RU2408127C1 - Contact-free dc motor - Google Patents
Contact-free dc motor Download PDFInfo
- Publication number
- RU2408127C1 RU2408127C1 RU2009145790/07A RU2009145790A RU2408127C1 RU 2408127 C1 RU2408127 C1 RU 2408127C1 RU 2009145790/07 A RU2009145790/07 A RU 2009145790/07A RU 2009145790 A RU2009145790 A RU 2009145790A RU 2408127 C1 RU2408127 C1 RU 2408127C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- transistor
- output
- outputs
- inputs
- inverters
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к электротехнике, в частности к области электрических машин с бесконтактной коммутацией секций статорной обмотки, и может быть использовано в системах преобразовательной техники, например, в электровентиляторах постоянного тока.The invention relates to electrical engineering, in particular to the field of electrical machines with non-contact switching sections of the stator winding, and can be used in converting equipment systems, for example, in DC electric fans.
Известен вентильный электродвигатель по авторскому свидетельству №738060, М.кл.2 Н02К 29/02, за 1980 г., содержащий ротор, статор, обмотки статора (якоря) через коммутатор подключаются к источнику постоянного тока, который состоит из n пар секций, причем секции в каждой паре сдвинуты относительно друг друга на 180°, а пары - относительно друг друга на 90°, и дополнительный источник ЭДС, имеющий n элементов (обмоток). Обмотки дополнительного источника по отдельности включены последовательно с парами секций так, что амплитуда ЭДС дополнительных обмоток находится в противофазе с амплитудой ЭДС секций. В качестве дополнительного источника ЭДС используется синхронный генератор, соединенный с валом вентильного электродвигателя. Вентильный электродвигатель снабжен измерителем среднего значения скорости вращения, регулятором величины ЭДС, вводимыми в пары секций обмотки статора.Known valve motor according to copyright certificate No. 738060, M.kl.2 Н02К 29/02, for 1980, containing a rotor, stator, stator windings (anchors) are connected through a switch to a direct current source, which consists of n pairs of sections, and sections in each pair are shifted 180 ° relative to each other, and pairs are 90 ° relative to each other, and an additional source of EMF having n elements (windings). The windings of the additional source are individually connected in series with the pairs of sections so that the amplitude of the EMF of the additional windings is in antiphase with the amplitude of the EMF of the sections. As an additional source of EMF, a synchronous generator is used, connected to the shaft of the valve motor. The valve electric motor is equipped with a meter for the average value of the rotation speed, a regulator of the magnitude of the EMF introduced into the pairs of stator winding sections.
Описанный вентильный электродвигатель имеет невысокую надежность из-за сложности его структуры, необходимости в синхронном генераторе и дополнительных преобразовательных устройствах.The described valve electric motor has low reliability due to the complexity of its structure, the need for a synchronous generator and additional converting devices.
Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является двигатель постоянного тока, приведенный на фиг.2, по заявке ФРГ №2403432, Н02К 29/02 за 1975 г., принятый в качестве прототипа.The closest in technical essence to the proposed device is a DC motor, shown in figure 2, according to the application of Germany No. 2403432, N02K 29/02 for 1975, adopted as a prototype.
Указанный двигатель содержит ротор, четырехсекционную обмотку статора, блок коммутации, управляемый двумя датчиками Холла. Сигналы с датчиков Холла усиливаются, и формируются сигналы углового положения ротора двигателя. Датчики Холла через избирательную схему управляют коммутацией текущего по секциям статорной обмотки тока. Избирательная схема выполнена на двух инверторах и четырех логических элементах 2И, выходы которых непосредственно соединены с соответствующими базами (входами) транзисторных усилителей. Эмиттеры транзисторов усилителей подключены к «-» полюсу источника, а коллекторы транзисторов усилителей соединены с соответствующими выводами секций статорной обмотки, вторые выводы которых объединены и подключены к «+» полюсу источника питания.The specified motor contains a rotor, a four-section stator winding, a switching unit controlled by two Hall sensors. The signals from the Hall sensors are amplified, and the signals of the angular position of the rotor of the engine are formed. Hall sensors through a selective circuit control the switching of current flowing through sections of the stator winding. The selective circuit is made on two inverters and four logic elements 2I, the outputs of which are directly connected to the corresponding bases (inputs) of transistor amplifiers. The amplifiers of the transistors of the amplifiers are connected to the “-” pole of the source, and the collectors of the transistors of the amplifiers are connected to the corresponding conclusions of the sections of the stator winding, the second conclusions of which are combined and connected to the “+” pole of the power source.
В описанном двигателе предусмотрена функция ручного переключения (изменения) направления вращения за счет изменения одновременно полярности вспомогательного постоянного напряжения на входе каждого из двух логических элементов ИСКЛЮЧАЮЩЕЕ ИЛИ, включенных соответствующим образом в структуре двигателя между выходами формирователей сигналов углового положения ротора и входами избирательной схемы.The described engine provides a function of manually switching (changing) the direction of rotation by simultaneously changing the polarity of the auxiliary DC voltage at the input of each of the two EXCLUSIVE OR logic elements, respectively included in the motor structure between the outputs of the rotor angular position signal generators and the inputs of the selective circuit.
Недостатком описанного технического решения является снижение надежности из-за прямого подключения выходов логических элементов 2И избирательной схемы к соответствующим базам транзисторных усилителей (при перегрузках, при изменении направления вращения и т.д.).The disadvantage of the described technical solution is the decrease in reliability due to the direct connection of the outputs of the logic elements 2I of the selective circuit to the corresponding bases of transistor amplifiers (during overloads, when changing the direction of rotation, etc.).
Задачей, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, является повышение надежности устройства.The problem to which the invention is directed, is to increase the reliability of the device.
Поставленная задача решается тем, что в бесконтактном электродвигателе постоянного тока, содержащем постоянный магнит ротора, потоком индукции связанный с двумя преобразователями Холла, включающими формирователи сигналов, четыре обмотки статора, первые выводы которых подключены к соответствующим выходам транзисторных усилителей, а вторые выводы объединены и предназначены для подключения к полюсу источника питания, логический преобразователь, выходы формирователей сигналов преобразователей Холла связаны со входами указанного логического преобразователя, выполненными на двух инверторах и на четырех логических элементах 2ИЛИ-НЕ или на двух инверторах и на четырех логических элементах 2И-НЕ, причем входы логических элементов 2ИЛИ-НЕ или 2И-НЕ попарно объединены друг с другом, образуя четыре входа, при этом, например, первый и второй входы указанных логических элементов связаны с соответствующими выходами инверторов логического преобразователя, третий и четвертый входы указанных логических элементов связаны с соответствующими входами инверторов логического преобразователя и выходами формирователей сигналов, а выходы логических элементов 2ИЛИ-НЕ или 2И-НЕ являются выходами логического преобразователя, выходы которого связаны со входами указанных транзисторных усилителей.The problem is solved in that in a non-contact direct current electric motor containing a permanent rotor magnet connected by two Hall transformers, including signal conditioners, four stator windings, the first leads of which are connected to the corresponding outputs of transistor amplifiers, and the second leads are combined and designed to connections to the power supply pole, a logic converter, the outputs of the signal conditioners of the Hall converters are connected to the inputs of the specified log converter, made on two inverters and on four logic elements 2ILI-NOT or on two inverters and on four logic elements 2I-NOT, and the inputs of logic elements 2ILI-NOT or 2I-NOT are pairwise combined with each other, forming four inputs, with this, for example, the first and second inputs of these logic elements are connected to the corresponding outputs of the inverters of the logical converter, the third and fourth inputs of these logic elements are connected to the corresponding inputs of the inverters of the logical converter the caller and the outputs of the signal conditioners, and the outputs of the logic elements 2OR-NOT or 2I-NOT are the outputs of the logical converter, the outputs of which are connected to the inputs of the indicated transistor amplifiers.
Предусмотрено, что в бесконтактном электродвигателе постоянного тока транзисторный усилитель выполнен на двух биполярных транзисторах n-p-n структуры, причем первый транзистор включен по схеме эмиттерного повторителя, база которого соединена с выходом соответствующего логического элемента логического преобразователя, эмиттер соединен с первым выводом резистора и базой второго транзистора, второй вывод подключен к общей шине (второму выводу) источника питания, а коллектор связан с первым выводом источника питания, эмиттер второго транзистора подключен ко второму выводу источника питания, а коллектор является выходом усилителя, к которому подключена соответствующая обмотка статора электродвигателя.It is envisaged that in a non-contact direct current electric motor, the transistor amplifier is made up of two bipolar transistors of npn structure, the first transistor turned on according to the emitter follower circuit, the base of which is connected to the output of the corresponding logical element of the logic converter, the emitter is connected to the first output of the resistor and the base of the second transistor, the second the output is connected to a common bus (second output) of the power source, and the collector is connected to the first output of the power source, the emitter of the second trans the resistor is connected to the second output of the power source, and the collector is the output of the amplifier, to which the corresponding stator winding of the electric motor is connected.
Транзисторный усилитель может быть выполнен на одном полевом транзисторе N-канальной структуры, затвор которого через инвертор подключен к соответствующему выходу логического преобразователя, выполненного на двух инверторах и на четырех логических элементах 2И-НЕ, исток подключен ко второму выводу источника питания, а сток является выходом транзисторного усилителя, к которому подключена соответствующая обмотка электродвигателя.The transistor amplifier can be performed on one field-effect transistor of an N-channel structure, the gate of which through an inverter is connected to the corresponding output of a logic converter made on two inverters and on four logical elements 2I-NOT, the source is connected to the second output of the power source, and the drain is the output a transistor amplifier to which the corresponding motor winding is connected.
Работа устройства поясняется чертежами, где на фиг.1 приведена функционально-структурная схема бесконтактного электродвигателя с логическим преобразователем на двух инверторах и четырех логических схемах 2ИЛИ-НЕ, на фиг.2 представлены эпюры напряжений работы бесконтактного электродвигателя, приведенного на фиг.1, на фиг.3 приведена функционально-структурная схема бесконтактного электродвигателя с логическим преобразователем на двух инверторах и четырех логических схемах 2И-НЕ, на фиг.4 представлены эпюры напряжений работы бесконтактного электродвигателя, приведенного на фиг.3.The operation of the device is illustrated by drawings, in which Fig. 1 shows a functional block diagram of a non-contact electric motor with a logic converter on two inverters and four
Бесконтактный электродвигатель постоянного тока содержит постоянный магнит ротора 1, потоком индукции связанный с двумя преобразователями Холла 2, включающими формирователи сигналов 3, четыре обмотки (секции) 4 статора, первые выводы которых подключены к соответствующим выходам четырех транзисторных усилителей 5, а вторые выводы объединены и предназначены для подключения к первому полюсу источника питания. Логический преобразователь 6 входами связан с выходами формирователей сигналов 3 преобразователей Холла 2.The non-contacting direct current motor contains a permanent magnet of the rotor 1, connected to two
Формирователи сигналов 3 могут быть выполнены на операционных усилителях или на компараторах напряжения.The signal conditioners 3 can be performed on operational amplifiers or on voltage comparators.
Логический преобразователь 6 выполнен на двух инверторах 7 и на четырех логических элементах 2ИЛИ-НЕ 8 или на двух инверторах 7 и на четырех логических элементах 2И-НЕ 8, причем входы логических элементов 2ИЛИ-НЕ 8 или 2И-НЕ 8 попарно объединены друг с другом, образуя четыре входа, при этом, например, первый и второй входы указанных логических элементов связаны с соответствующими выходами инверторов 7 логического преобразователя 6, третий и четвертый входы указанных логических элементов связаны с соответствующими входами инверторов 7 логического преобразователя 6 и выходами формирователей сигналов 3, а выходы логических элементов 2ИЛИ-НЕ 8 или 2И-НЕ являются выходами логического преобразователя 6, выходы которого связаны со входами указанных транзисторных усилителей 5.
Транзисторные усилители 5 могут быть выполнены на двух биполярных транзисторах n-p-n структуры, причем первый транзистор 9 включен по схеме эмиттерного повторителя, база которого соединена с выходом соответствующего логического элемента 8 логического преобразователя 6, эмиттер соединен с первым выводом резистора 10 и базой второго транзистора 11, второй вывод подключен к общей шине (второму выводу) источника питания, а коллектор связан с первым выводом источника питания, эмиттер второго транзистора 11 подключен ко второму выводу источника питания, а коллектор является выходом усилителя 5, к которому подключена соответствующая обмотка 4 статора электродвигателя.
Транзисторные усилители 5 могут быть выполнены на полевом транзисторе 12 N-канальной структуры, затвор которого через инвертор 13 подключен к соответствующему выходу логического преобразователя 6, выполненного на двух инверторах 7 и на четырех логических элементах 2И-НЕ, исток подключен ко второму выводу источника питания, а сток является выходом транзисторного усилителя 5, к которому подключена соответствующая обмотка 4 статора электродвигателя.
Бесконтактный электродвигатель постоянного тока работает следующим образом.Contactless DC motor operates as follows.
При включении питания за счет подключения формирователем сигналов 3 преобразователей Холла 2 одной из обмоток (секций) 4 статора электродвигателя к источнику питания происходит взаимодействие поля статора с магнитным потоком ротора. При этом вал электродвигателя начинает вращаться. С формирователя сигналов 3 преобразователей Холла 2 две последовательности импульсов типа меандр UД1, UД2 длительностью 180 электрических градусов, сдвинутых друг относительно друга на 90 электрических градусов, поступают на входы логического преобразователя 6. Логический преобразователь 6 формирует четыре последовательности импульсов типа меандр U1, U2, U3, U4 или , , , длительностью 90 электрических градусов, приведенных на фиг.2, 4 и сдвинутых друг относительно друга на 90 электрических градусов.When the power is turned on by connecting the signal shaper 3
Сформированные логическим преобразователем 6 импульсы управляют транзисторными усилителями 5, подключая обмотки (секции) 4 статора к источнику питания в определенной последовательности.The pulses generated by the
Образуемое на полюсах протекающим током в обмотках 4 статора магнитное поле взаимодействует с магнитным потоком ротора, создавая на валу электродвигателя вращающий момент. При этом потоком магнита ротора 1 производится переключение преобразователей Холла 2 с формирователями сигналов 3 и, следовательно, соответствующих транзисторных усилителей 5. За счет подключения обмоток 4 статора к источнику питания в определенной последовательности магнитодвижущая сила статора меняет свое положение и поворачивается в пространстве на угол 90 электрических градусов, обеспечивая сохранение вращающего момента. При равенстве вращающего момента и сопротивления на валу электродвигателя частота его вращения становится постоянной.The magnetic field formed at the poles by the flowing current in the stator windings 4 interacts with the magnetic flux of the rotor, creating a torque on the motor shaft. In this case, the flow of the magnet of the rotor 1 switches the
В предложенном техническом решении осуществляется согласование выходов логических элементов 8 логического преобразователя 7 со входами силовых транзисторных усилителей 5.In the proposed technical solution, the outputs of the
Таким образом, предложенное техническое решение обеспечивает повышение надежности бесконтактного электродвигателя постоянного тока.Thus, the proposed technical solution provides increased reliability of a contactless DC motor.
Claims (3)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009145790/07A RU2408127C1 (en) | 2009-12-09 | 2009-12-09 | Contact-free dc motor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2009145790/07A RU2408127C1 (en) | 2009-12-09 | 2009-12-09 | Contact-free dc motor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2408127C1 true RU2408127C1 (en) | 2010-12-27 |
Family
ID=44055911
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2009145790/07A RU2408127C1 (en) | 2009-12-09 | 2009-12-09 | Contact-free dc motor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2408127C1 (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454776C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-06-27 | Государственное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Thyratron motor |
RU2597993C1 (en) * | 2015-05-07 | 2016-09-20 | Владимир Викторович Ермишин | Multipolar ac electric motor |
RU2663224C1 (en) * | 2014-12-22 | 2018-08-02 | Найдек Корпорейшн | Method of assessment of the position and structure control device |
RU2778654C1 (en) * | 2021-12-21 | 2022-08-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Опытно-конструкторское бюро "Электромашприбор" | Electric motor with permanent magnets on the rotor |
-
2009
- 2009-12-09 RU RU2009145790/07A patent/RU2408127C1/en active
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2454776C1 (en) * | 2011-01-11 | 2012-06-27 | Государственное учреждение высшего профессионального образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" | Thyratron motor |
RU2663224C1 (en) * | 2014-12-22 | 2018-08-02 | Найдек Корпорейшн | Method of assessment of the position and structure control device |
US10976182B2 (en) | 2014-12-22 | 2021-04-13 | Nidec Corporation | Position estimation method and position control device |
US11860003B2 (en) | 2014-12-22 | 2024-01-02 | Nidec Corporation | Position estimation method and position control device |
US11860002B2 (en) | 2014-12-22 | 2024-01-02 | Nidec Corporation | Position estimation method and position control device |
RU2597993C1 (en) * | 2015-05-07 | 2016-09-20 | Владимир Викторович Ермишин | Multipolar ac electric motor |
RU2778654C1 (en) * | 2021-12-21 | 2022-08-22 | Общество с ограниченной ответственностью "Опытно-конструкторское бюро "Электромашприбор" | Electric motor with permanent magnets on the rotor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN106817051B (en) | Apparatus for driving sensorless BLDC motor and control method thereof | |
KR101264884B1 (en) | Electric Motor System | |
US9059659B2 (en) | Method and system for measuring a characteristic of an electric motor | |
CN102577085A (en) | Synchronized minimum frequency pulse width modulation drive for sensorless brushless direct current motor | |
US7529109B2 (en) | Driving circuit for switching DC power | |
US20110057534A1 (en) | Reverse electromotive force generating motor | |
Aspalli et al. | Speed control of BLDC motor with four switch three phase inverter using digital signal controller | |
RU2408127C1 (en) | Contact-free dc motor | |
CN101997464A (en) | Motor control device and method thereof | |
JP5885423B2 (en) | Permanent magnet rotating electric machine | |
US10027252B2 (en) | Rotating electric machine system | |
Zhang et al. | Design and performance analysis of segmental rotor type 12/8 switched reluctance motor | |
US9876456B2 (en) | Brushless electrical machine | |
JP2016005321A (en) | Synchronous motor drive system | |
RU2420851C1 (en) | Contact-free dc motor | |
RU2369003C2 (en) | Contactless dc electric motor | |
Kroics et al. | Implementation of the back EMF zero crossing detection for BLDC motor | |
KR20120077175A (en) | Bldc motor for nev in 10kw and method and system thereof | |
Bhadani et al. | Modelling and Controlling of BLDC Motor | |
JPH01190286A (en) | Three-phase brushless-motor device | |
JP3207079U (en) | Motor, drive circuit for driving motor, and integrated circuit | |
JP7501927B2 (en) | Generator and power generation system using the same | |
JP6504850B2 (en) | Control device, rotary electric machine using the same, and drive system including the control device and the rotary electric machine | |
Rdtuad et al. | Development of the drive system for a four-phase switched reluctance motors | |
JP2012175784A (en) | Power generation system |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PC43 | Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions |
Effective date: 20130226 |