БЕСКОНТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА

БЕСКОНТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА


RU (11) 2076447 (13) C1

(51) 6 H02P6/00, H02P6/14 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 07.12.2007 - действует 

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

(21) Заявка: 93031587/07 
(22) Дата подачи заявки: 1993.06.10 
(45) Опубликовано: 1997.03.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: 1. Заявка Японии 49-11481, кл. H 02 K 29/00, 1974. 2. Заявка Японии 51-43163, кл. H 02 K 29/00, 1976. 
(71) Заявитель(и): Акционерное общество открытого типа - Московский научно- производственный комплекс "Авионика" 
(72) Автор(ы): Ицков Д.А. 
(73) Патентообладатель(и): Акционерное общество открытого типа - Московский научно- производственный комплекс "Авионика" 

(54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА 

Использование: в управляемых и неуправляемых приводах постоянного тока для различных систем автоматического управления и регулирования. Сущность изобретения: двигатель содержит двухфазную обмотку, секции которой соединены по мостовой схеме, два датчика положения ротора двигателя, сдвинутые в пространстве относительно друг друга на 90 эл. град., электронную схему коммутации из четырех силовых транзисторов. В схеме предусмотрены два дополнительных транзистора и двухпозиционный переключатель с двумя группами контактов, через который датчики положения ротора и упомянутые транзисторы, работающие в противофазе с датчиками, подключены к электронной схеме коммутации. 1 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области электротехники, в частности к бесконтактным двигателям постоянного тока, и может быть использовано в приводах постоянного тока как неуправляемых, так и управляемых для различных систем автоматического управления и регулирования.

Известен бесконтактный двигатель постоянного тока, содержащий двухфазнуюю обмотку, секции которой соединены между собой по мостовой схеме, датчики положения ротора двигателя и двухмостовую электронную схему коммутации, каждый мост которой выполнен на четырех силовых транзисторах, образующих комплементарные пары, управляемые датчиками положения ротора двигателя через промежуточные транзисторы, причем к диагоналям этих мостов подключены диагонали мостовой схемы двухфазной обмотки двигателя [1]

Недостатком известного двигателя является сложность электронной схемы коммутации и невысокая надежность в эксплуатации из-за наличия большого числа радиоэлектронных элементов, а также из-за того, что отказ хотя бы одного из транзисторов схемы коммутации приводит к отказу двигателя в целом.

Известен другой бесконтактный двигатель постоянного тока, являющийся улучшенной модификацией вышеописанного, где силовые транзисторы электрической схемы коммутации управляются непосредственно от датчиков положения ротора двигателя [2]

Данный двигатель является наиболее близким по технической сущности к заявляемому и содержит двухфазную обмотку, секции которой соединены по мостовой схеме, датчики положения ротора двигателя, выполненные в виде двух датчиков Холла, подключенных первым и вторым выводом через соответствующие резисторы к шинам питания и cдвинутых в пространстве относительно друг друга на 90 эл. град. и двухмостовую электронную схему коммутации, каждый мост которой выполнен в виде двух силовых p-n-p транзисторов и двух силовых n-p-n транзисторов, эмиттеры p-n-p транзисторов подключены к положительной шине питания, а эмиттеры n-p-n транзисторов к отрицательной шине питания, к которой через резисторы подключены также их базы, соединенные соответственно с третьим и четвертым выводами датчика Холла, коллекторы транзисторов разноименной проводимости попарно соединены между собой через соответствующий диод, причем точка соединения катода, диода и коллектора n-p-n транзистора одной пары соединена через резистор с базой p-n-p транзистора другой пары, точки соединения анода и диода с коллектором p-n-p транзистора одного моста электронной схемы коммутации подключены к первой диагонали, а другого к второй диагонали мостовой схемы двухфазной обмотки двигателя.

Однако и эта схема является довольно сложной и не обеспечивает достаточной надежности в эксплуатации, а кроме того, ни та ни другая схема не предусматривает возможности реверса двигателя.

Целью данного изобретения является устранение указанных недостатков, т. е. упрощение схемы, повышение ее надежности и обеспечение возможности реверса двигателя.

Решение поставленной задачи достигается благодаря тому, что в бесконтактный двигатель постоянного тока, содержащий двухфазную обмотку, секции которой соединены по мостовой схеме, два датчика положения ротора двигателя, подключенные к шинам питания и сдвинутые в пространстве относительно друг друга на 90 эл. град. и электронную схему коммутации, введены две цепочки из последовательно соединенных p-n-p транзистора и резистора и из и из последовательно соединенных резистора и n-p-n транзистора, включенных между положительной и отрицательной шинами питания, и двухпозиционный переключатель, к первым неподвижным контактам первой и второй контактных групп которого подключены коллекторы p-n-p и n-p-n транзисторов, к вторым неподвижным контактам базы транзисторов и выходы датчиков положения ротора, а электронная схема коммутации выполнена в виде двух силовых p-n-p транзисторов и двух силовых n-p-n транзисторов, подключенных эмиттерами к соответствующей шине питания, базы первых p-n-p и n-p-n транзисторов схемы коммутации подключены к подвижным контактам переключателя, базы вторых p-n-p и n-p-n транзисторов через соответствующие резисторы соединены с коллекторами первых p-n-p и n-p-n транзисторов, причем коллекторы одноименных транзисторов подключены к соответствующей диагонали мостовой схемы двухфазной обмотки двигателя, секции которой, образующие противоположные плечи моста, подключены к смежным секциям одноименными выводами.

Сущность изобретения поясняется принципиальной электрической схемой устройства.

Бесконтактный двигатель постоянного тока содержит две цепочки из последовательно соединенных p-n-p транзистора 1 и резистора 2 и из последовательно соединенных резистора 3 и n-p-n транзистора 4, две цепочки из последовательно соединенных резистора 5(6) и датчика 7(8) положения ротора, включенные между положительной и отрицательной шинами питания, двухпозиционный переключатель 9 и электронную схему коммутации, выполненную на двух силовых p-n-p транзисторах 10 и 11 и двух силовых n-p-n транзисторах 12 и 13, эмиттеры которых подключены соответственно к положительной и отрицательной шинам питания. Базы транзисторов 10 и 12 подключены к подвижным контактам переключателя 9, к первым неподвижным контактам первой и второй контактных групп которого подключены коллекторы транзисторов 1 и 4, а к вторым неподвижным контактам базы этих транзисторов и выходы датчиков 7 и 8 положения ротора. Коллекторы транзисторов 10 и 12 соединены соответственно с базами транзисторов 11 и 13 через резисторы 14 и 15.

Двухфазная обмотка двигателя выполнена в виде одинаковых секций 16, 17, 18 и 19, соединенных между собой по мостовой схеме, в одну диагональ которой включены коллекторы транзисторов 10 и 11, в другую коллекторы транзисторов 12 и 13.

В качестве датчиков 7 и 8 положения ротора двигателя могут быть использованы датчики Холла, магниторезисторы, пары фотодиод-светодиод и т.п. причем датчики должны быть сдвинуты в пространстве относительно друг друга на 90 эл. град.

Если переключатель 9 находится в нижнем (по схеме) положении, то при вращении ротора двигателя в момент прохождения им точки, где расположен первый датчик 7 положения ротора, условно называемой нулевой, открывается транзистор 10 и остается открытым до тех пор, пока ротор не повернется на 180 эл. град. относительно этой точки. После чего транзистор 10 закроется.

В момент прохождения ротором второй точки, отстоящей от нулевой на 90 эл. град. где расположен второй датчик 8 положения, открывается транзистор 12 и остается открытым до тех пор, пока ротор не повернется на 180 эл. град. относительно этой точки. После чего транзистор 12 закроется.

Таким образом, зона, когда одновременно открыты оба транзистора 10 и 12 составляет 90 эл.град. При этом через секцию 16 двухфазной обмотки протекает полный ток, т. е. ток, определяемый сетевым напряжением и сопротивлением секции обмотки, от точки "г" к точке "а". Одновременно одна треть полного тока протекает через секции 17, 18, 19. Магнитные поля секций 19 и 17 взаимно уничтожаются, а магнитные поля секций 18 и 16 складываются, что обеспечивается схемой включения фаз обмотки.

После того, как датчик 7 отключит транзистор 10, а транзистор 12 будет оставаться открытым при повороте ротора еще на 90 эл. град. ток базы транзистора 11 потечет через резистор 14, секцию 16 обмотки и цепь коллектор-эмиттер транзистора 12, транзистор 11 откроется. Ранее, когда транзистор 10 был открыт, транзистор 11 не мог открыться, т.к. его база была фактически соединена с положительной шиной питания. В результате полный ток потечет через секцию 17 обмотки от точки "б" к точке "а", а одна треть тока - через секции 18, 19 и 16. Здесь также, как было описано выше, поля двух секций обмотки в данном случае 16 и 18 взаимно уничтожаются, а поле секции 19 сложится с полем секции 17 и увеличит рабочий магнитный поток двигателя на одну треть.

В дальнейшем работа схемы происходит аналогично: откроется транзистор 13, и полный ток потечет через секцию 18, а одна треть тока через секции 17, 16 и 19 обмотки. Затем вновь откроется транзистор 10, и полный ток потечет через секцию 19, а одна треть тока через секции 16, 17 и 18. Во всех случаях поля двух противоположно расположенных секций обмотки, по которым течет одна треть полного тока, взаимно уничтожаются, а поле секции, расположенной против секции, по которой течет полный ток, складывается с этим полем.

Если переключатель 9 перевести в верхнее (по схеме) положение, то коммутация обмоток будет производиться транзисторами 1 и 4, работающими в противофазе с датчиками 7 и 8 положения ротора, что приведет к реверсу двигателя.

Таким образом, в данном устройстве при наличии упрощенной схемы коммутации обеспечивается угол коммутации 90 эл. град. на одну треть увеличивается рабочий магнитный поток машины, а токи в секциях двухфазной обмотки, поля которых взаимно уничтожаются, незначительно увеличивают потери в меди.

Заявляемый бесконтактный двигатель постоянного тока значительно проще по своему схемному решению по сравнению с описанными выше аналогом и прототипом и обладает повышенной надежностью как за счет уменьшения числа радиоэлектронных элементов, так и за счет того, что между комплементарными парами транзисторов включены обмотки двигателя, это исключает возможность короткого замыкания источника питания. Возможность реверсирования, предусмотренная в схеме, расширяет область применения данного двигателя. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Бесконтактный двигатель постоянного тока, содержащий двухфазную обмотку, секции которой соединены по мостовой схеме, два датчика положения ротора двигателя, подключенные к шинам питания и сдвинутые в пространстве относительно друг друга на 90 эл.град. и электронную схему коммутации, отличающийся тем, что в него введены две цепочки из последовательно соединенных p n p-транзистора и резистора и из последовательно соединенных резистора и n p n-транзистора, включенные между положительной и отрицательной шинами питания, и двухпозиционный переключатель, к первым неподвижным контактам первой и второй контактных групп которого подключены коллекторы p n p- и n p n- транзисторов, к вторым неподвижным контактам базы транзисторов и выходы датчиков положения ротора, а электронная схема коммутации выполнена в виде двух силовых p n p-транзисторов и двух силовых n p n- транзисторов, подключенных эмиттерами к соответствующей шине питания, базы первых p n p- и n p - n-транзисторов схемы коммутации подключены к подвижным контактам переключателя, базы вторых p n p- и n p n- транзисторов через соответствующие резисторы соединены с коллекторами первых p n p- и n p - n- транзисторов, причем коллекторы одноименных транзисторов подключены к соответствующей диагонали мостовой схемы двухфазной обмотки двигателя, секции которой, образующие противоположные плечи моста, подключены к смежным секциям одноименными выводами.








ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru