Репульсионный вентильный электродвигатель Советский патент 1991 года по МПК H02K29/08 

Изобретение относится к электродвигателям с бесконтактной коммутацией .

Целью изобретения является сниже- ние массы и габаритов электродвигателя .

На фиг. 1 показан двигатель , поперечная проекция; на фиг. 2 - сечение двух соседних полюсов статора двига- теля (сечение А-А); на фиг. 3 - двигатель, продольный разрез (разрез R-Б) ; на фиг. 4 - электросхема цепи одной из секций обмотки ротора двигателя { на фиг. 5 - обмотки и элемент ротора с соответствующими угловыми размерами,- на фиг. 6 - электросхема питания обмоток статора двигателя; на фиг. 7 - модификация двигателя с уменьшенным числом выступов полюсовj на фиг. 8 и 9 - схемы соединения его секций обмотки ротора с магниточувст- вительными элементами.

Двигатель (фиг.1-5) содержит статор 1, который имеет полюсы 2-5, на которых установлены однофазные обмотки 6-9.

На роторе 10 установлены электрически Jie соединенные одна с другой обмотки 11.1-11.4, а также двупрово- дящие полупроводниковые магниточув- ствительные элементы 12.1-12.4, электрически соединенные с соответствующими секциями 11.1-11.4 обмотки ротора. Элемент 12.1 соединен с сек- цией 11.1, элемент 12.2 - с секцией 11.2, элемент 12.3 - с секцией 11.3, элемент 12.4 - с секцией 11.4.

Секции 11.1-11.4 ротора сдвинуты одна относительной другой по окруж- ности ротора 10 на одинаковый угол Об. Для конструкции фиг.1, 5 угол Отравен 45 .

Магниточувствительные элементы 12.1-12.4 расположены со сдвигом по окружности ротора относительно осей обмоток 11.1-11.4, с которыми они электрически соединены на угол Я , который может быть равен или близок к величине удвоенного угла #. В част ности, для конструкции по фиг.1, 5 угол А равен или близок к 90°.

Полюсы 2 и 4 статора одной группы (фиг.1, 2, 3) выполнены с продольным размером L (фиг.2), превышаю- щим продольный размер L каждого из полюсов 3 и 5 на величину Ц, не меньшую размера каждого из магниточувст- вительных элементов 12.1-12.4. На

фиг.2 показаны в сечении два соседних полюса 2 и 3 статора, остальные полюсы 4 и 5 аналогичны (т.е.полюс 4 по размерам аналогичен полюсу 2, а полюс 5 - полюсу 3). Полюсы 2 и 4 с большими продольными размерами 1, чередуются по окружности статора с полюсами 3 и 5 с меньшими продольными размерами ,,, принадлежащими к другой группе.

Магниточувствительные элементы 12.1-12.4 ротора располагаются в кольцевой чоне ротора 10, находящейся напротив выступов полюсов 2 и 4.

Угловое расстояние Y (фиг.1,5) между противоположными активными проводниками каждой из обмоток 11.1- 11 .4 ротора должно быть не меньше угловой ширины двух полюсов статора (или удвоенной ширины каждого из полюсов 2-5 статора). Для конструк.Q

ции фиг.1-5 угол Y равен 180 .

Обмотки полюсов статора с одинаковыми продольными размерами подключаются к источнику 13 питания через переключатель 14 с возможностью переключения их выводов относительно выводов остальных обмоток статора и возможностью питания всех обмоток статора при обоих положениях переключателя.

Угловая ширина каждого из полюсов 2-5 статора с осями 15, 16 может превышать половину полюсного деления статора. Для четырехполюсной конструкции (фиг.1), где полюсное деление статора равно 90 , ширина каждого из полюсов 2-5 может быть, например, раной 70-80° и больше (до 90°) .

Магниточувствительные элементы 12.1-12.4 можно выполнять на различных мегнитоуправляемых полупроводниковых приборах и микросхемах. В частности, каждый из элементов 12.1-12.4 можно выполнить на паре магнитодиодов, включенных параллельной обратно друг другу, на магниторезисторе или на составных магнитоуправляемых транзисторах.

Магниточувствительные полупровод никовые элементы 12.1-12.4 можно приме- , нять как в варианте с закрыванием маг- нитоэлементов при возникновении через них магнитного поля и открыванием их при исчезновении магнитного поля, так и в варианте с открыванием маг- нитоэлементов при возникновении магнитных полей и закрыванием магнито516246

элементов при исчезновении магнитных полей.

Магниточувствительные элементы ожно снабжать подложками из проводящего металла с изоляцией, которые могут играть роль короткозамкнутых витков, сдвигающих по времени магнитные потоки через магниточувствитель- ные элементы.JQ

Помимо модификации электродвигателя с двумя удлиненными полюсами статора (фиг.1), возможна и модификация с одним удлиненным полюсом статора (фиг.7-9).. 15

Модификация с одним выступающим полюсом имеет следующие особенности по сравнению с ранее описанной модификацией по фиг.1 при числе полюсов в каждой группе, равном двум. 20

Из всех полюсов статора выступ на величину ,} (фиг.2) выполнен только на полюсе 2 (фиг.7), а все остальные полюсы (3-5) вылЬлйены с продольным размером Т, (фиг.2). В то же 25 время на роторе 10 данной модификации (фиг.7) установлены дополнительные двупроводящие магйиточувствитель- ные элементы 17.1-17.4, которые соединяются с магниточувствительными эле- зд ментами 1 2.1-12.4 и располагаются со сдвигом относительно соответствующих элементов 12.1-12.4 на угол,равный удвоенному полюсному делению статора. На фиг. 7 элементы 17.1-17.4 располага- .,,- ются диаметрально противоположно элементам Т2.1-12.4 с которыми они соединены. Таким образом, число полюсов статора с выступами уменьшается до одного, но зато увеличивается число до магниточувствительных элементов ротора.

Для модификации по фиг.7 к обмотке 11.1 подключаются элементы 12.1 и 17.1, к обмотке 11.2 - элементы 12.1 45 17.2, к обмотке 11.3 - элементы

12.3и 17.3, к обмотке 11.4 - элеенты 12.4 и 17.4. Как указано выше, лементы 17.1-17.4 можно подключать

соответствующим элементам 12.1- 50

12.4параллельно (фиг.8) или последоательно (фиг.9).

В случае параллельного соединения (фиг.8) все элементы 12.1-12.4 и 17.1-17.4 выполняют с открыванием 55 ри действии магнитного поля и с зарыванием при исчезновении его, а в лучае последовательного соединения (фиг.9) все элементы 12,1-12.4 и 17.118

17.4 выполняют с закрыванием при возникновении магнитного поля и с открыванием при исчезновении его.

Электродвигатель (фиг.1) работает следующим образом.

При прямом вращении ротора от источника 13 через переключатель 14, находящийся в крайнем левом положении, на обмотки 6-9 подается переменный ток. Переменный ток создает переменное поле полюсов 2-5 (фиг.1). При этом обмотки 6-9 статора подключены так, что полюсы 2 и 3 образуют по сути один, полюсы 4 и 5 - другой большой (сдвоенный) полюс статора, ось 15 которого перпендикулярна оси 15

В случае, если магниточувствитель- ные элементы 12.1-12.4 выполнены с закрыванием при воздействии магнитного поля, то ток через секции 1 Kill, 4 ротора будет протекать во втором и четвертом квадрантах и ротор 10 будет вращаться в одну сторону. В случае, если Магниточувствительные элементы 12.1-12.4 выполнены с открыванием при воздействии магнитного поля, то ток через секции 11.1-11.4 ротора будет протекать в первом и третьем квадрантах, когда элементы 12.1- 12.4 проходят под выступами полюсов 2 и 4, вращение ротора 10 будет происходить в другую сторону.

Для режима обратного вращения пе реключатель 14 (фиг.6J ставится в крайнее правое положение,отчего меняется направление тока в обмотках 6 и 8 полюсов 2 и 4. Полярность полюса 2 будет совпадать с полярностью полюса 5, а полярность полюса 4 - с полярностью полюса 3 Если элементы 12,1-12.4 выполнены с закрыванием при действии поля и запитывание обмоток 11.1-11.4 происходит во втором и четвертом квадрантах между осями 15 и 16, то ротор 10 будет вращаться уже в сторону, противоположную той, в которую он вращался в- режиме прямого вращения. В варианте, когда элементы 12.1-12,4 выполнены с открыванием при действии поля, запитывание обмоток 11.1-11.4 происходит в первом и третьем квадрантах,при этом ротор 10 также будет вращаться в сторону, противоположную той, в которую он вращался в режиме прямого вращения.

Аналогичный эффект (т.е. реверс) возможен и в случае, если коммутировать обмотки 7 и 9 полюсов 3 и 5.

Двигатель по фиг.7-9 работает следующим образом

В режиме прямого вращения переключатель 14 находится в левом положении. Если магниточувствительные элементы соединены параллельно (фиг.8) и выполнены с открыванием при возникновении через них магнитного поля, то ток через обмотки 11 с, 1-11.4 ротора протекает в первом и третьем квадрантах (фиг.7), элементы 12.1-12.4 и 17.1-17.4 полюса 2 поочередно отпираются при положении их напротив выступа полюса 2. Если магниточувствительные элементы соединены последовательно (фиг.9) и выполнены с закрыванием при действии на них магнитного поля, то запитывание обмоток 11.1-11.4 ротора будет происхонена с выступами в направлении активной длины проводников обмотки ротора, обмотки полюсов одной группы соединены последовательно, магниточувствительные элементы расположены на роторе в зоне выступа полюсов статора, отличающийся тем, что, с целью уменьшения массы и габаритов, он снабжен переключателем полярности по крайней мере части полюсов одной группы.,

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что магниточувствительные элементы ротора сдвинуты относительно осей секций обмотки ротора, с которыми они электрически соединены, на угол, не меньший угловой ширины каждого из полюсов статора,

Изобретение относится к электродвигателям с бесконтактной коммутацией, Пель изобретения - повышение массогабаритных показателей электродвигателя. Электродвигатель содержит статор 1 с полюсами 7-5, на которых расположены обмотки 6-9, ротор 10, на котором установлены электрически не соединенные одна с другой секции 1U v 11.1-11.4 многофазной обмотки ротора, а также двухпроводные полупроводниковые магниточувствительные элементы 12.1-12.4, на которые замкнуты секции обмотки ротора. Статор выполнен с по крайней мере четырьмя обмотками и четырьмя полюсами, образующими две группы. По крайней мере один полюс одной из групп имеет выступ в направлении активной длины проводников ротора, полупроводниковые магниточувствительные элементы ротора расположены в зазоре напротив выступов полюсов статора. Обмотки полюсов одной группы соединены с цепью питания через переключатель, выполненный с возможностью изменения направления тока через них. Это обеспечивает реверс электродвигателя при запитывании всех полюсов статора. 4 з.п.А-лы, 9 ил. 12.3 о Й (Л сг о ts5 -U О 00 Фиг 1

дить во втором и четвертом квадрантах JQ а все полюса имеют одинаковую ширину

(фиг.7).

При реверсе переключатель 14 ставится в крайнее правое положение (фиг.6), отчего обмотки 6 и 8 полюсов

активной части над ротором.

3„ Электродвигатель по п.1, о т- личающийся тем, что все обмотки статора соединены между собой

2 и 4 (фиг, 7)перекоммутируются.Вслец 4-25 последовательно при всех положениях

ствие этого .полярность полюса 2 совпадает уже с полярностью полюса 5, а полярность полюса 4 - с полярностью полюса 3, т.е. образуется двухполюсная

система статора с осью 16 полюсов. 0 ротора при обоих положениях переклю

Работа двигателя при реверсе аналогична работе двигателя по фиг.1.

Электродвигатель может найти применение в реверсивном микроприводе, например, бытовых электроприборов.

Форму л а. изобретения

а все полюса имеют одинаковую ширину

активной части над ротором.

3„ Электродвигатель по п.1, о т- личающийся тем, что все обмотки статора соединены между собой

переключения, обмотки полюсов статора, расположенных через один, соединены таким образом, что образуют полюса разной полярности относительно

5

0

$

0

чения.

и соответствующей секцией обмотки ротора, дополнительные магниточувствительные элементы сдвинуты по окружности ротора относительно соответствующих магниточувствительных элементов, с которыми они электрически- соединены, на угол, равный удвоенному полюсному делению статора.

чцса

«с

«п

I

СО

чо з- см -Ј

S

И ««ъ

f

СО

I

XJм Јз

ГГ s

1624618

12А

Ш

Фиг. 7

Фиг. 8

Составитель А.Санталов Редактор А.Маковская Техред М.Дидык Корректор Т.Палий

Заказ 199

Тираж

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

/74

Hi

Фиг. 9

Подписное