SU1522356A1 - Репульсионный вентильный электродвигатель - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электродвигател м с бесконтактной коммутацией. Цель изобретени  - упрощение конструкции электродвигател  за счет исключени  отдельного датчика положени  ротора. Репульсионный электродвигатель содержит статор 1, имеющий полюсы 2, 3 и однофазную обмотку 4, а также ротор с многофазной обмоткой, секции 6.1-6.4 которой замкнуты на магниточувствительные элементы 7.1-7.4, 8.1-8.4, 9.1-9.4 и 10.1-10.4. Элементы 7.1, 8.1, 7.2, 8.2 и т.д. образуют первые и вторые магниточувствительные элементы 9.1-9.4 и 10.1-10.4. Новым  вл етс  то, что на роторе установлены третьи и четвертые магниточувствительные полупроводниковые элементы, которые соединены последовательно с соответствующими первыми вторыми магниточувствительными элементами и соответствующими секци ми обмотками ротора, третьи и четвертые магниточувствительные элементы сдвинуты по окружности ротора относительно соответствующих первых и вторых магниточувствительных элементов, с которыми они электрически соединены, абсолютна  величина угла сдвига каждых третьего и четвертого магниточувствительных элементов относительно соответствующих первого и второго магниточувствительных элементов не меньше четверти полюсного шага статора и может быть равна либо половине ширины полюса статора, либо половине полюсного делени  статора. Ширина каждого из полюсов статора может быть больше половины полюсного шага статора. Двигатель предназначаетс  дл  работы в микроприводе, например, бытовых электроприборов. 4 з.п. ф-лы.

Description

Изобретение относитс  к электродвигател м с бесконтактной коммутацией .

Цель изобретени  - упрощение конструкции электродвигател  за счет устранени  специального датчика положени  iJOTopa

На фиго показан репульсионный электродвигатель, поперечна  проекци ; на фиг.2 - электрическа  схема цепи первой секции обмотки ротора; на фиГвЗ то же, второй секции обмотки ротора; на фиг.4 - то же,третьей секции обмотки ротора; на фиг.5 - то же четвертой секции обмотки ротора двигател ; на фиг.6 - двигатель, продольный разрез; на фиг о 7 - обмотки и элементы ротора с соответствующими геометрическими размерами; на фиг о8 - схема с двупровод щими маг- ниточувствительными элементами.

Двигатель содержит статор 1, которой имеет полюсы 2 и 3 и однофазную обмотку А. Однофазна  обмотка 4 может быть выполнена из двух половин, расположенных на полюсах 2 и 3.

Ротор 5 электродвигател  имеет обмотки .4, которые электрически одна с другой не соединены и кажда  , из которых имеет диаметральный шаг. Обмотки 6.1-6.4 ротора равномерно сдвинуты одна относительно другой по окружности ротора о В частности, угол сдвига фиГо7) между ос ми соседних обмоток 6.1, 6.2, 6,3 и 6.4 согласно фиГо1, 7 равен 45 .

На роторе 5 установлены также первые магниточувствительные полупроводниковые элементы 7.1-7.4 и вторые магниточувствительные полупроводниковые элементы 8„1-8.4. Элементы 7.1- 7о4 и 8.1-8о4 подключены к соответствующим обмоткам 6.1-6.4 ротора .1 (фиг.2-5)о К каждой из обмоток 6.1- 6.4 подключено по одному из элементов 7,1-7.4 и 8.1-8.4, соединенных вместе разноименными выводами (направление односторонней проводимости магниточувствительных элементов на фиг.2-5 показано стрелками на данных элементах) Элементы 7.1-7.4 и 8.4 сдвинуты по окружности ротора 5 относительно осей соответствующих обмоток 6.1-6.4 ротора, с которыми они электрически соединены. В частности угол / сдвига (фиг „7) может быть рав- ньн половине полюсного делени  статора (или быть близким к этому). Дл 

0

0

5

0

5

5

двухполюсной конструкции фиг о 1,7 угол /S сдвига (фи Го7) может быть равным 90 (или близким к нему).

Особенностью двигател   вл етс  то, что на его роторе 5 дополнительно установлены третьи магниточувствительные полупроводниковые элементы 9.1-9.4 и четвертые магниточувствительные полупроводниковые элементы 10.1-10о4о Элементы 9.1-9.4 и 10.1- 10.4, как и элементы 7„1-7„4 и 8,1- 8„4, вьшолнены. однопроводными вентильными о Кажда  из обмоток 6.1-6,4 замкнута на себ  через соответствую- щие из элементов 7.1-7.4, 8„1-8о4, 9.1-9о4 и iOJ-10.4.

Магниточувствительные элементы 9(, 1-9,4 и 10о1-10„4 сдвинуты по окружности ротора 5 (фиг.1, 7) относительно соответствующих элементов 7.1-7.4 и ,-с которыми очи электрически соединены„ В частности, абсолютна  величина угла -у сдвига (фиг.7) каждой из пар элементов 9,1- 9.4 и 10.1-10.4 относительно соответствующей из пар элементов 7.1-7.4 и 8,1-8о4 может лежать в диапазоне от четверти полюсного делени  статора до полюсного делени  статора„В. указанном диапазоне угол сдвига наиболее целесообразно брать либо равным половине ширины полюса 2 или 3 статора, либо равным половине полюсного .делени  статора.

Магниточувствительные элементы можно располагать парами Например, два элемента 7о1 и 8о1, соединенные

0

5

0

5

с одной обмоткой 6j.l р дом в одном месте

, располагаютс  (фигс 1 и 7), а

другие два элемента 9о1 и Ю, соединенные с той же обмоткой 6, располагаютс  р дом в другом месте (со сдвигом в -у) о Элементы 7,1 и 8„1, а также 9.1 и 8.1, 7о2 и 8о2, 9.2 и 10о2 и ТоДо могут быть вьтолнены в виде единых двухпровод щих магнито- чувствительных элементов (фиг„8)о Магниточувствительные элементы должны обладать и чувствительностью к пол рности магнитного пол . По данному свойству здесь возможны два варианта . По. первому варианту элементы 9о1-9.4 выполн ютс  с чувствительностью к пол рности магнитного пол , одинаковой с элементами 7.1-7.4 (фиг.1,2-5) соответственно, элементы 10.1-10.4 вьтолн ютс  с чувствительностью к пол рности магнитного

пол , одинакавой с чувствительностью элементов 8«1-8«А., А-по второму варианту элементы 9о1-9,4 выполн ютс  с чувствительностью к пол рности маг нитного пол , противоположной чувствительности элементов 7,1-7,4, а элементы 10,1-10,4 вьтолн ютс  с чувст вительностью к пол рности магнитного пол , противоположной чувствительности элементов 8„1-8„4а По всем вариантам проводимость к пол рности тока дл  элементов 8,1-8„4 должна быть противоположной проводимости элементов 7 ., Чувствительность элементов 9,1-9.4 противоположна чувствительности элементов 10„1-10,4

Магниточувствительные элементы можно устанавливать на поверхности

ротора 5, обращенной к статору, а также можно снабжать подложками из , провод щего металла с изол цией,которые могут играть роль коротко- замкнутых витков, сдвигающих по времени кривые изменени  магнитньпс полей через Магниточувствительные элементы , которые Управл ют их открытием и закрытиемо Кроме того, Магниточувствительные элементы можно вьтолн ть на различных видах магнито диодов или составных магнитоуправл - емых транзисторов.

Полюсы 2 и 3 статора можно выполн ть широкими, т.во с шириной, большей половины полюсного делени  статора В частности, дл  двухполюсной конструкции , имеющей полюсное деление статора в 180°, каждый из полюсов 2 или 3 модно вьщолн ть с шириной 120-170° и больше.

Обмотки 6„1-6.4 ротора могут быть многовитковыми, их можно выполн ть как из провода, так и печатными.

Ротор 5 может быть как обычного исполнени  (фиг), так и полымо

Статор с полюсами 2 и 3 можно(выполн ть из стали, пермаллоев или ферритов о

В качестве источников питани  можно использовать источники однофазного переменного тока, а также ключевые разнопол рные генераторы

Электродвигатель работает следующим образом;.

На обмотку 4 статора от источника питани  подаетс  переменный двух- пол рный ток. Переменный ток создает переменное магнитное поле. Переменное поле полюсов 2 и 3 индуцирует

ЭДС в соответствующей из обмоток 6Л 6.4 ротора, которые коммутируютс  соответствующими из элементов 7,1-7.4, 8.1-8.4, 9.1-9,4 и 10.1-10,4,

Дп  того, чтобы в репульсионном электродвигателе развивалс  полезный вращающий момент, обмотки 6,1-6,4 ротора необходимо запитьтать либо толь0 ко в первом и третьем, либо только во втором и четвертом квадрантах, образованных ос ми 11 и 12 .(из которых ось 12 - это ось полюсов 2 и 3),

По первому варианту, когда элемен5 ты 9,01-9.4 выполн ютс  с чувствительностью к пол рности магнитного пол , одинаковой с чувствительностью элементов 7,1-7,4, а элементы 10Л-10,4- с чувствительностью, одинаковой с

0 чувствительностью элементов 8,1-8.4, элементы 9.1-9.4 и 10,1-10,4 ..сдвинуты на половину ширины полюса 2 или 3 от соответствующих элементов 7.1- 7о4 и 8,1-8,4, кажда  из обмоток 6Л5 6.4 з-апитываетс , когда ее активные проводники (фиг,1) наход тс  в первом и третьем квадрантах между ос ми 11 и 12, Если, например, проводники обмотки 6,2 (фиг.1,3) наход тс  в

0 первом квадранте, то ее цепь (фиГоЗ) .элементами 7,2, 8.2, 9.2 и 10,2 открыта дл  тока. Это объ сн етс  тем, что все элементы 7,2, 8,2, 9.2 и ,10,2 при этом наход тс  под одним

5 полюсом 2, что означает, что элемент i9,2 открыт тогда же, когда открыт и элемент.7,2, а элемент 10,2 открыт тогда же, когда и открыт элемент 8,2, Ветвь элементов 7,2 и 9.2 пропускает

0 импульс тока одной пол рнос ти, а

ветвь элементов 8,2 и 10,2 - импульс тока другой пол рности, Б третьем квадранте картина коммутации качественно аналогична (т,е. все магнито5 чувствительные элементы обмотки наход тс  под одним полюсом 3).

В четвертом же и втором квадрантах цепь обмотки 6,2 будет закрыта дл  тока. Это объ сн етс  тем, что когда проводники обмотки 6.2 будут находитьс , например, в четвертом квадранте, ее элементы 7,2 и 8,2 будут находитьс  под полюсом 3, а элементы 9,2 и 10.2 будут находитьс  под полюсом 2. Вследствие этого обе ветви элементов 7,2, 9,2 и 8.2,, 10.2 в целом будут закрыты дл  тока, обмотка 6,2 будет обесточена. Анало- .

0

5

гично происходит и во втором квад- 1ранте, симметричном четвертому. I Таким образом, от того под одина 1КОВЫМИ или под разными полюсами статора наход тс  пара элементов 7„2 и 8.2 и пара элементов и 10.2, зависит и запитывание или обесточива- ние обмотки 6о2. .Аналогичное происходит и с цеп ми (фиго2-5) остальных из обмоток 6о1-6„4 ротора В результате , обмотки 6о1-6„4 запитываютс  при прохождении ими первого и третьего квадрантов между ос ми 11 и 12 (фигр) и развивают при этом полез- ный врап1аю1ций момент. Ротор 5 вращаетс  в нзгжную сторону

По второму варианту, когда элементы 9о1-9о4 выполн ютс  с чувствительностью к пол рности магнитного пол , обратной по пол рности к чувствительности элементов 7,1-7,4, а элементы 10с1-10о4 - с чувствительностью, обратной по пол рности к чувствительности элементов .4 и элементы 9о1-9«4 и 10о1-10о4 сдвинуты от соответствующих элементов 7.1-7.4 и J8o4 на половину полюсного делени  статора, из обмоток 6„1-6.4 ротора запитываетс , когда ее актив- ные проводники наход тс  во втором и четвертом квадрантах между ос ми 11 и 12 (фиг.1).

В первом же и третьем квадрантах (дл  второго варианта) цепь каждой I из обмоток 6„1-6„4 дл  тока будет закрыта. Аналогична  картина наблюда- iетс  и в третьем квадранте, симмет- 1ричном первйму.

Электродвигатель может найти при- менение в микроприводе, например, в бытовых электроприборахь

Claims (5)

1. Формула изобретени 

   1 о Репульсионный вентильный электродвигатель , содержащий статор, имеющий полюсы и однофазную обмотку, а также ротор, на котором расположены электрически не соединенные друг с другом секции обмотки ротора, выполненные с диаметральным шагом, которые равномерно смещены друг относительно друга по окружности ротора, на роторе установлены первые и вторые вентиль- ные магниточувствительные полупроводниковые элементы, первые и вторые магниточувствительные полупроводниковые элементы ротора подключены к

   n 5 о

   0

   5

   5

   Q

   соответствующим секци м обмотки ротора разноименными выводами, первые и вторые магниточувствительные полупроводниковые элементы сдвинуты по окружности ротора относительно осей, св занных с ними секций обмотки ротора , о тличающийс  тем, что, с целью упрощени , он снабжен третьими и четвертыми магниточувст- вительными полупроводниковыми элементами , аналогичными первым и вторым и установленными на роторе, первые и вторые магниточувствительные полупроводниковые элементы соединены последовательно с третьими и четвертыми магниточувствительными полупроводниковыми элементами, которые подключены к соответствующим секци м обмотки ротора разноименными выводами так, что к одной секции обмотки ротора подключено по крайней -мере по одной последовательной цепочке из первого и третьего магниточувствительных полупроводниковых элементов и по одной последовательной цепочке из второго и четвертого магниточувствительных полупроводниковых элементов, третьи и четвертые магниточувствительные полупроводниковые элементы сдвинуты по окружности ротора относительно соответствующих первых и вторых магниточувствительных полупроводниковых элементов, с которыми они электрически соединены, абсолютна  величина угла сдвига каждых третьего и чет- нертого магниточувствительных полу- проводниковьк элементов относительно соответствующих первого и второго магниточувствительных полупроводниковых элементов не меньше четверти полюсного делени  статора и не равна полюсному шагу статора, все первые , вторые, третьи и четвертые магниточувствительные полупроводниковые элементы ротора выполнены с чувствительностью к пол рности магнитного пол ,,
2. 2.Электродвигатель по По1, отличающийс  тем, что абсолютна  величина угла сдвига каждых третьего и четвертого магниточувстви- тельньпс полупроводниковых элементов относительно соответствующих первого и второго магниточувствительных полупроводниковых элементов равна половине .ширины полюса статора
3. 3.Электродвигатель по п.1, о т - личающийс  тем, что абсолютна  величина угла сдвига ка1ждых третьего и четвертого магниточувст- вителыных полупроводниковых элементов относительно соответствукнцих пер- , його и второго магниточувствитель- ных полупроводниковых элементов равна половине полюсного делени  статора.
4. 4о Электродвигатель по п,, о т- личающийс  тем, что шири- ю

   на каждого из полюсов статора большое половины полнчгного делени  статора.
5. 5. Электродвигатель по п.1, о т - Личающийс  тем, что первые и вторые, а также третьи и четвертые магниточувствительные элементы выполнены в виде единых двухпровод - щих магниточувствительных элементов.

   ю

   А

   Ю.2

   6.1

   6-2

   В.1

   7.1

   6.2

   Фиг, 2

   Фиг.З

   Фиг. 6

   ш.з.

   f3

   в

   4f

   7.3

   /04

   и

   а

   а

   7«

   Фце,5

   J5

   Фие.7

   (риг:8