Репульсионный вентильный электродвигатель

 

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

СОЮЗ СОЕ1ЕТСННХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ вЂ” РЕСПУБЛИК (51)5 Н 02 К ?9/08

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К Д BTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

11.1

1б

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4394953/07 (22) 22.03.88 (46) 30.01.91. Нюл. № 4 (75) В.В.Арсеньев (53) 6?1.313.39?(088.8) (56) Патент .СШЛ № 3821619, кл. Н 02 К ?9/04, 1974.

Авторское свидетельство СССР

¹. 1555774, кл. Н О? К 29/08, 1987.. (54) РЕПУЛЬСИОННИЙ ВЕНТИЛЬНЬ1Й ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электродвигателям с бесконтактной коммутацией. Пель изобретения — повышение массогабаритных показателей электро двигателя. Электродвигатель содержит статор 1 с полюсами ?-5, на которых расположены обмотки 6-9, .ротор 10, на котором установлены. электрически не соединенные одна с другой секции

„„80„„ 1624618 A 1

11.1 — 11.4 многойазной 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 че— тырьмя полюсами образующими две группы. По крайней мере один полюс одной .из групп имеет выступ в направлении активной длины проводников ротора, полупроводниковме магниточувствительные элементы ротора расположены в зазоре напротив выступов полюсов статора. Обмотки полюсов одной группы соединены с цепью питания через пере— ключатель, выполненный с возможностью изменения направления тока через них.

Это обеспечивает реверс электродвигателя при запитывании всех полюсов статора. 4 з.п.A — лы, 9 ил.

125

1624618

Изобретение относится к электродвигателям с бесконтактной коммутацией, Пелью изобретения является сниже5 ние массы и габаритов электродвигателя.

На фиг. 1 показан двигатель, поперечная проекция; на фиг. 2 — сечение двух соседних полюсов статора днига- ið теля (сечение A-A); на фиг. 3 — двигатель, продольный разрез (разрез

Б-Б); на фиг. 4 — электросхема цепи одной из секций обмотки ротора двигателя; на фиг. 5 — обмотки и элемент 15 ротора с соответствующими угловыми размерами; на фиг. 6 — электросхема питания обмоток статора двигателя; «а фиг. 7 — модификация двигателя с уменьшенным числом выступов полюсов 20 на фиг. 8 и 9 — схемы соединения его секций обмотки ротора с магниточувствительными элементами.

Двигатель (фиг ° 1-5) содержит статор 1, который имеет полюсы 2-5, 25 на которых установлены однофазные обмотки 6-9.

На роторе 10 установлены электрически „не соединенные одна с другой. обмотки 11.1-11.4, а также двупрово- 3р дящие полупроводниковые магниточувствительные элементы 1?.1 — 12.4, электрически соединенные с соответствукицими секциями 11.1-11.4 обмотки ротора. Элемент 12.1 соединен с секцией 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- 40 ности ротора 10 на одинаковый угол ф,. Для конструкции фиг.1, 5 угол

g,равен 45

Иагниточувстнительные элементы

12.1-12.4 расположены со сдвигом по 45 окружности ротора относительно осей обмоток 11.1-11.4, с которыми они электрически соединены на угол /3 который может быть. равен или близок к величине удвоенного угла 0(. В част- 50 ности, для конструкции по фиг.1, 5 угол Р равен или близок к 900.

Полюсы 2 и 4 статора одной группы (фиг.1, 2, 3) выполнены с продольным размером 1. (фиг.2), превышающим продольный размер Lg каждого из полюсов Зи 5 на величину 1.>, не мень1 шую размера каждого из магннточувствительньж 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 1., принадлежащими к другой группе, Магниточувствительные элементы

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

Угловое расстояние " (фиг.1,5) между противоположными активными проводниками каждой из обмоток 11.111,4 ротора должно быть не меньше угловой ширины двух полюсов статора (или удвоенной ширины каждого из полюсов 2-5 статора). Для конструкО ции фиг. 1-5 угол (.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.t), rpe полюсное деление о статора равно 90, ширина каждого из полюсов 2-5 может бить, например, равной 70-80 и больше (до 900) .

Иагниточувствительные 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, параллельно и обратно друг другу, на магниторезисторе или на составных магнитоуправляемых транзисторах.

Иагниточувствительные полупроводf никовые элементы 12. 1-12.4 можно применять как в варианте с закрыванием магнитоэлементов при возникновении через них магнитного поля и открыванием их при исчезновении магнитного поля, так и в варианте с открыванием магнитоэлементов при возникновении магнитных полей и закрыванием магнито!

6246 элементов при исчезновении магнитных полей.

Магниточувствительные элементы можно снабжать подложками из проводящего металла с изоляцией, которые

5 могут играть роль короткозамкнутых витков, сдвигающих по времени магнит— ные потоки через магниточувствительные элементы. !

О

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

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 T, (фиг ° 2) выполнен только на полюсе 2 (фиг.7),, а все остальj ные полюсы (3 — 5) выполнены с продольным размером Т, (фиг.2), В то же 25 время на роторе 10 данной модиАика— ции (фиг. 7) установлены дополнительные двупроводящие магяиточувствительные элементы 17.1-17.4, которые сoe— диняются с магниточувствительными элементами 12.1-12.4 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 располагаются диаметрально противоположно элементам !2.1-12.4 с которыми они соединены. Таким образом, число полюсов статора с выступами уменьшается до одного, но зато увеличивается число 4р 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 и 17.2, к обмотке 11.3 — элементы

12.3 и 17.3, к обмотке 11.4 — элементы 12.4 и 17.4. Как указано выше, элементы 17.!-17.4 можно подключать к соответствующим элементам 12.1— 50

12.4 параллельно (Аиг,8) или последовательно (Аиг.9).

В случае параллельного соединения (Аиг.8) все элементы 12.1-12.4 и

17.1 — l7,4 выполняют с открыванием

55 при действии магнитного поля и с закрыванием при исчезновении его, а в случае последовательного соединения (фиг.9) все элементы 12.1-.12.4 и 17.1!

8 о

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 ис- . точника 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, а полюсы 4 и 5 — другой большой (сдвоенный) полюс статора, ось 15 которого перпендикулярна оси 15, В случае, если магниточувствительные элементы 12.1-12.4 выполнены с закрыванием при воздействии магнитного поля, то ток через секции 11.!в

11.4 ротора будет протекать во втором и четвертом квадрантах и ротор 10 будет вращаться в одну сторону. В случае, если магниточувствительные элементы 12.1 — l2.4 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 !2.112.4 проходят под выступами полюсов

2 и 4, вращение ротора 10 будет происходить в другую сторону.

Для режима обратного вращения переключатель !4 (Аиг.6) 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 нри 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, запнтывание 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.

1624618

Двигатель по фиг.7-9 работает следующим образом.

В режиме прямого вращения переключатель 14 находится в левом положении.

Если магниточувствительные элементы соI единены параллельно (фиг. 8) и выполнены с открыванием при возникновении через них магнитного поля, то ток через обмотки 11. 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 происходить во втором и четвертом квадрантах (фиг.7).

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

2 и 4 (Фиг.7)перекоммутируются.Вслед -25 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.

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

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

Ф о р м у л а, и з о б р е т е н и .я

1. Репульсионный вентильный электродвигатель, содержащий статор с двумя группами. полюсов на которых рас 4 положена однофазная обмотка, ротор, на котором установлены электрически не соединенные друг с другом секции обмотки, замкнутые на двупроводящие полупроводниковые магниточувствитель- 45 ные элементы, обмотки ротора равномерно смещены друг относительно друга по окружности ротора, магниточувствительные элементы сдвинуты по окр НосТН ротора относительно осеН 50 соответствующих секций обмотки ротора, с которыми они электрически соединены, полюса разных групп чередуются между собой по крайней мере часть полюсов одной из групп выпол1 нена 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, о тл и ч а ю шийся тем, что магнито-чувствительные элементы ротора сдвинуты относительно осей секций обмотки ротора, с которйми они электрически соединены, на угол, не меньший угловой ширины каждого из полюсов статора, а все полюса имеют одинаковую ширину активной части над ротором.

3. Электродвигатель по п.1, о тл и ч а ю шийся тем, что все обмотки статора соединены между собой последовательно при всех положениях переключения, обмотки полюсов статора, расположенных через один, соединены таким образом, что образуют полюса разной полярности относительно ротора при обоих положениях переключения.

4. Электродвигатель по и ° 1, о тл и ч а ю шийся тем, что все полюса статора одной группы выполнены с продольным выступом в направлении активной дпины проводников обмотки ротора.

5. Электродвигатель по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, .что выступы выполнены на половине полюсов одной группы, на роторе установлены дополнительные двупроводящие полупроводниковые магниточувствительные элементы, при этом каждый из цополнительных магниточувствительных элементов электрически соединен с соответствуюшим магниточувствительным элементом 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.

162 Ыа б-б

Е

Фиг.2

Фиг. Я y f2.1

Фиг.4

Фиг. Х

16? 4618

171

Составитель А. Санталов

Техред М.Дидык Корректор Т.Палий

Редактор А.Маковская

Заказ 199 Тираж Подписное

ВНИИПИ 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, 101