Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к электротехнике , в частности, к электродвигателям с бесконтактной коммутацией. Целью изобретения является упрощение конструкции, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реверсивности. Вентильный электродвигатель содержит ротор 1, а также явнополюсный статор с полюсами 2 и 3 и однофазной обмоткой 4. Однофазная обмотка 4 установлена на статоре с образованием торцовой или униполярной электромагнитной системы, при которой магнитное поле замыкалось бы через торцы статора. Электродвигатель может быть выполнен двухторцовым или одноторцовым с полым стаканообразным ротором и внутренним магнитопроводом статора. Статорную обмотку 4 можно располагать на полюсах 2 и 3 или у торца статора. На роторе 1 установлены катушки 7<SB POS="POST">1</SB>-7<SB POS="POST">4</SB> и 8<SB POS="POST">1</SB>-8<SB POS="POST">4</SB>, электрически не связанные друг с другом, а также магниточувствительные полупроводниковые элементы 9<SB POS="POST">1</SB>-9<SB POS="POST">4</SB>, 10<SB POS="POST">1</SB>-10<SB POS="POST">4</SB>, 11<SB POS="POST">1</SB>-11<SB POS="POST">4</SB>, 12<SB POS="POST">1</SB>-12<SB POS="POST">4</SB>, обладающие выпрямительными свойствами. С каждой из катушек 7<SB POS="POST">1</SB>-7<SB POS="POST">4</SB> и 8<SB POS="POST">1</SB>-8<SB POS="POST">4</SB> электрически соединено по паре соответствующих магниточувствительных элементов. Магниточувствительные элементы сдвинуты относительно осей катушек, с которыми они электрически соединены. Сдвиг магниточувствительных элементов можно делать равным и близким к половине шага катушки. Магниточувствительные элементы 9<SB POS="POST">1</SB>-9<SB POS="POST">4</SB> и 10<SB POS="POST">1</SB>-10<SB POS="POST">4</SB> выполняются с чувствительностью к направлению магнитного поля, противоположной чувствительности элементов 11<SB POS="POST">1</SB>-11<SB POS="POST">4</SB> и 12<SB POS="POST">1</SB>-12<SB POS="POST">4</SB>. Обмотка 4 статора подключается к источнику пульсирующего напряжения. Для работы электродвигателя от источника на обмотку 4 статора подаются однополярные импульсы питания. Обмотка 4 создается у полюсов 2 и 3 п

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (59 4 Н 02 К 29 08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И, ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4161006/24-07;. 4161075/24-07 (22) 15.12.86 (46) 07.04.89. Бюл. N - 13 (75) В.В.Арсеньев (53) 62,313,292 (088,8) (56) Заявка Франции и 2510836, кл. Н 02 К 29/04, 1983.

Патент ФРГ N - 1226705, кл. 21 d 39, 1966. (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (5?) Изобретение относится к электротехнике, в частности к электродви„„SU„„1471259 А1 гателям с бесконтактной коммутацией.

Целью изобретения является упрощение конструкции, а также расширение функциональных возможностей за счет обеспечения реверсивности. Вентильный электродвигатель содержит ротор 1, а также явнополюсный статор с полюсами 2 и 3 и однофазной обмоткой 4.

Однофазная обмотка 4 установлена на статоре с образованием торцовой или униполярной электромагнитной системы, при которой магнитное поле замыкалось

1471259 бы через торцы статора. Электродвигатель может быть выполнен двухторцовым или одноторцовым с полым стаканообразнья ротором и внутренним магг нитопроводом статора. Статорную обмотку 4 можно располагать на полюсах 2 и 3 или у торца статора. На роторе 1 установлены кат шки 7.1-7.4 и 8. 1-8.4, электрически не связанные друг с другом, а также магниточувствительные полупроводниковые элементы

9.1-9.4, 10.1-10.4, 11.1-11.4, 12.112.4, обладающие выпрямительными свойствами. С каждой из катушек 7.17 ° 4 и 8.1-8.4 электрически соединено по паре соответствующих магниточувствительных элементов. Магниточувствительные элементы сдвинуты относительно осей катушек, с которыми они электрически соединены. Сдвиг магниточувствительных элементов можно делать равным и близким к половине шага катушки. Магниточувствительные элементы 9.1-9.4 и 10.1-10.4 выполняются с чувствительностью к направлению магнитного поля, противоположной чувствительности элементов 11. 1-11.4 и

Изобретение-относится к электротехнике, в частности к электродвигателям с бесконтактной коммутацией токов в обмотке якоря электромеханического преобразователя, в функции положения ротора, т,е. к вентильным электродвигателям (ВД).

Целью изобретения является упрощение конструкции ВД за счет исключения полюсной системы, образованной постоянными магнитами или обмоткой возбуждения постоянного тока, а также расширение функциональных возможностей двигателя путем придания ему свойства реверсивности.

На фиг.I показан вентильный электродвигатель, поперечный разрез (первый вариант); на фиг,2 — то же, продольный разрез; на фиг.3 — то же, в варианте с полым ротором, продольный разрез; на фиг.4 — электрическая схема цепи одной из катушек ротора (первый вариант); на фиг.5 — одна из

12.1-12.4. Обмотка 4 статора подключается к источнику пульсирующего напряжения. Для работы электродвигателя от источника на обмотку 4 статора подаются однополярные импульсы питания. Обмотка 4 созпает у полюсов 2 и 3 пульсирующее магнитное поле.

Пульсирующее магнитное поле индуцирует в катушках 7.1-7,4 и 8,1-8.4 электродвижущие силы, а взаимодейст-. вуя с магниточувствительными элементами ротора, коммутирует их в соответствии с расположением относительно полюсов 2 и 3. Магниточувствительные элементы открываются и закрываются в соответствии с их подходом илн выходом из-под полюсов 2 и 3. Вследствие указанного, а также взаимодействия коммутируемых катушек ротора с обмоткой 4 статора ротору 1 придается необходимое вращение. Изменением полярности импульсов от источника обеспечивается реверс электродвигателя. Конструкция двигателя обладает компактностью и простотой.

2 з,п. ф-лы, 11 ил. катушек ротора с соответствующими магниточувствительными элементами (первый вариант), на фиг.б — электрическая схема питания обмотки статора

5 электродвигателя; на фиг.7 — две катушки и магниточувствительный элемент ротора электродвигателя; на фиг.8 — вентнльный электродвигатель, поперечный разрез, второй вариант;

10 на фиг. 9 — электрическая схема цепи одной из катушек ротора (второй вариант); на фиг. 10 — одна из катушек первой группы ротора (второй BBpHBHT)i:

/ на фиг.11 — одна из катушек второй группы ротора (второй вариант) .

Вентильный электродвигатель (фиг,1-11) содержит ротор 1, а также явнополюсный статор с полюсами 2 и 3 и

201однофазной обмоткой 4. Однофазная обмотка 4 установлена на статоре с, образованием униполярной электромагнитной системы, при которой магнитное з 14 поле (на фиг.2 и 3) замыкалось бы через щиты 5 и 6 статора.

Электродвигатель может быть выполнен с двумя магнитоприводящими щитами либо с одним и полым стаканообразным ротором и внутренним магнитоприводом статора (фиг,3). Статорную обмотку 4 можно располагать на полюсах 2 и 3 (фиг.2) или у торца статора (фиг.3).

На роторе 1 (фиг.1) установлены катушки 7.1-7.4 и 8.1-8.4, электрически не связанные друг с другом, а также магниточувствительные полупроводниковые элементы 9.1-9.4, 10.1—

10.4, 11. 1- 11.4, 12. 1-12.4, обладающие выпрямительными свойствами. Катушки 7.1-7.4 составляют первый ряд катушек, а катушки 8.1-8.4 — второй ряд катушек. Ряды катушек (фиг.1) сдвинуты друг относительно друга, шаг катушек каждого ряда соответствует половине полюсного деления статора. С каждой из катушек 7.1-7.4 и

8. 1-8.4 электрически соединено по паре соответствующих магниточувствительных элементов (например, фиг.4 или 5). В соответствии с указанным на фиг.1 к катушке 7.1 подключена па ра элементов 9.1 и 11.1, к катушке

7.2 — пара элементов 9.2 и 11.2,к катуш ке 7.3 — пара элементов 9.3 и 11.3, к катушке 7.4 — пара элементов 9.4 и

11.4, к катушке 8.1 — пара элементов

10. 1 и 12.1, к катушке 8.2 — пара элементов 10.2 и 12.2, к катушке

8.3 — пара элементов 10.3 и 12.3, к катушке 8.4 — пара элементов 10.4 и l2.4. Магниточувствительные элементы сдвинуты относительно осей катушек, с которыми они электрически соединены. Сдвиг магниточувствительных элементов (угол Ы, фиг.7) можно делать равным и близким к половине шага катушки, или половине угла (фиг.7). Магниточувствительные элементы расположены в активной зоне двигателя, т.е. под теми же полюсами 2 и 3 статора, под которыми рас- положены и катушки ротора. Магниточувствительные элементы 9.1-9,4 и

10.1-10.4 расположены со сдвигом от осей соответствующих катушек 7.1—

7.4 и 8.1-8 ° 4, противоположным сдвигу от осей катушек элементов 11.1—

11.4 и 12.1 — 12.4. Магниточувствительные элементы 9.1-9.4 и 10.1 — 10.4

71259 выполняются с чувствительностью к

25 — 30

55 направлению магнитного поля, противоположной чувствительности элементов 11.1-11.4 и 12.1-12.4.

Обмотка 4 статора (фиг.б) подключается к источнику 13 пульсирующего напряжения. В качестве источника 13 можно испольэовать различные ключевые тиристорные устройства.

B качестве магниточувствительных элементов можно использовать различные виды магнитодиодов, а также комбинированных и составных транзисторов и микросхем.

При работе электродвигателя от источника 13 (фиг.б) на обмотку 4 статора подаются однополярные импульсы питания. Обмотка 4 создает у полюсов

2 и 3 пульсирующее магнитное поле.

Пульсирующее магнитное поле индуцирует в катушках 7.1-7.4 и 8.1-8.4 электродвижущие силы, а также, взаимодействуя с магниточувствительными элементами ротора, коммутирует их в соответствии с расположением относительно полюсов 2 и 3. Магниточувствительные элементы открываются и закрываются в соответствии с их подходом или выходом из-под полюсов 2 и

3. В результате взаимодействия тока в катушках ротора с магнитным полем, созданным током М в обмотке 4 статора, для ротора 1 создается электромагнитный вращающий момент, вызывающий вращение ротора.

Изменением полярности импульсов от источника 13 (фиг.б) обеспечивается реверс электродвигателя.

При одной полярности импульсов питания работают (коммутируют) элементы 9.1-9.4 и 10.1 — 10.4, а при другой полярности импульсов питания работают или коммутируются элементы

11.1-11.4 и 12.1-12.4.

Реверс может быть обеспечен также за счет увеличения числа катушек ротора (фиг.8-11). В этом случае вводится группа катушек 14.1-14.4 и

15.1-15.4, сдвинутых друг относительно друга, а к каждой из катушек подключается по одному магниточувствительному элементу, сдвинутому относительно оси катушки. В соответ твин с фиг.8-11 к катушке 7.1 подключается элемент 9.1 (фиг.8 и 9), к катушке 7.2 — элемент 9.2, к катушке 7,3— элемент 9.3 и т.д. Магниточувствительные элементы 9.1 — 9.4 и 10.1 — 10.4 сдвинуты в одну сторону от осей соот1471259 ветствующих катушек 7..1-7.4 и 8.18.4, а магииточувствительные элементы 11.1-11.4 и 12.1-12 ° 4 сдвигаются в другую сторону от осей соответст5 вующих катушек 14.1-14.4 и 15. 1-15.4.

Элементы 9.. 1-9.4 и 10. 1-10.4 имеют знак чувствительности к направлению магнитного поля, противоположный знаку чувствительности элементов 10

11.1-11.4 и 12.1-12.4.

При работе двигателя по фиг,8-11 вращение ротора в одну сторону обеспечивается коммутацией катушек 7.17.4 и 8.1-8.4 элементами 9.1 9.4 и 15

10.1-10.4, а вращение ротора в другую сторону обеспечивается коммутацией катушек 14. 1-14.4 и 15. 1-15.4, осуществляемой элементами 11.1-11.4 и 12.1-12.4 ° Направление вращения определяется полярностью импульсов от источника 13 (фиг.б).

Простота компактность и бесконЭ, тактность двигателя делают его удобным для применения в различных микро- 25 приводах.

3. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что он снабжен второй группой катушек, сме— щенной относительно катушек первой

35 группы, и второй группой шунтирующих их магниточувствительных элементов, смещенных относительно осей катушек в направлении, противоположном направлению смещения магниточувствитель40 ных элементов первой группы и имеющих чувствительность к направлению магнитного поля, противоположную знаку чувствительности магниточувствительных элементов первой группы.

Формула изобретения

Вентильный электродвигатель, содержащий явнополюсный статор с однофазной первичной обмоткой, подключенной к цепи питания, ротор, на котором в активной зоне полюсов статора расположены с равномерным угловым сдвигом катушки обмотки якоря, электрически не связанные между собой, параллельно катушкам подключены управляемые полупроводниковые элементы, обладающие выпрямительными .свойствами, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции и расширения функциональных .возможностей за счет обеспечения реверсивности, полупроводниковые элементы выполнены магниточувствительными и расположены каждый в активной зоне двигателя с угловым смещением относительно оси связанной с ним катушки, близким к половине шага катушки, число катушек ротора по крайней мере в четыре раза превышает число полюсов статора, шаг каждой из.катушек равен половине полюсного деления статора, а цепь питания выполнена в виде источника пульсирующего напряжения.

2. Электродвигатель по п.1, о т— л и ч а ю шийся тем, что он снабжен дополнительными магниточувст вительными элементами в количестве, равном числу катушек ротора, параллельно с катушками соединенными, и обладающими чувствительностью к направлению магнитного поля, противоположной по знаку чувствительности основных элементов и расположенных со сдвигом от оси катушки, равным и противоположным по знаку сдвигу основных элементов, выполненных также чувствительными к направлению магнитного потока.

1471259

1471259

+ И + fl,1

7.1

Nuz; 10 Й02. 11

О О

4Ь8: 9

Составитель А.Санталов

Техред Л.Сердюкова

Корректор Л.Патаи

Редактор Г.Волкова

Заказ 1614/53 Тираж 645 Попписное

ВНЯИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-.35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 1 01