SU955398A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Description

по дифференциальной схеме, а чувствительные элементы расположены против торцовой поверхности ротора-дви гател . Причем длина сердечников по край ней мере в три раза превышает их ши рину. Кроме того, сердечники по кра ней мере чувствительного элемента .выполнены в виде ферромагнитной дет ли. Кроме того, вентильный электродвигатель снабжен инвертирующими эл ментами, по числу чувствительных эле ментов, электронным переключателем и управл ющим органом/ включающим в себ  последовательно соединенны дифференцирующую цепочку, интеграто и компаратор, причем обмотки индукт ных чувствительных элементов подклю чены к полупроводниковому коммутатору через инверторы; вход каждой диф ференцирующей цепочки подключен к вы ходу коммутатора, а выход компаратора соединен с электронным переключателем и инвертором. Электродвигатель снабжен нуль-орг ном, выполненным между чувствительными элементами и коммутатором. На фиг. 1 приведена функциональна  схема бесконтактного электродвигател ; на фиг, 2 - конструктивное исполнение индуктивных элементов и схема их включени  на примере ВД с ротором, содержащими намагниченные в тангенциальном направлении посто н ные магниты, расположенные между полюсами из магнитом гкого материала на фиг. 3 - диаграммы напр жений на выходе датчика цоложени  ротора; на фиг. 4 - качественна  картина зависимостей В(И) f(H, I), по сн юща  принцип работы датчика положени  ротора, где В - индукци  в сердечнике , Н - напр женность, U - напр жение на обмотке датчика, I - ток в ней. . : . Секции обмотки 1  кор  подключены к источнику 2 питани  через полупроводниковый коммутатор 3. Обмотки 4 индуктивных элементов, размещенные на ферромагнитных разомкнутых сердечниках 5, попарно соединены по дифференциальной схеме с однопол у пер йодным выпр млением и подкл чены к источнику 6 переменного напр жени  непосредственно или через электронный ключ 7. Сигналы обмоток индуктивных элементов , выделенные на активных сопро тивлени х, поступают в полупроводниковый коммутатор 3 непосредственно, через инверторы 8 или через электрон ные нуль-органы 9. В случае введени  инвертора и электронного ключа 7к их входам подключаетс  дополнительный управл ющий электронный,орган 10, состо щий из последовательно соединенных дифференцирующей цепочки 11, интегратора 12 и компаратора 13, при этом вход дифференцирующей цепочки 11 подключаетс  к выходам полупроводникового коммутатора 3. Сердечники 5 индуктивных элементов одной пары устанавливаютс  относительно посто нных магнитов, закреп (Ленных на роторе 14 двигател , что в каждый момент-времени через них проходит магнитный поток одинаковой величины. С этой целью может быть предусмотрена дополнительна  подрегулировка в процессе их установки. Причем показаны варианты выполнени  сердечников 5 в виде единой детали (фиг. 2). Также показана установка 15 полюсных наконечников со стороны, обращенной к посто нным магнитам ротора (выноска 1) и ферромагнитного экрана 16, охватывающего лобовые части обмотки статора электродвигател . В качестве насыщающего потока могут быть использованы не только торцовые потоки рассе ни  ротора (фиг. 2), но и радиальные потоки рассе ни  или част.ь рабочего потока ротора двигател . Диаграммы выходных сигналов с датчика (фиг. За, б, в) соответствуют режимам работы устройства при подключенном (и f(6ut) и отключенном (е f (со t) источнике 6 переменного напр жени . Там же (фиг. Зг, д, е) показаны сформи Ьованные импульсы вы-, .ходного напр жени  Uo (tot) при подключении электронных нуль-органов. Проход ща  через нуль (За,б,в) огибающа  импульсов выходного напр жени , датчика, при включенном источнике переменного напр жени , имеет синусоидную форму, что позвол ет значительно упростить полупроводниковый коммутатор , в качестве которого может быть использован обычный. .усилит:ель мощности, при этом огибающа  импульсов может быть получена, в частности шунтированием выходного сопротивлени  R емкостью С. Возможность получени  указанных выше функциональных зависимос.тей на выходе датчика (фиг. 4) по сн етс  качественной картиной BjJ/ (Н, I).. Здесь показаны кривые намагничивани  (А, Б) каждого из сердечников одной пары, импульсы напр жени  от источника переменного напр жени  (П9х) и импульсы выходного напр жени (.и вых1. Итак, качественна  картина работы отдельного индуктивного элемента аналогична принципу действи  дроссел  насыщени  с подмагничиванием. На начальном участке наклон кривой намагничивани  ( об ) определ етс  проводимостью рассе ни  магнитному потоку, создаваемому обмотками при ненасыщенных сердечниках, при их насыщении потоками рассе ни  посто нных магнитов ротора двигател , наклон будет тем больше (угол f) , чем больше д;1ина намотки, что определ ет со- блюдение основного услови  при выборе размера сердечников (длина значи- 5 тельно больше размеров,- определ ющих его поперечное сечение).

При отсутствиинамагничивани  CUftx) комплексное сопротивление обмоток , включенных по схеме (фиг. 1 - ю и 2) одинаково и выходное напр жение равно нулю.

В том же случае, когда сердечники подмагничены потоками разного направлени  (± BO), по витс  выходное на- .г пр жение (Ugbixlf обусловленное разностью когшлексных сопротивлений обмоток , поскольку магнитное состо ние одного из сердечников будет характеризоватьс  кривой намагничива и  с vrir лом наклона .с6 , а другого - р. ,

При изменении направлени  внешнего пол  в обоих сердечниках (Ugx2 Ugx ) изменитс  пол рность импульсов выходного напр жени . Из принципа работы датчика видно, что угол pi не может быть малым, т.е. магнитна  цепьне может быть замкнута,поскольку в этом алучае как при отсутствии пол  посто нных магнитов рохора, так и при его действии за счет насыщени  сердечни- 30 ков полем, создаваемым обмотками инуктивных элементов, комплексное сопротивление обмоток будет одинаковым.

Принцип работы датчика рассматривают при условии, что потоки посто н-35 ных магнитов ротора в сердечниках одной пары имеют противоположное направение . Однако данное условие не  вл етс  об зательным, так как при одинаковом направлении потоков посто нного 40 агнита необходимоf чтобы пол рность мпульсов, питающего напр жени  (Ug ) была различна.

Существенным  вл етс  равенство значений потоков в каждый момент вре- 45 ени, так как только, в этом случае обеспечиваетс  стабильность и симметичность сигналов выходногонапр жени ..

Устройство работает следующим образом ..CQ

При подаче переменного напр жени  от источника б на обмотки 4 индуктив- . ных элементов, сигналы с датчика при отсутствии ноль-органов и инверторов-, непосредственно поступают на вход полупроводникового коммутатора 3.

Функци  полупроводникового коммутатора сводитс , например, при синусно-косинусном управлении к усилению сигналов за счет мощности источника 2 питани  и соответствующему 60 распределению выходных напр жений по фазам обмотки 1 статора электродвигател .

Надлежащей установкой полюсных наконечников 15 и экрана 16 обеспе- 65

чиваетс  требуема  форма сигналов с датчика.

При дискретном управлении целесообразным техническим приемом следует считать установку нуль-органов 9, формирующих импульсы DO f((ot) в момент прохождени  огибающей выходных напр жений с датчика через нуль (фиг. 3), так .как при этом исключаетс  вли ние эксплуатационных условий уа точность формировани  импульсов,. подающихс  на обмотки статора электродвигател .

Достоинством рассматриваемого бесконтактного электродвигател  посто нного тока  вл етс  возможность выбора малой величины сопротивлени  R, на которых выдел ютс  сигналы выходных напр жений с датчика, так как при этом достигаетс  высока  помехоустойчивость , обусловленна , в частности , малым вли нием ЭДС индукции, возникающей в обмотках индуктивных элементов при вращении ротора. 4 В то же самое, врем , при дискретном управлении возможно обеспечение режимов работы электродвигателей, при котором после достижени  ротором определенной скорости вращени , источник переменного напр жени  от лючаетс , а обмотки индуктивных элементов замыкаютс  с обеспечением выделени  сигналов на сопротивление от.наводимого в них ЭДС ИНДУ.КЦИИ. Указанна  операци  осуществл етс  электронным переключателем 7.

При этом необходима установка инверторов 8, так как ЭДС индукции будет иметь обратную пол рность по отношению к импульсам выходного напр жени  датчика, выдел ющихс  на сопротивлении при подключенном источнике переменного напр жени .

Автоматическое отключение и подклчение источника переменного напр жени  производитс  с помощью дополнительного электронного органа 10, вклчающего в себ  последовательно соединенные дифференцирующую цепочку 11, ,интегратор 12 и компаратор 13.

Дифференцирующа  цепочка 11 подключена к выходам полупроводникового коммутатора 3. По мере разгона электродвигател  будет мен тьс  частота импульсов на ее выходе пропорционально скорости вращени  ротора.

Уровень напр жени  на выходе интегратора 12 будет тем больше, чем больше частота и, следовательно, скорость вращени  ротора.

При некоторой величине выходного напр жени  интегратора срабатывает компаратор 13 и подает команду на электронный переключатель 7 и инверторы 8.

При снижении скорости вращени  электродвигател  до определенного уровн  происходит отключение компаратора и соответствующее отключение инверторов 8 и подключение источника переменного напр жени .

Такой способ управлени  позвол ет резко снизить мощность, затрачива-. емую на управление электродвигателем.

Claims (5)

1. Вентильный электродвигатель, содержащий ротор с расположенными из ftBM посто нными магнитами, статор с рбмоткой  кор , секций которой соединены с выходом полупроводникового коммутатора, управл ющие цепи ключей которого подключены к выходу индуктивного датчика положени  ротора, чувствительные элементы которого выполнены в виде ферромагнитного сердечника , на котором расположена обмотка , соединенна  с источником высокой частоты через резистор и.диод, причем резистор соединен с управл ющими цеп ми ключей коммутатора, о т ли ч а ю щи и с  тем, что, с целью . снижени  массы и габари ов, ферромагнитные сердечники выполнены разоМкнуТЫМИ- , каждый чувствительный элемент снабжен аналогичными диодами, ферромагнитным сердечником и обмоткой, соединенной с первой обмоткой и источ НИКОМ высокой частоты по дифференци ьной схеме, а чувствительные элементы расположены против торцовой поверхности ротора двигател .

2.Электродвигатель по п. 1, отличающийс  тем, что длина сердечников по крайней мере -в три раза превышает их ширину.

3.Вентильный электродвигатель

по п. 1и2, отличающийс  тем, что сердечники по крайней мере чувствительного элемента выполнены в виде ферромагнитной детали.

4.Электродвигатель по пп. 1-3, отличающийс.  тем, что

он снабжен инвертирующими элементами по числу чувствительных элементов, электронным переключателем и управл ющим органом, включающим в себ  послдовательно соединенные дифференцирующую Цепочку, интегратор и компаратор , причём обмотки индуктивных чувствительных элементов подключены к полупроводниковому коммутатору через инверторы; вход каждой дифференцирующей цепочки подключен к выходу коммутатора , а выход компаратора соединен с электронным переключателем и инвертором.

5.Вентильный электродвигатель по пп. 1-4, отличающийс  тем, что он снабжен нуль-органами, включенными между чувствительными элементами и коммутатором.

Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе

1.Авторское свидетельство СССР. № 471639, кл. Н 02 К 29/02, 1975.

2.Патент Японии №39-13675, кл. 55 А 42, 1964.

V

т

В,

w

8,

.г

ш

%

л/

1ч