Вентильный электродвигатель Советский патент 1984 года по МПК H02K29/02 

Изобретение относится к электромеханике , а именно к вентильным электродвигателям с позиционно-зависимой широтно-импульсной модуляцией фазных напряжений, и может быт использовано в качестве испоянительного элемента регулируемых бесконтактных электроприводов с повышенной равномерностью вращения выходного вала. Известен бесконтактный электродвигатель постоянного тока, содержащий бесконтактную электрическую машину магнитоэлектрического типа, обмотки которой подключены к выходам полупроводникового коммутатора работающего в режиме широтно-импульсной модуляции, входы которого соединены с выходами чувствительных элементов широтно-импульсного , датчика положения ротора (ДПР), например магнитомодуляционного типа til . Недостаток этого устройства - от сутствие элемента стабилизации скорости вращения. Наиболее близким к предлагаемому является вентильный электродвигател содержащий широтно-импульсный магни томодуляционный датчик положения ритора, а также в кахздой фазе формирователь и силовой ключ, образующие схему коммутатора, к выходу которого подключена обмотка якоря., в каждой фазе последовательно соеди ненные схему задержки импульсов, сумматор по модулю два, расширитель импульсов и логическую схему запрета, причем выход формирователя сигналов магнитомодуляционного датчика положения ротора подключен к вхо ду схемы задержки, к первому входу сумматора по модулю два, на второй вход которого подключен выход схемы задержки, и на вход логической схемы запрета, а выход сумматора по модулю два подключен к входу расширителя импульсов, выход которого соединен с запрещаюпщм входом логической схеквл запрета, выход которой подключен на вход силового ключа фазы двигателя CZl. Недостаток известного устройства - низкая равномерность скорости вращения. Цель изобретения - повьшение ра номерности скорости вращения. Поставленная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем датчик положения ротора с сигнальным элементом в виде постоянного магнита и размещенными вокруг него чувствительными элементами магнитомодуля1щонного типа, выходы которых через силовые ключи подключены к обмоткам синхронной электрической машины, вал которой связан с сигнальным элементом датчика положегшя ротора, вышеуказанньгй датчик положения ротора содержит два комплекта дополнительных обмоток - один комплект расположен против чувствительных элементов, второй - со. сдвигом 180 относительно первого, и по числу, чувствительных элементов - усилители, причем первые выводы всех обмоток заземлены, вторые выводы обмоток, расположенных против чувствительньпс элементов, присоединены к выходам усилителей, входы которых подключены к вторьм выходам обмоток, расположенных с углоBbw сдвигом 180 электрических градусов относительно чувствительных элементов. На чертеже изобр ена схема предлагаемого вентильного электродвигателя . Вентильный электродвигатель содержит датчик положения ротора с сигнальным элементом в ввде постоянного магнита 1 и размещенными вокруг него чувствительными элементами 2 магнитомодуляционного типа, выходы которых через силовые ключи 3 подключены к обмоткам синхронной электрической машины 4, вал которой связан с сигнальным элементом 1 датчика, положения. I . - Датчик положения содержит два комплекта дополнительных обмоток. Один комплект обмоток 5-7 расположен около чувствительных элементов 2. комплект обмоток 8-10 со сдвигом 180 относительно первого комплекта. Устройство содержит усилители 11. Первые вьгеоды обмоток 5-10 заземпены. Вторые выводы обмоток 5-7, расположенных около чувствительных элементов 2, присоединены к выходам усилителей 11, входы которых подключены к вторым выводам обмоток 8-10, расгтсложенных с угловым сдвигом 180° относительно . . чувствительных элементов 2 с обмотками 5-7. . . Устройство работает следующим образом. В отсутствие блоков 5-11 вентиль ный электродвигатель функционирует .традиционно. При повороте сигнального элемента 1 датчика положения ротора с чувствительных элементов 2 поступают широтно-импульсные модулированные сигналы, закон изменения длительности которых повторяет закон распределения индукции магнита в зазоре датчика положения, близ кий к синусоидальному. Импульсы от чувствительных элеме тов 2 усиливаются силовыми ключами 3 и поступают на обмотки синхронной электрической машины 4, создавая вращающий момент. Вал электрической машины 4 соединен с сигнальным элементом 1-, обеспечивая положительную обратную связь в системе вызывающую вращение вала двигателя со скоростью S. Например, в районе расположения чувствительного элемента 2 (обмотка 5) закон изменения индукции магнитного поля следующий: В V Bjy, sin S. t, BI const. Тогда на обмотке 8, расположенно со сдвигом.180° относительно обмотки 5, присутствует сигнал Ug -U SlsinS- t, 1. о где и,п - величина, зависящая от числа витков обмотки 8, конструктивных особенностей датчика положения. Сигнал Ug поступает на усилител 11, где он усиливается в К раз и;,д -KSL . t, Напряжение с выхода усилителя вызы вает токи в катушке 5, магнитное поле которого следующее: -В5«, t. 5w п где Bg зависит от числа витков об мотки 5 и конструктивных особеннос тей датчика положения. Магнитное поле В катушки 5 вза имодействует с магнитным полем сиг нального элемента 1 в районе чувст вительного элемента, имеющем закон распределения MmSin t, Ъ. const. 6 . 4 Вд;, зависит от расстояния чувствительного элемента 2 от сигнального элемента 1. Это расстояние выбирается значительно большим по сравнению с расстоянием от сигнального элемента 1 до катушек 8-10. В итоге результирующее поле в.районе катушки 5, а следовательно, чувствительного элемента 2 имеет закон ( sing t. Ввиду ТОГО, ЧТО чувствительный элемент 2 вырабатывает сигнал, длитель-.. ность которого соответствует величине Вдр, то длительность импульсов следующая: CCBg,- ,) sini К, с const. Аналогичные процессы имеют место в катушках 6 и 7, но синусоиды в них сдвинуты относительно cg на углы, соответствующие пространственному сдвигу обмоток в датчике положения (на чертеже +120° и -120). Таким образом, двигатель оказывается охваченным отрицательной тахометрической обратной связью, стабилизирукнцей скорость его вращения. Глубина обратной связи определяется числом витков в катушках, коэффициентом усиления усилителя и конструктивными особенностями магнитной цепи положения. В частности, определенные стабилизированные скорости вращения можно получить и при К 1, т.е. когда усилители 11 отсутствуют за счет соотношения числа витков катушек 5 и 8, 6 и 9, 7 и 10. В предлагаемом вентильном электродвигателе реализовано управление путем изменения магнитного поля чувствительного элемента, . управление по цепям датчика положения в вентильном электродвигателе с позиционно-зависимой широтно-импульсной модуляцией фазньк напряжений. Датчик положения работает без внешнего статора, когда воздействием катушек 5-7 можно изменить локально магнитное поле сигнального элемента в районе расположения чувствительных элементов 2.

511085766

Предлагаемый электродвигательсов, сумматора по модулю два расимеет более простую схему вследст-ширителя импульсов, схемы запрета

вие эамейы схекы задержки импуль-на две катушки и усилитель.

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГА-, ТЕЛЬ, содержащий датчик положения ротора с сигнальным элементом в виде постоянного магнита и размещенными вокруг него чувствительными элементами магнитомодуляционного . типа, выходы которых через силовые вшючи подключены к обмоткам синхронной электрической машины, вал которой связан с сигнальным элементом датчика положения ротора, о тли чающийся тем, что, с целью повышения равномерности вращения, вьшеуказанный датчик положения ротора содержит два комплекта дополнительных обмоток - один комплект расположен против чувствительных элементов, второй - со сдвигом 180° относительно первого, и по числу чувствительных элементов усилители, причем первые выводы всех обмоток заземлены, вторые выводы обмоток, расположенных против чувствительных элементов, присоединены к выходам усилителей, входы которых подключены к вторым выводам (Л обмоток, расположенных с угловым сдвигом 180°электрических градусов с относительно чувствительных элементов. эо СП 35