Вентильный электродвигатель

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 4 Н 02 К 29 САНИЕ ИЗОБРЕТЕН ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И, ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ(5) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродви 90147125 гателям с бесконтактной коммутацией. Целью изобретения является упрощение конструкции, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реверсивности. Вентильный электродвигатель содержит ротор 1, а также явнополюсный статор с полюсами 2 и 3 и однофазной обмоткой 4. Однофазная обмотка 4 установлена на статоре с образованием торцовой или униполярной электромагнитной системы, при которой магнитное поле замыкалось147 1259 бы через торцы статора. Электродвигатель может быть выполнен двухторцовым или одноторцовым с полым стаканообразнья ротором и внутренним магГнитопроводом статора. Статорную обмотку 4 можно располагать на полюсах 2 и 3 или у торца статора. На роторе 1 установлены катшки 7.1-7.4 и 8. 1-8.4, электрически не связанные друг с другом, а также магниточувствительные полупроводниковые элементы 9.1-9.4, 10.1-10.4, 11.1-11.4, 12.1- 12.4, обладающие выпрямительными свойствами. С каждой из катушек 7.1- 74 и 8.1-8.4 электрически соединено по паре соответствующих магниточувствительных элементов. Магниточувствительные элементы сдвинуты относительно осей катушек, с которыми они электрически соединены. Сдвиг магниточувствительных элементов можно делать равным и близким к половине шага катушки. Магниточувствительные элементы 9.1-9.4 и 10.1-10.4 выполняются с чувствительностью к направлению магнитного поля, противоположной чувствительности элементов 11.1-11,4 и Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с бесконтактной коммутацией токов в обмотке якоря электромеханического преобразователя, в функции положения ротора, т,е. к вентильным электродвигателям (ВД),Целью изобретения является упрощение конструкции ВД за счет исключения полюсной системы, образованной постоянными магнитами или обмоткой возбуждения постоянного тока, а также расширение функциональных возможностей двигателя путем придания ему свойства реверсивности.На фиг.1 показан вентильный электродвигатель, поперечный разрез (первый вариант); на фиг,2 - то же, продольный разрез; на фиг.3 - то же, в варианте с полым ротором, продольный разрез; на фиг.4 - электрическая схема цепи одной из катушек ротора (первый вариант); на фиг.5 - одна из 12.1-12.4. Обмотка 4 статора подключается к источнику пульсирующего напряжения. Для работы электродвигателя от источника на обмотку 4 статораподаются однополярные импульсы питания. Обмотка 4 создает у полюсов 2и 3 пульсирующее магнитное поле,Пульсирующее магнитное поле индуцирует в катушках 7.1-7,4 и 8,1-8.4электродвижущие силы, а взаимодейст-,вуя с магниточувствительными элементами ротора, коммутирует их в соответствии с расположением относительно полюсов 2 и 3. Магниточувствительные элементы открываются и закрываются в соответствии с их подходом илнвыходом из-под полюсов 2 и 3. Вследствие указанного, а также взаимодействия коммутируемых катушек ротора с обмоткой 4 статора ротору 1 придается необходимое вращение. Изменением полярности импульсов от источника обеспечивается реверс электродвигателя. Конструкция двигателя обладает компактностью и простотой.2 з,п. ф-лы, 11 ил,катушек ротора с соответствующимимагниточувствительными элементами(первый вариант), на фиг.б - электрическая схема питания обмотки статора 5 электродвигателя; на фиг.7 - двекатушки и магниточувствительный элемент ротора электродвигателя; нафиг.8 - вентнльный электродвигатель,поперечный разрез, второй вариант;10 на фиг. 9 - электрическая схема цепиодной из катушек ротора (второй вариант); на фиг.10 - одна из катушекпервой группы ротора (второй вариант):/на фиг.11 - одна из катушек второйгруппы ротора (второй вариант) . Вентильный электродвигатель(фиг,1-11) содержит ротор 1, а такжеявнополюсный статор с полюсами 2 и 3 и 201 однофазной обмоткой 4. Однофазная обмотка 4 установлена на статоре с , образованием униполярной электромагнитной системы, при которой магнитноез 14 поле (на фиг.2 и 3) замыкалось бы через щиты 5 и б статора.Электродвигатель может быть выполнен с двумя магнитоприводящими щитами либо с одним и полым стаканообразным ротором и внутренним магнитоприводом статора (фиг,З). Статорную обмотку 4 можно располагать на полюсах 2 и 3 (фиг.2) или у торца статора (фиг.З).На роторе 1 (фиг.1) установлены катушки 7.1-7,4 и 8.1-8.4, электрически не связанные друг с другом, а также магниточувствительные полупроводниковые элементы 9.1-9.4, 10.1- 10.4, 11. 1-11.4, 12. 1-12.4, обладающие выпрямительными свойствами. Катушки 7.1-7.4 составляют первый ряд катушек, а катушки 8.1-8.4 - второй ряд катушек. Ряды катушек (фиг.1) сдвинуты друг относительно друга, шаг катушек каждого ряда соответствует половине полюсного деления статора. С каждой из катушек 7.1-7.4 и 8. 1-8.4 электрически соединено по паре соответствующих магниточувствительных элементов (например, фиг.4 или 5). В соответствии с указанным на фиг.1 к катушке 7.1 подключена па ра элементов 9.1 и 11.1, к катушке 7,2 - пара элементов 9,2 и 11,2,к катуш ке 7.3 - пара элементов 9.3 и 11.3, к катушке 7.4 - пара элементов 9.4 и 11,4, к катушке 8.1 - пара элементов 10. 1 и 12.1, к катушке 8.2 - пара элементов 10.2 и 12.2, к катушке 8.3 - пара элементов 10.3 и 12.3, к катушке 8.4 - пара элементов 10.4 и 12,4. Магниточувствительные элементы сдвинуты относительно осей катушек, с которыми они электрически соединены. Сдвиг магниточувствительных элементов (угол Н, фиг,7) можно делать равным и близким к половине шага катушки, или половине угла (фиг.7). Магниточувствительные элементы расположены в активной зоне двигателя, т.е. под теми же полюсами 2 и 3 статора, под которыми рас-положены и катушки ротора. Магниточувствительные элементы 9.1-9,4 и 10.1-10.4 расположены со сдвигом от осей соответствующих катушек 7.1 - 7.4 и 8.1-84, противоположным сдвигу от осей катушек элементов 11.1 - 11.4 и 12.1-12.4. Магниточувствительные элементы 9.1-9.4 и 10.1 - 10,4 71259 выполняются с чувствительностью к 10 15 20 25 - 30 35 40 45 50 55 направлению магнитного поля, противоположной чувствительности элементов 11.1-11.4 и 12. 1-12.4.Обмотка 4 статора (фиг.б) подключается к источнику 13 пульсирующего напряжения. В качестве источника 13 можно испольэовать различные ключевые тиристорные устройства.В качестве магниточувствительных элементов можно использовать различные виды магнитодиодов, а также комбинированных и составных транзисторов и микросхем.При работе электродвигателя от источника 13 (фиг.б) на обмотку 4 статора подаются однополярные импульсы питания, Обмотка 4 создает у полюсов 2 и 3 пульсирующее магнитное поле. Пульсирующее магнитное поле индуцирует в катушках 7.1-7.4 и 8.1-8.4 электродвижущие силы, а также, взаимодействуя с магниточувствительными элементами ротора, коммутирует их в соответствии с расположением относительно полюсов 2 и 3. Магниточувствительные элементы открываются и закрываются в соответствии с их подходом или выходом из-под полюсов 2 и 3. В результате взаимодействия тока в катушках ротора с магнитным полем, созданным током М в обмотке 4 статора, для ротора 1,создается электромагнитный вращающий момент, вызывающий вращение ротора.Изменением полярности импульсов от источника 13 (фиг.б) обеспечивается реверс электродвигателя.При одной полярности импульсов питания работают (коммутируют) элементы 9.1-9.4 и 10. 1 - 10.4, а при другой полярности импульсов питания работают или коммутируются элементы 11.1-11.4 и 12.1-12.4.Реверс может быть обеспечен также за счет увеличения числа катушек ротора (фиг.8-11). В этом случае вводится группа катушек 14.1-14,4 и 15.1-15.4, сдвинутых друг относительно друга, а к каждой из катушек подключается по одному магниточувствительному элементу, сдвинутому относительно оси катушки. В соответ твин с фиг.8-11 к катушке 7.1 подключается элемент 9.1 (фиг.8 и 9), к катушке 7.2 - элемент 9.2, к катушке 7,3 - элемент 9.3 и т.д. Магниточувствительные элементы 9.1-9,4 и 10.1-10.4 сдвинуты в одну сторону от осей соот1471259 ветствующих катушек 71-7.4 и 8.1- 8,4, а магииточувствительные элементы 11.1-11.4 и 12.1-124 сдвигаются в другую сторону от осей соответст 5 вующих катушек 14,1-14.4 и 15. 1-15.4. Элементы 9., 1-9.4 и 10, 1-10.4 имеют знак чувствительности к направлению магнитного поля, противоположный знаку чувствительности элементов 10 11.1-11.4 и 12.1"12.4.При работе двигателя по фиг,8-11 вращение ротора в одну сторону обеспечивается коммутацией катушек 7,1- 7.4 и 8.1-8.4 элементами 9.1-9.4 и 15 10.1-10.4, а вращение ротора в другую сторону обеспечивается коммутацией катушек 14. 1-14.4 и 15, 1-15.4, осуществляемой элементами 11.1-11.4 и 12.1-12,4Направление вращения определяется полярностью импульсов от источника 13 (фиг.б).Простота компактность и бесконЭ, тактность двигателя делают его удобным для применения в различных микро приводах. 3. Электродвигатель по п.1,о т л и ч а ю щ и й с я тем, что онснабжен второй группой катушек, смещенной относительно катушек первой35группы, и второй группой шунтирующихих магниточувствительных элементов,смещенных относительно осей катушекв направлении, противоположном направлению смещения магниточувствитель 40 ных элементов первой группы и имеющихчувствительность к направлению магнитного поля, противоположную знакучувствительности магниточувствительных элементов первой группы. Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий явнополюсный статор с однофазной первичной обмоткой, подключенной к цепи питания, ротор, на котором в активной зоне полюсов статора расположены с равномерным угловым сдвигом катушки обмотки якоря, электрически не связанные между собой, параллельно катушкам подключены управляемые полупроводниковые элементы, обладающие выпрямительными ,свойствами, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения функциональных возможностей за счет обеспечения реверсивности, полупроводниковые элементы выполнены магниточувствительными и расположены каждый в активной зоне двигателя с угловым смещением относительно оси связанной с ним катушки, близким к половине шага катушки, число катушек ротора по крайней мере в четыре раза превышает число полюсов статора, шаг каждой из.катушек равен половине полюсного деления статора, а цепь питания выполнена в виде источника пульсирующего напряжения.2. Электродвигатель по п.1, о т - л и ч а ю щ и й с я тем, что он снабжен дополнительными магниточувст вительными элементами в количестве, равном числу катушек ротора, параллельно с катушками соединенными, и обладающими чувствительностью к направлению магнитного поля, противоположной по знаку чувствительности основных элементов и расположенных со сдвигом от оси катушки, равным и противоположным по знаку сдвигу основных элементов, выполненных также чувствительными к направлению магнитного потока.1471259о П.1 + ц,1 7.1Фиг, 0 67 иг.11 О О Фай Ю Составитель А.СанталовТехред Л.Сердюкова Корректор Л.Патаи Редактор Г,Волкова Заказ 1614/53 Тираж 645 ПопписноеЬВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж-,35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101