Якорь для вентильного электродвигателя торцевого типа Советский патент 1993 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к области электротехники, в частности к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций обмотки якоря по положению индуктора с помощью преобразователя частоты, т.е. к вентильным электродвигателям, получающим питание от источника постоянного тока.

Цель изобретения - уменьшение габаритов в аксиальном направлении путем сокращения числа конструктивных элементов, повышения надежности и технологичности, снижение трудоемкости изготовления.

На фиг.1 показан якорь для вентильного электродвигателя торцевого типа с числом секций на фиг.2 - схема-полупроводниковый блок управления: на фиг.З - эпюры напряжений в электрических узлах вентильного электродвигателя. На фиг.1 и 2 показан один из возможных вариантов выполнения якоря для вентильного электродвигателя торцевого типа, который

содержит плату 1, на которой расположены соединенные в n m (n-2) секций 2,3т (т-4) плоских катушек 4,5 и 6,7 квазикольцевой формы, полупроводниковый блок 8 управления, составленный из п-2 ветвей 9, 10 для периодического подключения секций к источнику 11 питания и их отключения, п-2 датчиков Холла 12, 13, выходы 14. 15 и 16, 17 которых соединены соответственно с управляющими входами 18, 19 и 20. 21 ветвей 9, 10 блока 8 управления, i-я ветвь, например, первая ветвь 9 блока 8 управления, коммутирующая i-ю секцию 2, конструктивна объединена с i-м датчиком Холла 12 и расположена во внутреннем пространстве катушки 7 (1+1)-й секции 3, а (н-1)-я ветвь 10 блока 8 управления, коммутирующая (И 1)-ю секцию 3, конструктивно объединена с (i 1)- м датчиком Холла 13 и расположена во внутреннем пространстве катушки 5 (Д2) секции, т.е. секции 2. Над катушками и электронными компонентами расположен ротор 22 (фиг.З), выполненный из постоянного

(Л

С

00

д

ы

Ю Ю Ю

iCO

магнита и установленный с возможностью вращения.

Вентильный электродвигатель с предлагаемой конструкцией якоря работает следующим образом. При подключении якоря к источнику 11 питания ротор 22 () приходит во вращение, поскольку предложенное объединение и расположение ветвей блока управления и датчиков Холла обеспечивает создание вращающего момента. На фиг.З условно изображены: положение ротора 22 () относительно катушек 4-7 и датчиков Холла 12, 13, потокосцепление чр магнита ротора 22 с катушками 4-7, изменение поdt/) токосцепления по углу поворота - % г.

определяющее наведенные в секциях 2 и 3 электродвижущие силы z и 1з, и приложенные к секциям 2 и 3 напряжения Uz и Уз. Из эпюр видно, что предложенная конструкция якоря обеспечивает выполнение необходимых и достаточных условий для создания вращающего момента: организацию пространственного и временного фазового сдвигов на тг/2 между двумя намагничивающими силами,- образованными токами в секциях 2 и 3.

Предложенная организация якоря распространяется и на другие известные схе- мо-технические решения вентильных электродвигателей, В частности, представленный якорь с четырьмя катушками может быть использован для построения двухсекционного вентильного электродвигатели с однополупериодным полупроводниковым блоком управления на четырех силовых ключах, коммутирующих каждый свою катушку. Секцию со средней точкой образуют две лротивофазно коммутируемые катушки, а одну ветвь блока управления образуют два коммутирующих эти катушки силовых ключа с собственными системами управления. При этом сформулированный принцип конструктивного объединения одноименных ветвей и датчиков Холла и размещения их во внутреннем пространстве катушки следующей секции сохраняется.

Возможно аналогичное построение якоря для вентильного электродвигателя с тремя датчиками Холла, двухполупериод- ным полупроводниковым блоком управления на шести силовых ключах и трехсекционной соединенной в звезду обмоткой. Одну ветвь блока управления образуют два последовательно соединенных силовых ключа с собственными системами управления, подключающих Одноименную с ней секцию к выводам источника питания.

0

5

0

5

0

5

0

5

0

5

Для улучшения электрических показателей таких электродвигателей полупроводниковый блок управления, как правило, снабжается 3-х фрагментным функциональным преобразователем, входящим в систему управления ключами трех поступающих с датчиков Холла сигналов с угловой длительностью л каждый и смещенных друг относительно друга на 2 л/3 в последовательность шести сигналов (две группы по три сигнала) для управления силовыми ключами с угловой длительностью в 2 л/3 каждый, смещенных друг .относительно друга в каждой группе на 2л /3 и с фазовым сдвигом одноименных сигналов в группах на л: В этом случае согласно предложению первая ветвь блока управления с двумя, силовыми ключами и собственным фрагментом функционального преобразователя с дополнительными входом и выходом объединяется с собственным датчиком Холла и размещается во внутреннем пространстве катушки следующей секции (второй). К дополнительному входу функционального преобразователя подключен дополнительный вывод из ветви блока управления, установленного в предыдущей секции (третьей). На дополнительном выводе ветви блока сформирован сигнал собственного датчика Холла.

Возможно аналогичное построение якоря и для других схем вентильных электродвигателей, в частности, с электронными реверсорами в цепях управления силовых ключей. Кроме, того во внутренних пространствах катушек могут быть размещены чувствительные элементы тахометрического устройства, электронный регулятор и другие электронные компоненты полупроводникового блока управления.

Конструктивное объединение элементов ветви полупроводникового блока управления и датчика Холла может быть осуществлено с использованием самых разнообразных технологических приемов микроэлектроники, например, с использованием технологии изготовления магнито- управляемых микросхем типа КП 1116 КП.

Изобретение позволяет использовать внутренние пространства катушек, сократить осевые размеры и существенно упростить технологию .изготовления и сборки якоря вентильного электродвигателя.

Формула изобретения Якорь для вентильного электродвигателя торцевого типа, содержащий плату, на которой расположены соединенные в m n секций Km катушек квазикольцевой формы, полупроводниковый блок управления, составленный из п ветвей для периодического подключения секций к источнику питания и их отключения, п датчиков Холла, выходы которых соединены соответственно с управляющими входами ветвей блока управления, отличающийся тем, что, с целью уменьшения габаритов в аксиальном

направлении путем сопряжения числа конструктивных элементов, повышения надежности и технологичности, снижения трудоемкости изготовления, 1-я ветвь блока управления конструктивно объединена с 1-м датчиком Холла и расположена во внутреннем пространстве по крайней мере, одной катушки 0+1)-й секции, где К 1,2....

Использование: в электротехнике. Сущность: в якоре для вентильного электродвигателя торцевого типа каждая ветвь блока управления конструктивно объединена с соответствующим датчиком Холла и расположена во внутреннем пространстве по крайней мере одной из катушек секции. Такое выполнение позволит улучшить массо- габаритные показатели. 3 ил.

&L/t. Ј

5 /3 7 12 4

if HI i -i« CTj;i) J|

L