ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Российский патент 1994 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к электротехнике, к бесколлекторным электрическим машинам постоянного тока, и может быть использовано в электроприводе дисковых запоминающих устройств, магнитофонов, проигрывателей и др.

Известен вентильный двигатель, содержащий статор с якорной обмоткой, вращающийся индуктор с постоянными магнитами, датчик положения ротора с магнитопроводом, двумя обмотками и системой подмагничивания, состоящей из двух секторных магнитных шунтов и двух концентрических дуг [1] .

Двигатель отличается конструктивной и технологической сложностью. У него отсутствует тахометрическая обмотка и при его использовании в автоматизированном электроприводе он требует дополнительного тахогенератора, что приводит к еще большему усложнению и увеличению осевой длины.

Известен также вентильный двигатель, который содержит статор с многофазной обмоткой, цилиндрический ротор с радиально намагниченными постоянными магнитами, датчики положения ротора, состоящие из размещенных у торца ротора ферромагнитных сердечников с обмотками. Эти обмотки соединены по дифференциальной схеме с однополупериодным выпрямителем и подключены к высокочастотному источнику питания через резисторы, с которых снимается сигнал о положении ротора. Двигатель содержит электронный ключ, три инвертора, три электронных нуль-органа, через которые сигнал о положении ротора подается на управляющие цепи коммутатора, а также дифференциатор, интегратор, компаратор, которые обеспечивают двухзонное управление коммутатором, необходимое из-за наличия на выходе датчика положения ротора двух сигналов одинаковой частоты, сигнала, не зависящего от частоты вращения ротора, и ЭДС вращения, что усложняет функциональную схему двигателя [2] .

Двигатель отличается сложностью и узкими функциональными возможностями, так как не имеет сигнала, пропорционального частоте вращения, необходимого в автоматизированном электроприводе.

Целью изобретения является упрощение и расширение функциональных возможностей.

Цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем статор с многофазной обмоткой, цилиндрический ротор с радиально намагниченными постоянными магнитами, датчики положения ротора, состояние из размещенных у торца ротора ферромагнитных сердечников с обмотками, ферромагнитные сердечники выполнены в виде одной детали - плоского кольца, обмотки намотаны вокруг спинки кольца и на обращенной к ротору торцевой поверхности кольца размещены магниточувствительные элементы.

На фиг. 1 показан вентильный электродвигатель, продольный разрез; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1 для трехфазного двухполюсного двигателя.

Вентильный электродвигатель состоит из корпуса 1, подшипникового щитка 2, вращающегося в подшипниках 3 вала 4, цилиндрического ротора 5 с радиально намагниченными постоянными магнитами. Ротор установлен на втулке 6. Статор электродвигателя состоит из сердечника 7 с многофазной обмоткой 8, подключенной к полупроводниковому коммутатору (не показан), и установлен в корпусе во втулке 9. В торцевой части электродвигателя в подшипниковом щите 2 размещено плоское ферромагнитное кольцо 10, на торцевой стороне которого, обращенной к ротору 5, расположены магниточувствительные элементы 11 (например, элементы Холла) датчика положения ротора. Вокруг спинки кольца 10 намотаны обмотки 12 тахометрического датчика. Кольцо 10 установлено в подшипниковом щите на изоляционном кольце 13. Подшипниковый щит 2 установлен в корпусе 1 с возможностью поворота для наладки коммутации и фиксируется винтами 14.

Магниточувствительные элементы 11 на кольце 10 сдвинуты относительно друг друга на 120 эл. град. при трехфазной обмотке и на 90 эл. град. при двухфазной обмотке. Число этих элементов равно числу фаз обмотки статора или кратно ему. Тахометрический датчик может быть одно- или многофазным. В последнем случае фазы могут быть соединены в звезду или многоугольник.

Магнитный поток рассеяния, выходящий с торцовой поверхности ротора 5 через кольцо 10, проходит к другому полюсу ротора. Так как магнитопровод (кольцо 10) замкнут вдоль окружности ротора, то магнитное сопротивление для потока рассеяния минимально и для любого положения ротора постоянно, так как постоянна амплитуда магнитного потока рассеяния. Магниточувствительные элементы 11 датчика положения ротора находятся в сильном магнитном поле, индукция которого изменяется плавно в зависимости от положения ротора, а в тахометрической обмотке 12 наводится достаточно большая ЭДС, пропорциональная частоте вращения.

Выполнение ферромагнитных сердечников в виде одной детали - плоского кольца, намотка обмоток вокруг спинки кольца и размещение магниточувствительных элементов на обращенной к ротору торцовой поверхности кольца обеспечивают при простой конструкции электромеханической части независимые друг от друга сигнал о положении ротора и тахометрический сигнал (ЭДС вращения). ЭДС вращения не оказывает вредного влияния на работу коммутатора, благодаря чему упрощается функциональная схема двигателя - отпадает надобность в трех инверторах, электронном ключе, интеграторе, дифференциаторе, компараторе и источнике высокочастотного питания и упрощается конструкция электромеханической части. Наличие независимого сигнала о частоте вращения в виде ЭДС расширяет функциональные возможности электродвигателя, так как он может быть использован в устройствах, где требуется измерение или регулирование частоты вращения. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 509955, кл. H 02 К 29/02, 1973.

Авторское свидетельство СССР N 955398, кл. H 02 K 29/02, 1980.

Использование: вентильные электродвигатели. Сущность изобретения: двигатель содержит статор с обмоткой и ротор с постоянными магнитами. У торца ротора размещен ферромагнитный сердечник в виде плоского кольца. На торцевой поверхности кольца, обращенной к ротору, размещены магниточувствительные элементы датчика положения ротора, а вокруг спинки намотана тахометрическая обмотка. 2 ил.

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий статор с многофазной обмоткой, цилиндрический ротор с радиально намагниченными постоянными магнитами, датчики положения ротора, состоящие из размещенных у торца ротора ферромагнитных сердечников с обмотками, отличающийся тем, что, с целью упрощения и расширения функциональных возможностей, ферромагнитные сердечники выполнены в виде одной детали - плоского кольца, обмотки намотаны вокруг спинки кольца и на обращенной к ротору торцевой поверхности кольца размещены магниточувствительные элементы.