SU964884A1 - Вентильный электродвигатель - Google Patents

Description

изобретение относитс  к электрич ским машииам, а именно к электрическим двигател м посто нного тока с бесконтактной коммутацией, осуществл емой с помощью полупроводниковых приборов . Оно предназначено дл  использовани  преимущественно в электрических машинах, работающих в качестве моментных двигателей приводов след щих систем и систем стабилизации объектов различного назначени .

Известен вентильный электродвигатель , содержащий ротор, статор, датчик положени  ротора (ДП) и электронный коммутатор, в котором коммутаци  обмоток  кор  осуществл етс  дискретно по сигналам ДП импульсного типа, например, фотодатчика 1.

Недостатком этого электродвигател   вл етс  нестабильность скорости вращени , вызванна  пульсацией вращающегос  момента вследствие дискретности коммутации.

Наиболее близким к предлагаемо.му по технической сущности и достигаемому результату  вл етс  вентильный электродвигатель (ВД), содержащий ротор , статор с обмоткой  кор , секции которой подключены к выходам фазочувствительных усилителей-преобразовате

лей, вход которых соединен с расположенной на статоре вторичной обмоткой , датчика положени  ротора, первична  обмотка которого подключена к цепи питани  высокой частоты. В устройстве совмещены магнитные и электрические цепи двигател  и датчика положени  12 .

Недостатками известного электродви10 гател   вл ютс  значительна  масса и габариты, так как его необходимо выполн ть с электромагнитным, возбуждением .

15

Целью изобретени   вл етс  сниже- , йие массы и габаритов (ВД) за счет обеспечени  возможности его выполне- „ ни  с возбуждением от посто нных магнитов ;

20

. Поставленна  цель достигаетс  тем, что ротор двигател  выполнен в виде чередующихс  магнитом  гких полюсов различной высоты, между которыми размещены тангенциально намагниченные посто нные магниты, а первична  об25 мотка выполнена с шагом, в два раза меньшим шага вторичной обмотки, и расположена на статоре.

Claims (2)

1. Д)1Я четкой работы коммутатора раз30 ность высот соседних полюсов ротора превыиает величину воздушного зазора между статором и ротором. Как и в известном двигателе может быпгь осуществлено подключение оймоток  кор  двигател  ко входам фазочувствительных усилит лей-преобразова талей через фильтры высоких частот. На фиг. 1 представлена функциональ на  схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - пример конструктивного выполнени  ротора устройства с Р s 4 на фиг. 3 - пример схемы обмотки пред лагаемого устройства; на фиг. 4 - вид магнитной цепи потока посто нных магнитов ротора; на фиг. 5 - то же, первичной обмотки ДП. Вентильный электродвигатель содержит синхронную машину 1 с посто нным магнитом 2 на роторе 3 и обмотками 4 и 5 статора ( кор ), смещенными взаимно на 90 и подключенными к выходам фазочувствительных усилителейпреобразователей 6 и 7. Датчик положе НИН (ДП) 8 выполнен в виде бесКонтакт ного индукционного датчика типа индуктосин , все обмотки 9-11 которого размещены на статоре, причем первична  обмотка 9 подключена к источнику 12переменного напр жени , а вторичные обмотки 10 и 11 подключены ко вхо дам фазочувствительных усилителейпреобразователей 6 и 7. Ротор 3 устройства (фиг. 2) содержит посто нные магниты 2, установленные радиально и намагниченные в -тангенциальном направ лении. Магниты 2 закреплены на втулке 13из немагнитного материала и разделены полюсгиии 14 и 15 из магнитом г кого материала. Полюсы 14 и 15 ротора выполнены разной высоты h и h f причем полюсы,15 большей высоты чередуютс  с полюсами 14 меньшей выстоты . Разность h2- h должнабыть больше размера воздушного зазора . Обмотки 16 статора (ВД) могут быть выполнены в простейшем случае, как показано на фиг. 3, где в шестнадцати пазах магнитопровода статора расположена первична  обмотка (обмотка во буждени ) 12 ДП, с выводами tn и t, имеюща  число пар полюсов Р 8, OH РК вторичные обмотки 10 и 11 ДП с числом пар полюсов Р 4 Ан-АциВн-Вц - обмотки 4 и 5  кор  с числом пар полюсов Р 4, (точкой отмечены одноименные выводы секций обмоток). SКак и в известном устройстве об мотки 4 и 5  кор  могут быть соединены со входами усилителей-преобразователей 6 и 7 через фильтры высоких частот. В этом случае они одновременно  вл ютс  обмотками СД и ДП, а об«: )тки 10 и 11 отсутствуют. Электродвигатель работает следующим образом. При выдаче входного сигнала от источника 12 переменного напр жени  пе вична  обмотка 9 создает в магнитопроводе переменный магнитный поток. Кроме того, в магнитопроводе cyfiiecTвует магнитный поток посто нных магнитов 2 ротора 3. Несмотр  на то, что эти потоки действуют в общей магбитной цепи их можно рассматривать отдельно при выполнении следующих условий; магнитопровод не наеден; магнитные потоки первичной обмотки и посто нных магнитов ротора значительно разнесены по-частрте. Первое условие обеспечиватс  выбором материала и сечени  магнитопровода , а второе - применением источника 12 переменного напр жени  с напр жением достаточно высокой частоты . Например, бесконтактные моментные электродвигатели серии ДМВ и ДБМ имеют число пар полюсов Р 8, а номинальную частоту вращени  не более п 600 об/мин. Следовательно, частотй изменени  магнитного потока посто нных магнитов ротора fp S7-, Гц. Тогда при частоте напр жени  источника 12, равной 1 кГц и более, можно считать процессы, происход щие в магнитных цеп х от магнитных потоков посто нных магнитов ротора и первичной обмотки статора, независимыми. В этом случае магнитную цепь магнитного потока посто нных магнитов ротора с полюсами разной высоты (фиг. 3) можно заменить на эквивалентную магнитную цепь (фиг. 5) , где полюса 14 и 15 ротора 3 имеют одинаковую среднюю эквивалентную высоту (штриховой линией показана фактическа  конфигураци  полюсов ротора). Таким образом, магнитна  цепь магнитного потока посто нных магнитов имеет увеличенный размер воздушного зазора, что, согласно теории электрических машин, учитываетс  коэффициентом Картера. Одако увеличение зазора существенно не вли ет на свойства электродвигател , так как посто нные магниты ротора выполнены из современных сплавов на ос ,нове редкоземельных элементов (например Sm и СО5), нечувствительных к BejiH4HHe воздушного зазора, а катушки одной секции, расположенные под разными парами полюсов, соединены последовательно. Дл  переменного магнитного потока первичной обмотки 9 эквивалентна  схема магнитопровода приведена на фиг. 5. Число Z зубцов ротора равно числу полюсов большей высоты, т.е. Р. Эта магнитна  цепь идентична магнитной цепи известного бесконтактного индукционного датчика угла. Число и форма пазов и размещение первичной и вторичной обмоток ДП и обмоток СМ дл  получени  необходимого функционального закона изменени  ЭДС и тока в обмотках СМ осуществл етс  известными способами согласно теории электрических-машин и индукционных датчиков типа редуктосин. При этом необхопкьл Л закон измене ни  индуктивных сопротивлений получаетс  подбором величины воздушного зазора и формы зубцов, высота лЬ которых превышает величину воздушного зазора ... a1i hj-li e ij , где h - высота полюса IS (большей высоты); h - высота полюса 14 (мгшой высоты ). Напр жени  переменного тока с обмоток 12 и 13 фиг. 1) преобразуютс  в фазочувствительных усилител х-преобразовател х б и 7 в напр жени  посто нного тока, которые подаютс  в обмотки 4 и 5  кор  и создают вращающее магнитное попе в расточке статора синхронного двигател . Взаимодействие этого пол  с полем, образуемым посто нными магнитами 2 ротора 3, создает посто нный вращающийс  момен электродвигател . Как и в известном устройстве в качестве вторичных обмоток синуснокосинусного индукционного датчика могут быть использованы обмотки 5 и 4  кор , идентичные, однако при этом необходимо рг здел ть составл ющие высокой и низкой частоты с помощью соответствующих фильтрЬв. Дл  примера рассматривалась работа (ВД) с числом пар полюсов Р 4, однако „в преи лагаемом устройстве число пар полюсов может быть любым. Формула изобретени  1.Вентильный электродвигатель, содержаний ротор, статор с обмоткой  кор , секции которой подключены к выходам фазочувствительных усилителей .преобразователей, вход которых соединен с расположенной на статоре вторичной обмоткой датчика положени  рото- . ра, первична  обмотка которого прд:ключена к цепи питани  высокой часто ты , отличающийс , тем, что, с целью снижени  массы и габаритов, ротор двигател  .выполнен в виде чередующихс  магнитом гких полюсов различной высоты, между которыми размещены тангенциально намагниченные посто нные магниты, а первична  обмотка выполнена с шагом, в два раза меньшим шага вторичной обмотки, и расположена на статоре. 2.Электродвигатель по п. 1, о т личающийс   тем, что разность высот соседних полюсов ротора превышает величину воздушного зазора между статором и ротором. Источники информации, псжн тые во внимание при экспертизе 1.Патент США 3667018, кл. 318-138, 1970.
2. 2.Авторское свидетельство СССР 512545, кл, Н 02 К 29/02, 1970.

   /Д.

   П

   16