БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1973 года по МПК H02K29/06 

1

Изобретение относится к бесконтактным микроэлектродвигателям постоянного тока.

Известны бесконтактные электродвигатели постоянного тока с фазными обмотками, состоящими из двух полуфаз с выводом средней точки, подключенным к одному полюсу источника питания, и с концами, подсоединенными к другому полюсу источника через силовые транзисторы, связанные через транзисторы предварительного усиления с датчиками положения ротора. Однако недостаточно высокая надежность схем известных двигателей связана с относительно низкой крутизной фронтов переключения транзисторов или с усложнениями схемы при осуществлении формирования крутых фронтов переключения транзисторов, а также с их склонностью к автоколебательным процессам из-за наличия электромагнитных связей между силовыми цепями и цепями управления при работе с маломощными (малогабаритными) датчиками положения ротора.

Целью изобретения является упрощение схемы и повышение ее надежности.

Предлагаемый бесконтактный электродвигатель отличается тем, что между базами транзисторов предварительного усиления и коллекторами силовых транзисторов каждой полуфазы, а также между коллекторами транзисторов предварительного усиления и

коллекторами силовых транзисторов разных полуфаз каждой фазы включены активные сопротивления.

На чертеже приведена схема одной фазы предлагаемого электродвигателя с однополупериодной схемой питания обмоток.

Обмотка 1 фазы имеет две ветви 2 и 5 со встречной намоткой. Каждая из обмоток подключается к источнику 4 питания в пределах

одного полупериода вращения ротора через силовые транзисторы 5 и б. Функции силового транзистора могут выполняться как одиночным транзистором, так и несколькими транзисторами, включеными по схеме составного триода. Переключение силовых транзисторов осуществляется по сигналам датчика 7 положения ротора, поданным на базы транзисторов S и 9 предварительного усиления. Нулевой или отрицательный сигнал датчика 7 на базе обеспечивает открытое состояние соответствующего транзистора предварительного усиления, которое соответствует закрытому состоянию силового транзистора, и наоборот. Таким образом, каждая ветвь обмотки электродвигателя коммутируется отдельным электронным переключателем, выполненным на базе транзистора предварительного усиления и силового триода. Особенностью предлагаемого электродвигателя является применение в каждом электронном переключателе обратных связей в виде активных сопротивлений 10-13. Цепь сопротивл1ения 10, включенного между базой транзистора 8 и коллектором транзистора 5, обеспечивает протекание тока, открывающего транзистор 8 при отсутствии сигнала или при отрицательном сигнале датчика 7 на базе транзистора 8.

При появлении на базе транзистора 8 положительного сигнала датчика 7 транзистор начинает закрываться (транзистор 9 открыт). В результате этого в базе силового транзистора 5 появляется открывающий ток, и уменьщается падение напряжения на его переходах эмиттер-коллектор, что означает появление напряжения на обмотке 2, которое в первый момент компенсируется э.д.с. самоиндукции обмотки, направленной навстречу напряжению питания. Одновременно в параллельной обмотке 3 возникает э.д.с. взаимоиндукции, имеющая направление, согласное с напряжением питания. Отмеченные явления обеспечивают лавинообразный процесс переключения транзисторов.

При снижении управляющего сигнала датчика 7 до некоторого критического значения, близкого к нулю, транзистор 8 начинает открываться током по цепи сопротивления 10, протекающим под действием напряжения смещения см- Это сопровождается уменьшением базового тока силового транзистора 5, выходом его из ключевого режима и уменьщением тока в обмотке 2 двигателя. Уменьщение тока в обмотке вызывает в ней появление э.д.с. самоиндукции, направленной от коллектора транзистора 5 к отрицательному полюсу источника питания. Одновременно в параллельной ветви возиикает э.д.с. взаимоиндукции, направленная от средней точки обмотки к коллектору транзистора 6.

В результате действия э.д.с. самоиндукции и взаимоиндукции процесс закрытия силового транзистора также преобретает лавинообразный характер. Благодаря действию предлагаемой системы обратных связей, использующей э.д.с. самоиндукции и взаимоиндукции обмоток двигателя, крутизна фронтов переключения силовых транзисторов возрастает до максимального уровня. Это способствует снижению загрузки транзисторов мощностью, повыщает надежность их работы и

дает возможность построения бесконтактных электродвигателей постоянного тока с высокими скоростями вращения (60000 об/мин и более). При этом практически отпадает необходимость в искусственом охлаждении транзисторов, что обеспечивает минимальные габариты коммутаторов.

Работа двигателя сопровождается наведением в обмотке э.д.с. вращения. Согласно

принципу действия бесконтактного электродвигателя постоянного тока силовой транзистор должен быть открыт при встречном направлении э.д.с. вращения напряжению питания и закрыт при э.д.с. вращения, направленной согласно напряжению питания. В соответствии с этим для предлагаемой схемы э.д.с. вращение в обмотке двигателя увеличивает базовый и уменьщает коллекторный токи транзистора предварительного усиления

имено в течение той части периода вращения, когда он должен быть открытым. Таким образом, действие э.д.с. вращения в предлагаемом бесконтактном электродвигателе постоянного тока способствует сохранению транзисторов пердварительно усиления в необходимом режиме работы, затрудняя случайные переключения схемы в результате воздействия помех по цепям датчика положения ротора.

Предмет изобретения

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока с разом.кнутой т-фазной обмоткой,

каждая из фаз которой состоит из двух полуфаз с выводом средней точки, подсоединенным к одному полюсу источника питания, концы полуфаз подключены к другому полюсу источника питания через силовые транзисторы, связанные с транзисторами предварительного усиления, и через них управляемые датчиком угла положения ротора, отличающийся тем, что, с целью упрощения схемы и повышения ее надежности, между базами

транзисторов предварительного усиления и коллекторами силовых транзисторов каждой полуфазы, а также между коллекторами транзисторов предварительного усиления и коллекторами силовых транзисторов разных

полуфаз каждой фазы включены активные сопротивления.