RU2188494C1 - Вентильный электродвигатель с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора - Google Patents
Вентильный электродвигатель с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора Download PDFInfo
- Publication number
- RU2188494C1 RU2188494C1 RU2001110026A RU2001110026A RU2188494C1 RU 2188494 C1 RU2188494 C1 RU 2188494C1 RU 2001110026 A RU2001110026 A RU 2001110026A RU 2001110026 A RU2001110026 A RU 2001110026A RU 2188494 C1 RU2188494 C1 RU 2188494C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- stator
- winding
- phase
- coil group
- tachometric
- Prior art date
Links
Landscapes
- Brushless Motors (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники, а точнее к вентильным электродвигателям с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора. Технической задачей данного изобретения является упрощение конструкции и повышение коэффициента использования объема вентильного электродвигателя с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора. Сущность изобретения состоит в том, что в вентильном электродвигателе с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора, содержащем статор с числом зубцов Zст=m•k•n, где m - число фаз якорной обмотки, k - число катушечных групп в фазе, n - число зубцов в катушечной группе, каждая из которых состоит из последовательно-встречно соединенных между собой катушек, охватывающих по одному зубцу статора, ротор с чередующимися по полярности и радиально намагниченными постоянными магнитами, число которых 2р = Zст, тахометрическую обмотку, размещенную в пазах статора, и датчики углового положения ротора, ось симметрии каждой фазы тахометрической обмотки совпадает с осью симметрии соответствующей фазы якорной обмотки. Катушечные группы каждой фазы тахометрической обмотки соединены между собой, как и катушечные группы якорной обмотки. Каждая катушечная группа тахометрической обмотки состоит из четного числа последовательно-встречно соединенных между собой катушек, смещенных относительно друг друга на одно зубцовое деление статора и выполненных с шагом, равным нечетному числу зубцовых делений статора - от трех до Zст/k. В качестве датчиков углового положения ротора приняты датчики Холла. При этом датчик Холла каждой фазы якорной обмотки при n четном установлен в пазу статора, расположенном на оси симметрии катушечной группы соответствующей фазы, а при n нечетном - в пазу статора, ближайшем к оси симметрии катушечной группы соответствующей фазы якорной обмотки. 2 з.п.ф-лы, 1 ил.
Description
Изобретение относится к электротехнике, а именно к многополюсным бесконтактным вентильным электродвигателям.
Известны вентильные многополюсные электродвигатели с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора, содержащие статор с числом зубцов Zст=m•k•n, где m - число фаз якорной обмотки, k - число катушечных групп в фазе якорной обмотки, n - число зубцов статора в катушечной группе, каждая из которых состоит из п-1 последовательно-встречно соединенных между собой катушек, охватывающих по одному зубцу статора, ротор с чередующимися по полярности полюсами, число которых 2р=Zст±k, при этом в средней части пакета статора, на месте зубцов, расположенных между катушечными группами, закреплены постоянные магниты, намагниченные в аксиальном направлении, а на зубцах статора, расположенных между катушечными группами, установлены катушки тахометрической обмотки, причем каждая полуфаза датчика углового положения, составляющая с источником переменного напряжения высокой частоты со средней точкой полумостовую схему, состоит из последовательно соединенных между собой катушек, расположенных со смещением в окружном направлении на m катушечных групп в отверстиях, выполненных в основании зубцов статора с постоянными магнитами, а катушки каждой из полуфаз датчика расположены с обеих сторон от катушечных групп соответствующей фазы якорной обмотки (см. авт. свид. СССР 1700704, кл. Н 02 К 29/12 от 08.02.1989 г.).
Недостатками такого вентильного электродвигателя являются сравнительно сложная конструкция из-за наличия в статоре постоянных магнитов и низкий коэффициент использования объема из-за выделения под тахометрическую обмотку и датчик углового положения ротора 1/4 части зубцов статора.
Частично указанные недостатки устранены в синхронном агрегате, содержащем статор с числом зубцов Zст=m•k•n, где m - число фаз якорной обмотки, k - число катушечных групп в фазе, n - число зубцов в катушечной группе, каждая из которых состоит из последовательно-встречно соединенных между собой п-1 катушек, охватывающих по одному зубцу статора, ротор с чередующимися по полярности полюсами, число которых 2р=Zст±k, тахометрическую обмотку, размещенную на зубцах статора, расположенных между катушечными группами фаз, датчик углового положения ротора, первые катушки основной обмотки фаз которого размещены в основных аксиальных отверстиях, расположенных на оси зубцов, а вторые катушки основной обмотки датчика положения размещены в отверстиях, выполненных ортогонально основным аксиальным отверстиям, при этом основная обмотка первой фазы датчика положения расположена в первой паре ортогональных отверстий, а основная обмотка второй фазы - во второй паре ортогональных отверстий и катушки дополнительной обмотки датчика углового положения расположены на тех же зубцах, что и тахометрическая обмотка, причем катушки в каждой фазе тахометрической обмотки соединены последовательно-встречно, а катушки дополнительной обмотки датчика углового положения - последовательно-согласно (см. патент РФ 2076437, кл. Н 02 К 29/06 от 27.03.1997 г., Бюл. 9).
Такой синхронный агрегат имеет более простую конструкцию пакета статора из-за отсутствия в нем постоянных магнитов. Однако, как и вышеприведенный электродвигатель, он имеет низкий коэффициент использования объема из-за размещения тахометрической обмотки и обмотки датчика углового положения ротора на отдельных зубцах статора. Кроме того, применяемые в этих вентильных электродвигателях датчики углового положения ротора не только значительно усложняют конструкцию электродвигателя, но и требуют применения дополнительных электронных схем для обработки их сигналов.
Целью данного изобретения является устранение вышеуказанных недостатков, т.е. упрощение конструкции и повышение коэффициента использования объема вентильного электродвигателя.
Указанная цель достигается тем, что, в вентильном электродвигателе с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора, содержанием статор с числом зубцов Zст=m•k•n, где m - число фаз якорной обмотки, k - число катушечных групп в фазе, n - число зубцов в катушечкой группе, каждая из которых состоит из последовательно-встречно соединенных между собой катушек, охватывающих по одному зубцу статора, ротор с чередующимися по полярности и радиально намагниченными постоянными магнитами, число которых 2р= Zcт±k тахометрическую обмотку, размещенную в пазах статора, и датчики углового положения ротора, ось симметрии каждой фазы тахометрической обмотки совпадает с осью симметрии соответствующей фазы якорной обмотки и катушечные группы каждой фазы тахометрической обмотки соединены между собой, как и катушечные группы якорной обмотки, при этом каждая катушечная группа тахометрической обмотки состоит из четного числа последовательно-встречно соединенных между собой катушек, смещенных относительно друг друга на одно зубцовое деление статора и выполненных с шагом, равным нечетному числу зубцовых делений статора - от трех до Zcт/k, а в качестве датчиков углового положения ротора приняты датчики Холла, причем датчик Холла каждой фазы установлен в пазу статора, ближайшем к оси симметрии катушечной группы соответствующей фазы якорной обмотки.
При этом, при n четном датчик Холла каждой фазы установлен в пазу, расположенном на оси симметрии катушечкой группы соответствующей фазы, а при n нечетном - в пазу, расположенном от оси симметрии катушечной группы соответствующей фазы на величине угла, равной половине зубцового деления статора.
Кроме того, при n нечетном и 2р, меньшем Zст, датчик Холла каждой фазы установлен от оси катушечной группы на величине угла, равной 1/2 зубцового деления статора плюс 180o/2р-180o/Zcт, a при 2р, большем Zст, - на величине углa, равной 1/2 зубцового деления статора минус 180o/Zст-180o/2p.
При выполнении вентильного электродвигателя с n четным катушечные группы каждой фазы соединены между собой встречно, а при n нечетном и m, равным трем, - согласно.
Причем, если выводные концы якорной и тахометрической обмоток одной фазы находятся в пазах, расположенных друг от друга на нечетном числе зубцовых делений, то тахометрическая обмотка находятся в противофазе с якорной, а если - в пазах, расположенных друг от друга на четном числе зубцовых делений, включая 0, то тахометрическая обмотка находится в фазе с якорной.
На чертеже представлена развернутая схема предложенного вентильного электродвигателя с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора.
Предложенный вентильный электродвигатель содержит статор 1 с числом зубцов Zст=24; ротор с числом полюсов 2р=22, изготовленных из постоянных магнитов 2, намагниченных в радиальном направлении и закрепленных на магнитопроводном кольце 3; двухфазную якорную обмотку, состоящую из фаз А-Х и В-Y, каждая из которых состоит из последовательно-встречно соединенных между собой k= 2 катушечных групп, т.к. число последовательно-встречно соединенных между собой катушек 4 в катушечной группе равно шести, т.е. четному числу (см. чертеж); двухфазную тахометрическую обмотку, состоящую из фаз а-х и б-у, ось симметрии которых совпадает с осью симметрии соответствующей фазы якорной обмотки, а катушечные группы соединены между собой, как и катушечные группы якорной обмотки, последовательно-встречно, при этом каждая катушечная группа тахометрической обмотки состоит из четного числа, т.е. из двух последовательно-встречно соединенных между собой катушек 5, смещенных относительно друг друга на одно зубцовое деление статора и выполненных с шагом, равным нечетному числу зубцовых делений статора - от трех до Zcт/k, т.е. равным трем зубцовым делениям статора, а поскольку выводные концы якорной и тахометрической обмоток находятся в пазах, расположенных друг от друга на нечетном числе зубцовых делений, равном 1, то они находятся в противофазе (см. чертеж); два датчика Холла 6 и 7, каждый из которых установлен в пазу, расположенном на оси катушечной группы соответствующей фазы, т.к. n - число катушек в катушечной группе якорной обмотки четное, равное шести.
Для уменьшения потоков рассеяния между зубцами статора в месте закрепления датчиков Холла паз статора из полузакрытого может быть расширен до открытого, в этом случае датчик Холла должен быть дополнительно закреплен, например, эпоксидной смолой.
Число катушек в тахометрической обмотке, а точнее в ее катушечной группе, не должно превышать шага обмотки для этой катушки, т.е. в данном случае при шаге обмотки три зубцовых деления статора число катушек в катушечной группе тахометрической обмотки может быть равным только двум.
Работает предложенный вентильный электродвигатель с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора следующим образом.
Питание фаз якорной обмотки А-Х и B-Y осуществляется от статического преобразователя постоянного тока (на чертеже не представлен). Фаза результирующего вектора тока якорной обмотки (см. фазу А-Х на чертеже) поддерживается на уровне 90 электрических градусов относительно вектора возбуждения от постоянных магнитов 2 датчиком Холла 6, установленным между зубцами статора 1 на оси симметрии катушечной группы этой фазы. В результате на роторе создается вращающий момент. При повороте ротора датчиками Холла 6 и 7 коммутируется ток в фазах А-Х и В-Y и обеспечивается непрерывное вращении ротора. В качестве обратной связи по скорости, исключающей переход электродвигателя в режим автоколебаний, используются сигналы тахометрической обмотки.
Исключение взаимной индуктивной связи фазы якорной обмотки с соответствующей фазой тахометрической обмотки обеспечивается том, что тахометрическая обмотка охватывает четное число зубцов якорной обмотки, т.е. две последовательно-встречно соединенные катушки катушечной группы тахометрической обмотки охватывают три зубца статора одной полярности и три зубца статора другой полярности одной катушечной группы якорной обмотки.
Предложенный вентильный электродвигатель может быть выполнен с другим числом фаз, например, равным трем, а также с датчиками углового положения ротора другого типа, например оптическими.
Предложенный вентильный электродвигатель может быть выполнен с числом катушечных групп в фазе тахометрической обмотки, меньшим числа катушечных групп в фазе якорной обмотки.
По сравнению с прототипом предложенный вентильный электродвигатель имеет больший коэффициент использования объема, т.к. у него все зубцы статора охватываются катушками якорной обмотки, а тахометрическая обмотка размещена в тех же пазах статора, что и якорная, и при выполнении тахометрической обмотки тонким проводом - не более 0,2 мм в диаметре она практически не занимает места в пазах статора. Упрощение конструкции вентильного электродвигателя, по сравнению с прототипом, обеспечивается применением и установкой датчиков Холла в пазах статора, т.к. в этом случае не требуется даже конструктивная доработка пакета статора для закрепления в нем этих датчиков, а также отсутствием в статоре предложенного электродвигателя обмоток датчика углового положения ротора.
Испытания макета предложенного вентильного электродвигателя показали, что, по сравнению с прототипом, он имеет на 25% больший момент, а сигнал тахометрической обмотки имеет синусоидальную форму и в нем практически отсутствуют помехи от якорной обмотки.
Claims (3)
1. Вентильный электродвигатель, содержащий встроенные датчики скорости и углового положения ротора, статор с числом зубцов Zст = m•k•n, где m - число фаз якорной обмотки, k - число катушечных групп в фазе, n - число катушек в катушечной группе, каждая из которых состоит из последовательно-встречно соединенных между собой катушек, охватывающих по одному зубцу статора, ротор с чередующимися по полярности и радиально намагниченными постоянными магнитами, число которых 2р=Zст±k, тахометрическую обмотку, размещенную в пазах статора, отличающийся тем, что ось симметрии каждой фазы тахометрической обмотки совпадает с осью симметрии соответствующей фазы якорной обмотки, и катушечные группы каждой фазы тахометрической обмотки соединены между собой, как и катушечные группы якорной обмотки, при этом каждая катушечная группа тахометрической обмотки состоит из четного числа последовательно-встречно соединенных между собой катушек, смещенных относительно друг друга на одно зубцовое деление статора, и выполненных с шагом, равным нечетному числу зубцовых делений статора от трех до Zст/k, в качестве датчиков углового положения ротора приняты датчики Холла, при этом датчик Холла каждой фазы якорной обмотки при n четном установлен в пазу статора, расположенном на оси симметрии катушечной группы соответствующей фазы, а при n нечетном - в пазу статора, ближайшем к оси симметрии катушечной группы соответствующей фазы якорной обмотки.
2. Вентильный электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что при n нечетном и 2Р меньшем Zст датчик Холла каждой фазы установлен от оси симметрии катушечной группы соответствующей фазы на величине угла, равной 1/2 зубцового деления статора плюс (180o/2р-180o/Zст), а при 2р большем Zст - на величине угла, равной 1/2 зубцового деления статора минус (180o/Zст-180o/2р).
3. Вентильный электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что при n четном катушечные группы каждой фазы якорной обмотки соединены между собой встречно, а при n нечетном и m=3 - согласно.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001110026A RU2188494C1 (ru) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | Вентильный электродвигатель с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2001110026A RU2188494C1 (ru) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | Вентильный электродвигатель с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2188494C1 true RU2188494C1 (ru) | 2002-08-27 |
Family
ID=20248420
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2001110026A RU2188494C1 (ru) | 2001-04-16 | 2001-04-16 | Вентильный электродвигатель с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2188494C1 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534225C2 (ru) * | 2013-02-01 | 2014-11-27 | Алексей Владимирович Дозоров | Электрическая машина |
RU2556076C2 (ru) * | 2013-07-16 | 2015-07-10 | Евгений Константинович Пучкин | Синхронная электрическая машина |
RU168624U1 (ru) * | 2016-05-31 | 2017-02-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Вентильно-реактивный генератор |
WO2017096380A1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | Texas Instruments Incorporated | Linear hall device based field oriented control motor drive system |
RU2653065C1 (ru) * | 2017-01-31 | 2018-05-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Исполнительный агрегат электропривода |
RU2681302C1 (ru) * | 2018-05-29 | 2019-03-06 | Михаил Иванович Лузин | Вентильный электродвигатель с встроенными датчиками углового положения ротора |
RU2779505C1 (ru) * | 2021-12-24 | 2022-09-08 | Михаил Иванович Лузин | Многополюсный синхронный электродвигатель |
-
2001
- 2001-04-16 RU RU2001110026A patent/RU2188494C1/ru not_active IP Right Cessation
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2534225C2 (ru) * | 2013-02-01 | 2014-11-27 | Алексей Владимирович Дозоров | Электрическая машина |
RU2556076C2 (ru) * | 2013-07-16 | 2015-07-10 | Евгений Константинович Пучкин | Синхронная электрическая машина |
WO2017096380A1 (en) * | 2015-12-04 | 2017-06-08 | Texas Instruments Incorporated | Linear hall device based field oriented control motor drive system |
US9705436B2 (en) | 2015-12-04 | 2017-07-11 | Texas Instruments Incorporated | Linear hall device based field oriented control motor drive system |
US10447186B2 (en) | 2015-12-04 | 2019-10-15 | Texas Instruments Incorporated | Linear hall device based field oriented control motor drive system |
RU168624U1 (ru) * | 2016-05-31 | 2017-02-13 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Тульский государственный университет" (ТулГУ) | Вентильно-реактивный генератор |
RU2653065C1 (ru) * | 2017-01-31 | 2018-05-07 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") | Исполнительный агрегат электропривода |
RU2681302C1 (ru) * | 2018-05-29 | 2019-03-06 | Михаил Иванович Лузин | Вентильный электродвигатель с встроенными датчиками углового положения ротора |
RU2779505C1 (ru) * | 2021-12-24 | 2022-09-08 | Михаил Иванович Лузин | Многополюсный синхронный электродвигатель |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4843270A (en) | Electrical machine with unequal pole faces | |
US7781931B2 (en) | Switched reluctance motor | |
JP4207386B2 (ja) | 磁石装備電機子をもつ誘導子型電気機械 | |
US5936325A (en) | Synchronous type electrical machine | |
JP2000512840A (ja) | ブラシレス多相電気機器、特に自動車用オルタネータ | |
US7852037B2 (en) | Induction and switched reluctance motor | |
KR970060638A (ko) | 브러시리스 직류모터 | |
Zulu et al. | Topologies for wound-field three-phase segmented-rotor flux-switching machines | |
US6781260B2 (en) | Permanent magnet type rotary machine | |
FI84681C (fi) | Roterande elmaskin. | |
RU2188494C1 (ru) | Вентильный электродвигатель с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора | |
US5793139A (en) | Electric motor having stator's salient poles of the stator slightly shifted from salient poles of the rotor | |
US20060250042A1 (en) | Dynamoelectric machine with ring type rotor and stator windings | |
US6236133B1 (en) | Three-phase brushless motor | |
CN108880050B (zh) | 一种无刷直流电机定子绕线方法 | |
JPH07106046B2 (ja) | 永久磁石同期機形モ−タ | |
CN109038984B (zh) | 一种无刷直流电机定子绕线方法 | |
RU2047936C1 (ru) | Синхронный электродвигатель | |
JP2803299B2 (ja) | 永久磁石回転機 | |
RU95114574A (ru) | Бесколлекторный двигатель постоянного тока | |
KR101905512B1 (ko) | 기동 장치가 필요 없는 영구자석 단상 모터 | |
JP3812611B2 (ja) | 回転子位置センサ付き多相モータ | |
RU2779505C1 (ru) | Многополюсный синхронный электродвигатель | |
RU2283527C2 (ru) | Низкооборотный асинхронный электродвигатель | |
RU2075814C1 (ru) | Асинхронный двигатель для низкоскоростного безредукторного электропривода |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC4A | Invention patent assignment |
Effective date: 20070925 |
|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20160417 |