметричной системы. Для этого в данном конкретном случае сумма моментов инерции магнита 3, диска-носителя записии замыкателя 12 должна быть примерно равна сумме моментов инерции магнита 5 и замыкателя 13.Реальная величина углового проскальзывания магнита 5 не превышает3 град. что вполне достаточно для обработки фазовой разности сигналов собмотки 7 и 1 О,При отсутствии качаний ротора маг"ниты 3 и 5 вращаются синхронно в одном установившемся положении друготносительно друга.Таким образом, установка одногоиз роторных магнитов с возможностьюпроскальзывания относительно валапозволила повысить стабильность вращения двигателя благодаря демпфирующему взаимодействию магнитов, составляющих одну общую магнитную систему, и использованию в схеме стабилизации разностного сигнала с двухдифференциальных тахогенераторных обмоток, связанных соответственно сзакрепленным на валу и свободно проскальзывающими относительно валамагнитами.Дополнительный эффект состоит вупрощении сборки двигателя, так какв нем не требуется точная ориентацияосей силовых магнитов - подвижныймагнит самоустанавливается относительно закрепленного магнита, Этимсамым повышается и ремонтопригодность машины.Указанные преимущества двигателяпозволяют использовать его для привода диска цифрового проигрывателя,Формула изобретенияВентильный электродвигатель, содержащий ротор в виде насаженных на вал двух кольцевых постоянных магнитов, имеющих внутреннюю и внешнюю концентрические зоны намагничиванияс разным числом полюсов, статорнуюобмотку и две печатные дифференциальные двухрядные зигзагообразныетахогенераторные обмотки, размещенные на неподвижных изоляционных платах в зазоре между магнитами напротив соответствующих зон намагничивания магнитов, и схему управления частотой вращения, о т ли ч а ю щ и йс я тем, что, с целью повышениястабильности мгновенной частоты вращения, введен фазовый детектор, квходу которого подключены обе тахо1554085 генераторные обмотки, а выход связанс одним из входов схемы управлениячастотой вращения, а один из указанСоставитель А,Санталов дактор И.Сегляник Техред А,Кравчук Корректор А.ОбручаПодписноео изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР35, Раушская наб;, д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г,ужгород, ул. Гагарина, 10 Заказ 463 ВНИИПИ Го Тираж 43 ударственного комитет 113035, Москва, ных магнитов установлен на валу свозможностью проскальзывания относительно вала.