Бесконтактный электродвигатель постоянного тока Советский патент 1976 года по МПК H02K29/02 

Известны бесконтактные электродвигатели постоянного тока с ротором в виде постоянного магнита, многофазной статорной обмоткой, ток в которой коммутируется полупроводниковым коммутатором по сигналам датчика положения ротора, пусковым генератором и фазорасщепителем. В них обычно применяются многофазные датчики положения, для чего -необходимо большое количество соединительных проводов между коммутатором и электродвигателем со Встроенным датчиком.

Для упрощения конструкции двигателя предлагается датчик положения ротора выполнять € однофазной обмоткой на статоре, включенной на вход пускового генератора, и с числом полюсов ротора, равным произведению числа полюсов ротора двигателя на коэффициент деления фазорасщепителя.

На фиг. 1 представлена блок-схема предложенного электродвигателя; на фиг. 2 - принципиальная схема пускового генератора.

Бесконтактный электродвигатель содержит ротор 1 (фиг. 1) в виде -постоянного магнита, многофазную статорную обмотку 2, коммутация тока в которой осуществляется коммутатором 3 по сигналам датчика положения 4.

теля на коэффициент деления фазорасщепителя 6.

В качестве фазорасщепителя могут быть использованы любые кольцевые пересчетные схемы, причем число устойчивых со1стояний фазорасщепителя зависит от фазности электродвигателя. В описываемом трехфазном двигателе в качестве фазорасщепителя применен триггер с.тремя устойчивыми состояниями.

Так как в предлагаемом электродвигателе применен имеющий однофазную обмотку 7 датчик положения ротора, который не несет информации о положении ротора 8 электродвигателя относш-ельно каждой его фазы в момент пуока, при подаче напрял-сения питания на коммутатор возможно такое включение фазорасщепителя и, следовательно, фаз электродвигателя, при котором вращения ротора не произойдет. На фиг. 1 таким является положение, когда включена фаза статора, создающая полюса S. и Ль т. е. когда при взаимодействии разноименных полюсов (Si статора и N ротора; Л} статора и S ротора) угол сдвига между ними близок или равен 0. Поэтому для пуска электродвигателя из такого положения между датчиком положения 4 и фазорасщепителем 6 включается пусковой генератор 5, представляющий собой генератор импульсов низкой частоты, синхронизация

которого возможна на любых частотах, превышающих собственную частоту генератора. Генератор 5 выдает импульсы, перебрасывая фазорасщепитель в другие положения, а следовательно включая другие фазы электродвигателя. Когда при воздействии разноименных полюсов статора и ротора угол сдвига между ними достигает значения, близкого к 90 электрическим градусам, пусковой момент достигает своего максимального значения, «, следовательно, ротор двигателя начинает вращаться. Начнет вращаться и жестко связанный с ним ротор датчика, выдавая импульсы на пусковой генератор, тем самым синхронизируя его частоту. Собственная частота пускового генератора выбирается таким образом, чтобы при пуске электродвигателя (в момент начала вращения) частота импульсов, поступающих с датчика положения ротора, была больше собственной частоты пускового генератора (/д.п.р./п.г.), что обеспечивает надежный пуск электродвигателя.

Дальнейший разгон электродвигателя происходит как в обычном бесконтактном электродвигателе.

Если при подаче напряжения питания, положение ротора совпадает с оптимальным по отношению к включенной фазе, то пусковой генератор сразу переходит на режим синхронизации. Таким образом, пусковой генератор обеспечивает два режима: режим поиска оптимального положения (при необходимости), когда он работает на собственной частоте, и режим синхронизации.

На фиг. 2 приведен один из вариантов такого пускового генератора. Он состоит из ждущего мультивибратора (транзисторы 9 и 10), симметричного триггера (транзисторы И и 12) и компаратора (блокинг-генератора), собранного на транзисторе 13. Соединенные между собой ждущий мультивибратор и компаратор образуют генератор импульсов низкой частоты, причем частота импульсов определяется цепью: сопротивление 14 - .конденсатор 15 ждущего мультивибратора. Синхронизация генератора происходит через симметричный триггер, также соединенный с компаратором (собственная частота компаратора выбирается до 5 кгц и выше).

Нри подаче напряжения нитания в заторможенном ждущем мультивибраторе происходит лавинообразный процесс, в результате которого транзисторы 9 и 10 переходят в .насыщенное состояние, а конденсатор 15 быстро заряжается до значения напряжения источника питания. Если при этом транзисторы симметричного триггера установятся в такое положение, когда транзистор 11 открыт, а транзистор 12 закрыт, то в этом случае комнаратор может возбудиться благодаря открытому диоду 16, т. е. когда последний откроется быстрее, чем диод 17. Однако и в этом случае произойдет процесс, описанный выше, с той лишь разницей, что транзистор 11 откроется.

а транзистор 12 закроется благодаря импульсу с компаратора.

Весь процесс длится очень короткий промежуток времени (до десятков микросекунд), 5 после которого начинается или режим поиска или режим синхронизации.

Транзисторы 9 и 10 ждущего мультивибратора в результате переходного процесса закрываются. Благодаря этому начинается медленный разряд конденсатора 15 через сопротивление 14 и внутреннее сопротивление источника питания. Если электродвигатель не начнет вращаться, т. е. если от датчика положения ротора на вход симметричного триггера не будут поступать импульсы, то конденсатор через определенный промежуток времени разрядится до такого значения, при котором начнет отпираться транзистор 10, вызывая отпирание транзистора 9. Произойдет лавинообразный процесс, в результате которого оба транзистора 9 и 10 откроются, а конденсатор вновь зарядится до значения напряжения источника питания. Благодаря этому откроется диод 17 и компаратор сгенерирует импульс, который пойдет на фазорасщепитель, переводя его в устойчивое состояние, и на симметричный триггер и ждущий мультивибратор, нереводя последний снова в неустойчивое состояние, т. е. транзисторы 9 и 10

закрываются, а конденсатор 15 разряжается.

Как только начнет вращаться двигатель, с

датчика положения ротора на симметричный

триггер поступит импульс, переводя его в

другое устойчивое состояние, благодаря чему

5 откроется диод 16 и компаратор сгенерирует импульс, который пойдет на фазорасщепитель, симметричный триггер и ждущий мультивибратор, перебрасывая триггер в исходное состояние и приоткрывая транзисторы 9 и 10, тем самым подзаряжая конденсатор 15. Происходит синхронизация.

Описанный бесконтактный электродвигатель постоянного тока имеет небольшое количество проводов между коммутатором и двигателем со встроенным датчиком (при трехфазной статорной обмотке двигателя оно равно 5), унрошенную конструкцию датчика положения ротора, а, следовательно, и самого электродвигателя.

0.

Формула изобретения

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока с роторо.м в виде постоянного магнита, многофазной статорной обмоткой, коммутация тока в которой осуществляется полупроводниковым коммутатором по сигналам датчика положения ротора, н сковым генератором и фазорасщепителем, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, указанный датчик положения выполнен с однофазной обмоткой на статоре, включенной на вход пускового генератора, и с числом полюсов ротора, равным произведению числа полюсов ротора двигателя на коэффициент деления фазорасщепителя.