ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ


RU (11) 2075152 (13) C1

(51) 6 H02K29/06 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 5038328/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.02.04 
(45) Опубликовано: 1997.03.10 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Авторское свидетельство СССР N 1515274, кл. Н 02 К 29/06, 1988. 
(71) Заявитель(и): Памфилов Рид Константинович 
(72) Автор(ы): Памфилов Рид Константинович 
(73) Патентообладатель(и): Памфилов Рид Константинович 

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ 

Область использования: вентильные электродвигатели с датчиком положения ротора. Сущность: вентильный электродвигатель и датчик положения сопряжены муфтой, выполненной в виде катаракты. Технический результат: замедление нарастания момента при пуске электродвигателя. 7 з.п. ф-лы, 8 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электротехнике, а именно к вентильным электродвигателям с бесконтактной коммутацией, осуществляемой полупроводниковыми приборами, и может найти применение в автоматизированных электроприводах в качестве управляемого исполнительного двигателя, например в медицине для аппаратов искусственного дыхания.

Наиболее близким к предлагаемому решению является вентильный электродвигатель, содержащий двигатель, датчик положения ротора, фазочувствительный выпрямитель-усилитель и упругое звено (муфту), связывающие роторы датчика и двигателя.

Недостатками двигателя являются недостаточно медленное нарастание момента при пуске, невозможность реверсирования, низкая надежность и срок службы, обусловленные старением механической пружины муфты.

Решаемая задача состоит в улучшении технических и эксплуатационных свойств двигателя благодаря существенному замедлению нарастания момента при пуске, обеспечения реверса, устранению механической пружины.

Это достигается тем, что в известном электродвигателе муфта выполнена в виде катаракты.

При этом одна полумуфта выполнена в виде корпуса с возможностью поворота и содержащего две камеры, заполненные рабочим телом, затвор с противодействующей пружиной, выполненной в виде постоянного магнита с возможностью перемещения и изменения сечения окна между камерами, муфта снабжена электромагнитом или постоянным магнитом, взаимодействующим с затвором, с возможностью регулирования взаимодействия с затвором.

Электродвигатель содержит упругое звено, связывающее роторы датчика положения и электродвигателя.

Упругое звено при этом целесообразно выполнять в виде магнитной муфты.

Возможно выполнение упругого звена в виде пружинной муфты.

В качестве магнита одной полумуфты магнитной муфты может быть использован магнит ротора электродвигателя.

Возможно выполнение обеих муфт в виде одного узла.

Целесообразно также статор датчика устанавливать с возможностью поворота.

На фиг. 1 представлена схема вентильного электродвигателя; на фиг. 2 - сцепление роторов датчика и двигателя с помощью упругой муфты с двумя магнитами; на фиг. 3 то же, но с использованием магнита двигателя; на фиг. 4 график зависимости момента двигателя от угла между роторами датчика и двигателя; на фиг. 5 упругое звено (муфта) с постоянными магнитами; на фиг. 6 то же (вид изнутри); на фиг. 7 разрез вязкого звена муфты в виде катаракты с клапаном, управляемым внешним магнитным полем; на фиг. 8 - расположение источника управляющего магнитного поля (а с постоянным магнитом и б с электромагнитом).

Вентильный электродвигатель содержит собственно электродвигатель (Д) 1 (фиг. 1), датчик положения (ДП) 2, двухканальный электронный усилитель-преобразователь 3, соединяющие роторы Д и ДП звено (муфта или муфты) 4, статоры 5 и 6 соответственно Д 1 и ДП 2, роторы 7 Д 1 с магнитом 9, ротор 8 ДП 2, обмотки 10 и 11 Д 1, обмотки 12 14 ДП 2 и узел присоединения нагрузки 23.

Согласно независимому пункту формулы изобретения муфта 4 (фиг.1) выполнена в виде катаракты, которая содержит корпус 24 (фиг.7), в котором с возможностью поворота и образования двух камер 25, 26 расположен ротор 27. В теле ротора установлен рабочий клапан, перемещением поршня которого 29 можно, изменяя сечение окон (канала), регулировать скорость перетекания рабочего тела из камеры в камеру. В теле ротора 27 размещен также обратный клапан 28, открытый при обратном ходе ротора 27, что ускоряет возврат его в исходное положение при выключении двигателя. Возможны иные конструкции канала для прохода рабочего тела, например, расположенного в теле ротора 27, сечение которого можно регулировать винтом.

Технические возможности двигателя можно расширить, применив управление перемещением поршня 29 с помощью внешних воздействий, например внешнего магнитного поля Ф (фиг.8). В случае применения постоянного магнита (фиг.8а) поток, проходящий в радиальном направлении через ротор 27 и поршень 29, изменяется при перемещении цилиндрического магнита по продольной оси двигателя. В случае применения электромагнита (фиг. 8б) магнитный поток регулируется изменением тока в катушке (обмотке) 34. В этих случаях поршень 29 выполнен в виде магнита и подпружинен с помощью механической пружины 30. Поршень 29 останавливается при равенстве силы взаимодействия его с внешним полем и силы упругой деформации пружины 30.

Устройство с упругим звеном 4 может быть выполнено с постоянными магнитами 15 и 16 (фиг. 2, 5 и 6), Полумуфты при этом размещены в корпусах 17 и 18. Предусмотрены на одной полумуфте упоры 19 и 20 для нереверсивного двигателя 20 и 21 для реверсивного, и на другой полумуфте выступ 22.

Работа двигателя с упругим звеном, имеющим упоры 19, 20, происходит также, как и при отсутствии упора 19, но при повороте статора ДП 2 на угол .

При работе двигателя без упора 19 (фиг. 6) начальный пусковой момент создается поворотом ДП 2 на угол a (фиг. 4), который равен Mп= Mмsin где Mм и Mп максимальный и пусковой моменты.

Если пусковой момент меньше момента нагрузки, то муфта скручивается и по мере увеличения угла скручивания момент растет и достигает наибольшей величины при = 90-, где b угол установки упора 20 или 21: Mм= Mмsin(90-).

Диапазон изменения момента двигателя равен

M = Mм(sin-cos),

а отношение моментов K = sin/cos.

Направление вращения двигателя зависит от знака угла a.

При работе двигателя с упругим и вязким звеньями под действием пускового момента Мп упругая муфта начинает скручиваться. При этом поворачивается ротор 27 вязкого звена относительно корпуса 24 (фиг.7). Время поворота зависит от скорости перетекания рабочего тела через канал 31 из камеры 25 в камеру 26, т.е. от сечения канала, которое можно изменять перемещением поршня 29.

После выключения двигателя момент на валу исчезает и ротор 27 возвращается в исходное положение под действием упругого звена. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. Вентильный электродвигатель, содержащий датчик положения с ротором и статором, электронные преобразователи-усилители, ротор с постоянным магнитом, который сопряжен с ротором датчика с помощью муфты, состоящей из двух полумуфт, статор с обмотками, подключенными к выходам преобразователей-усилителей, входы которых соединены с выходами датчика, и узел присоединения нагрузки со стороны ротора датчика, отличающийся тем, что муфта выполнена в виде катаракта.

2. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что одна полумуфта выполнена в виде корпуса, другая в виде ротора, помещеного внутрь корпуса с возможностью поворота и содержащего две камеры, заполненные рабочим телом, затвор с противодействующей пружиной, выполненный в виде постоянного магнита с возможностью перемещения и изменения сечения окна между камерами, муфта снабжена электромагнитом или постоянным магнитом, взаимодействующим с затвором, с возможностью регулирования взаимодействия с затвором.

3. Электродвигатель по п. 1, отличающийся тем, что содержит упругое звено, связывающее ротор датчика положения или электродвигателя с катарактом.

4. Электродвигатель по п. 3, отличающийся тем, что упругое звено выполнено в виде пружинной муфты.

5. Электродвигатель по п. 3, отличающийся тем, что упругое звено выполнено в виде магнитной муфты.

6. Электродвигатель по п. 5, отличающийся тем, что в качестве магнита одной полумуфты магнитной муфты использован магнит ротора электродвигателя.

7. Электродвигатель по любому из пп. 4 6, отличающийся тем, что муфты выполнены в виде одного узла.

8. Электродвигатель по любому из пп. 1 7, отличающийся тем, что статор датчика установлен с возможностью поворота.