Вентильный электродвигатель Советский патент 1986 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секции якорной обмотки, в частности к низкоскоростным вентильным электродвигателям (ВД) с повьшенной равномерностью вращения вала (момент- ным ВД), и может быть использовано, например, в звукозаписывагацей и звуковоспроизводящеи аппаратуре. Цель изобретения - повышение массогабаритных показателей ВД и равномерности вращения его ротора. На фиг.1 изображена электрическая схема БД; на фиг,2 и 3 - активная часть ВД, примеры исполнения, на фиг.4 и 5 - логическая схема функцио .нального преобразователя (ФП), приме ры исполнения5 на фиг.6 - циклограмм сигналов чувствительных элементов (ЧЭ) датчика положения ротора (ДПР) и выходных сигналов ФП. ВД (фиг.1) содержит ключевые эле}менты, например транзисторы, 1-8, образующие инвертор 9, якорь с несим метричной четьфехсекционной лучевой обмоткой, индуктор 10, ДПР с сигналь ными элементами 11 и ЧЭ 12 и ФП 13. Инвертор 9 подключен к источнику 14 постоянного тока, который может имет среднюю точку. Для соединения средней точки источника с общей точкой секций обмотки предусмотрен выключатель 15. Индуктор (фиг.2 и 3) выполнен двух двухполюсным, состоящим из магнитомягкой втулки 16 и полюсов 17 - постоянных магнитов. Угловой размер полюсной дуги не менее 135 зл. град. 462 Якорь на фиг.2 имеет магнитопровод 18 с восемью прямыми или скошенными пазами и уложенную в них диаметральную сосредоточенную обмотку 19. Якорь на фиг.З содержит беспазовый (гладкий) магнитопровод 18 и уложенную на его внутренней поверхности диаметральную обмотку 19. Начала секций обмотки обозначены А, В, С, D, концы секций - X, У, Z, W. Их общая точка обозначена буквой О. Все выводы обмотки расположены напротив соответствующих секций. Секции В, С и D смещены относительно секции А соответственно на 90, 135 и 225 эл. град. В ДПР четыре ЧЭ 12 смещены друг относительно друга так же, как и секции обмотки, а сигнальный элемент 11 выполнен с угловым размером 180 эл.град (фигИ). Положение сигйального элемента относительно ЧЭ на фиг.1 соответствует положению индуктора относительно якоря на фиг „2 и 3. ЧЭ соединены с входами восьмиканального ФП 13. Выходы каналов ФП соединены с управляняцими электродами одноименных ключевых элементов 1-8 инвертора 9. Диоды обратного тока инвертора условно не показаны. Четыре выхода инвертора соединены с соответствующими началами секций обмотки. ФП 13 состоит из логических элементов ЗАПРЕТ, И, ИЛИ-НЕ (см. фиг.4 и 5). Структура и функции каналов ФП отражены в таблице.

ЗАПРЕТ ЗАПРЕТ И

ЗАПРЕТ ЗАПРЕТ ЗАПРЕТ ИПИ-НЕ Y ЗАПРЕТ

ь,.

а., а,

ЗА-ас

А- В

Ьа

а. а .,

Ьз

c-S

b-at

.

А-а,,

bs

а&

Ьб

а, + ag

ль,

а„ + а.

ас а т,

Ьй

с D

а аА-D31 БД работает следующим образом. В результате взаимодействия ротора с якорем ротор вращается против часовой стрелки и с ЧЭ ДПР поступают логические сигналы а, а, а,, а на ФП (Ц - угловое положение ротора). По сигналам с ЧЭ ФП вырабатывает сигналы Ь , bg, ... , bjуправления инвертором (см. таблицу и фиг.6). Инвертор коммутирует секции якорной обмотки, и в них протекают токи (на фиг.2 и 3 знаки + и . означают направление тока, а отсуствие этих знаков - отсутствие токов в секциях) В результате ротор, взаимодействуя с якорем, продолжает вращение. При этом для каждого положения ротора соблюдаются описанные условия обеспечения постоянства электромагнитного момен- та, а следовательно, и частоты враще ротора. Эти условия не соблюдаются строго лишь в случае, когда якорь выполнен беспазовым или со скошенными пазами и обеспечивается одновременная работа трех секций. Однако и для такой конструкции якоря пульсация электромагнитного момента предлагаемого ВД меньше. Формула изобретения 1. Вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с четырехседсционной обмоткой якоря, первая. вторая, третья и четвертая секции которой соединены в звезду и подключены к цепи питания через мостовой инвертор, состоящий из первой, второй, третьей и четвертой ветвей, образованных соответственно первым и пятым, вторым и шестым, третьим и седьмым, четвертым и восьмым ключевыми элементами, и устройство управления инвертором в виде последовательно соединенных по входу-выходу датчика положения ротора с сигнальными и чувствительными элементами и многоканального функционального преобразователя, о тличающийся тем, что, с целью повышения маесогабаритных показа-50

телей и равномерности вращения ротора, вторая, третья и четвертая секции обмотки смещены относительно первой секции соответственно на 90, 135 и 225 эл. град. 55

для группы, состоящей и восьмого, третьего, четвертого и седьмого,- в виде аналогичной последовательности импульсов, смещенной относительно первой последовательности импульсов на 45 эл. град.

Фиг.З тельные элементы датчика смещены относительно первого соответственно н 90, 135 и 225 эл. град, сигнальные элементы датчика выполнены с угловым размером, равным 180 эл. град, первый, третий, пятый и седьмой каналы функционального преобразователя выполнены в виде логического элемента ЗАПРЕТ, второй и четвертый каналы в виде элемента И, а шестой и восьмой - в виде элемента ИЛИ-НЕ, причем прямые входы каждого из указанных элементов ЗАПРЕТ соединены соответственно указанной последовательности перечисления каналов с первым, третьим, вторым и четвертым чувствительными элементами датчика, инверсные входы элементов ЗАПРЕТ указанной последовательности перечисления каналов соединены с выходом одного чувствительного элемента,соответственно с вторым, четвертым, первым и третьим чувствительными элементами,первый вход второго и шестого каналов соединен с выходом первого чувствительного элемента, второй вход каждого из этих каналов соединен с выходом второго чувствительного элемента, первый вход четвертого и восьмого каналов соединен с выходом третьего чувствительного элемента, второй вход этих каналов соединен с четвертым чувствительным элементом датчика.

bj Ь.

j| ь Ьв| ь,| b

в

1

в с и

Фи.ЦЬ,

Ьу Ь.

1

в1 Ьз

-о-

Ь,

11

Фиг. 5