Вентильный электродвигатель

(56) Авторское свиМ.509955, кл, Н 02Авторское свийт 955398, кл, Н 02 тельство СССР29/02, 1973,тельство СССР29/02, 1980. ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОВЕДОМСТВО СССРГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗО АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСМ 4 литехический институй, М,М,Олешкевич Изобретение относится к области электротехники, а илено к разделу бесколлекторных электрических машин постоянного тока, и ложет быть использовано в электро- приводе дисковых запомиающих устройств, магнигофонов, проигрывателей.Известен вентильный двигатель, содержащий статор с якорной рбмоткой и вращающийся индуктор, состоящий из стального ярма, к которому приклеены четыре постоянных магнита, а к последним пРиклеены полюсные наконечники, К одой торцовой поверхности индуктора прикреплена система подмагничивания датчика положения ротора, состоящая из двух секторных магнитных шунтов и двух концетрических дуг, Датчик положения ротора укреплен на специальной пластм.ссовой крышке и состоит иэ замкнутого магнитопровода, на котором размещены первичная и вторичная обмотки. Последняя через блок управления в зависимости от положения ротора открывает ключи коммутатора, к которому подключена обмотка якоря.(54) ВГНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Использоваие; приводы магнитных и оптических дисков, летопротяжных и других устройств, Сущность изобретения: электродвигатель содеркит статор с обмоткой, подклоченной к полупроводиковому коммутатору, ротор с идукторол, датчик положеия ротора и .тахомегрическую обмотку. Двигатель сабже магнитопроводом для мапит ого потока рассеяля, на котором размещень тахометрическая обмотка и магниточувствительные элементы, деющие информацио ооложении ротора, 2 ил. Двигатель отличается конструктивной и технологической сложностью. Кроме того, у него отсутствует тахометрическая обмотка, и в случае его использоваия в автоматизироваол электроп риводе необходим допогн ительный тахогенератор, что приводит к еще большему усложненио и увеличенио осевой длины.Известе также вентильный двигатель, состоящийз статора с и-фазой якорной обмоткой, подклоченной к сети через полупроводниковый коммутато и вращающего индуктора, На статоре расположен датчик положеия ротора, выполненый в виде ферромаг 1 того экрана, к которому против торцовойоверхности индуктора прикреплеыт разомкнутых ферромагнитых серде пиков с двумя обмоткамиа каждом. Эти обмотки попарно соединены по дифференциальной схеме с однополупериодным вьпрялленем и подключены к высокочастотному источнику напряжения через резистор, с которого снимается сигнал о положении ротора, и электронный ключ, 179192410 20 25 ЗО 35 40 45 50 Двигатель содержит в инверторов, гп электронных нуль-органов, через которые сигнал о положении ротора подается на управляющие цепи коммутатора, а также дифференциатор, интегратор и компаратор,Двигатель имеет ряд существенных недостатков, связанных с тем, что на выходе датчика положения ротора имеются два сигнала одинаковой частоты, но сдвинутых друг относительно друга на 180: сигнал о положении ротора, не изменяющийся по величине в зависимости от частоты вращения, сигнал ЭДС вращения, величина которого изменяется в зависимости от частоты вращения.При малой частоте вращения, когда ЭДС вращения ничтожно мала, каждый из гп нуль-органов (компараторов) выдает прямоугольный импульс длительность о а =180, Так какпри т = З,эти импульсы сдвинуты друг относительно друга на 120, то через каждые 60 происходит коммутация ключей коммутатора, е, меккоммутационный период ак, в течение которого ротор поворачивается от некоторого минимального угла 01 между осями МДС якоря Р и магнитного потока Ф до максимального бг без коммутаций в секциях (фазах) обмотки якоря, также равен 60, Такой межкоммутационный период является идеальныим при трехфазной мостовой схеме коммутатора.По мере увеличения частоты вращения ЭДС вращения увеличивается, поэтому результирующий сигнал на выходе датчика пс. ложения ротора уменьшается. Так как пороговое найряжение нуль-органа неизменно, то в этом случае его импульс появляется позже и исчезает раньше, чем при отсутствии ЭДС вращения, т.е., длительность импульса нуль-органа уменьшается по мере увеличения частоты вращения, Это приводит к увеличению О и уменьшению Ог, в результате чего средний момент уменьшается, а пульсация момента увеличивается, следовательно, увеличивается и неравномерность вращения,Вследствие уменьшения момента уменьшается отдаваемая двигателем мощность при практически неизменных потерях, т.е, КПД двигателя уменьшается. Таким образом, из-за вредного влияния ЭДС вращения на работу нуль-органа, следовательно, и коммутатора ухудшаются технико-экономические показатели двигателя: уменьшается КПД; увеличивается объем двигателя на единицу момента (мощности при заданной частоте вращения),При определенной частоте вращения 0=62, а средний момент равен О, т,е. двигатель становится вообще неработоспособным, Чтобы обеспечить работоспособность двигателя в этом случае, в прототипе имеется возможность перехода на управление коммутатором по сигналу ЭДС вращения, для чего предусмотрены гп инверторов,электронный ключ, дифференциатор, интегратор и компаратор, что приводит к значительному усложнению и снижению надежности.Кроме указанных недостатков, двигатель не может быть использован в автоматизированном электроприводе из-за отсутствия сигнала, пропорционального частоте вращения,Целью изобретения является увеличение надежности.Цель достигается тем, что в электродвигателе, содеркащем статор с гп-фазной обмоткой, соединенной с сетью через полупроводниковый коммутатор, ротор с постоянными магнитами, гп разомкнутых ферромагнитных сердечников с наконечниками, расположенных по окружности вблизи его торцовой поверхности, каждый из сердечников соединен с кольцевым магнитопроводом, между ними установлен магниточувствительный элемент, а на кольцевом магнитопроводе размещена тахометрическая обмотка.На фиг.1 показан вентильный электродвигатель, продольный разрез; нафиг.2 -разрез А - А на фиг,1 для трехфазного двухполюсного электродвигателя.Вентильный электродвигатель состоит из корпуса 1, подшипниковых щитов 2 и 3, вала 4, вращающегося в подшипниках 5, с индуктором 6, статора 7 с обмоткой якоря 8, подключенной к коммутатору (не показан), ферромагнитных сердечников 9, располокенных вблизи торцевой поверхности ротора и сдвинутых друг относительно друга на 120 эл.град, стержней 10 с магниточувствительным элементом 12, например, датчиком Холла, ярма 13 с тахометрической обмоткой 11, установленного на плате 14,служащей одновременно и для выполнения электрических соединений. Тахометрическал обмотка 11 может быть размещена и на стержнях 10, Сердечники 9, стержни 10 и ярмо 13 образуют специальный магнитопровод для магнитного потока рассеяния, вид которого для трехфазной двухполюсной машины в сечении А - А показан на фиг.2,Этот магнитопровод может быть выполнен прессованным из магнитного материала с повышенным удельным электрическим сопротивлением с целью уменьшения потерьна вихревые токи, При любом числе пар полюсов (р = 1,2,3,4,) длина дуги сердечников 9 не должна превышать 2/3 полюсного деления,Работа двигателя происходит следующим образом.Магнитный поток индуктора 6, выходящий с его цилиндрической поверхности (основной поток), взаимодействуя с током Обмотки якоря 8, создает вращающий момент. Магнитный поток, выходящий с торцевой поверхности индуктора б поток рассеяния), собирается в сердечнике 9, расположенном против данного полюса, и через стержня 10, ярмо 13 и другие сердечники 9 проходит к полюсу противоположной полярности. При вращении ротора каждый из сердечников 9 перемещается в магнитном поле, поэтому магнитный поток в них, следовательно, и в стержнях, изменяется. Благодаря этому в обмотках 11, расположенных на ярме или на стерЖнях, наводятся ЭДС, пропорциональные частоте вращения и сдвинутые друг относительно друга по фазе, а в магниточувствительных элементах 12 появляется сигнал, изменяющийся в зависимости от положения ротбра. Сигналы этих элементов сдвинуты по фазе соответственно пространственному сдвигу сердечников 9 и могут быть использованы для управления работой коммутатора.Соединение сердечников с кольцевым магнитопроводом, установка между ними магниточувствительных элементов и разме.щение тахометрической обмотки на кольц . - вом магнитопроводе обеспечивает независимость сигнала о положении ротора и тахометрического сигнала друг от друга.5 Благодаря этому ЭДС вращения не оказывает вреднего влияния на работу коммутатора, Кроме того, существенно упрощается функциональная схема (отпадает надобность в т инверторах, электронном ключе, интеграто ре, дифференциаторе, компараторе и источнике высокочастотного питания), следовательно, увеличивается надежность, При этом упрощается и конструкция собст.венно двигателя в связи с отсутствием маг нитного экрана. Наличие независимогосигнала ЭДС вращения позволяет использовать его для контроля или регулирования частоты вращения. 20Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий статор с гп-фазной обмоткой, соединенной с сетью через полупроводниковый коммутатор, ротор с постоянными магнита ми, гп разомкнутых ферромагнитных сердечников с наконечниками, расположенными по окружности вблизи его торцовой поверхности, о т л и ч а и щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, каждый 30 сердечник соединен с кольцевым магнитопроводом, между ними установлен магниточувствительный элемент, а на кольцевом магнитопроводе размещена тахометрическая обмотка.351791924 А иг. 1 Составитель М. ОлешкеТехред М,Моргентал едактор ктор М тров П одственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул,Гагарина, 101 каз 157 ВНИИПИ Госуд Тиражвенного комитета по 113035, Москва, ЖПодписноеобретениям и открытиям при ГКНТ СССРаушская наб 4/5