Claims (2)
. Изобретение относитс к электротехнике и может быть применено при разработке электрических машин малой мощности,например бесконтактных элек тродвигателей посто нного тока с встроенным тахогенератором, примен емых в качестве приводных электро двигателей лентопрот жных механизмов проигрывателей с пр мым приводом, систем автоматики и т.д. Известны бесконтактные электродвигатели посто нного тока с встроенными тахогенераторами, которые со держат три посто нных магнита с соответствующими магнитопроводами. Од магнит создает основное магнитное поле, другой управл ет чувствительными элементами датчика положени ротора, третий применен в качестве индуктора дл датчика частоты вращени Cl 3Практически каждое устройство представл ет собой отдельную электрическую машину, вследствие чего электродвигатель в целом имеет сложную конструкцию и значительные размеры , особенно в осевом направлении, что составл ет основные недостатки данного электродвигател . Наиболее близким к предлагаемому вл етс вентильный электродвигатель , ротор которого содержит зубчатый магнитопровод, к которому прикреплены два кольцевых посто нных магнита - один дл создани основного магнитного потока, другой дл создани необходимых дл датчика положени и тахогенератора магнитных потоков. Таким образом, один посто нный магнит вл етс общим дл тахогенератора и датчика положени ротора, и один магнитопровод вл етс общим дл обоих посто нных магнитов. Дл создани переменного магнитного пол , необходимого дл работы тахогенератора, в магнитопроводе ротора и в магнитопроводе статора имеютс соответствующие зубцы. Часть магнитного потока общего магнита проходит через располагающиес на статоре магнитодиоды, магнитопроводы статора и ротора. Количество посто нных магнитов зависит от числа пар полюсов и фаз электродвигател . Таким образом, необходимое дл работы датчика положени переменное магнитное поле создано несколькими посто нными магнитами и в действительности общим дл тахогенератора и датчика положени ротора вл етс не один посто нный магнит, а несколько посто нных магнитов 2 . Недостатком этого электродвигател вл етс то, что только один магнитопровод общего магнита установлен на роторе, а другой магнитопровод установлен на статоре, т.е. вл етс неподвижным. При вращении ротора возникает пульсирующее ма1- нитное поле, что вызывает в указанном магнитопроводе дополнительные потери. Это в свою очередь приводит к уменьшению КПД, а также к снижению равномерности вращени ротора электродвигател . К числу недостатков следует также отнести то обсто тель ство, что из-аа зубцов в магнитопро водах магнитный поток через магнито диоды вл етс также пульсирующим, дулированным частотою тахогенератор i что усложн ет работу датчика положени и соответствующей схемы коммутации . Целью изобретени вл етс улучшение электромеханических параметров .КПД и равномерности вращени ). Поставленна цель достигаетс те что к указанному общему посто нному магниту примыкает .магнитопровод, ус тановленный относительно рма с зазорами , причем поверхность одного и элементов, образующа зазоры, выпол нена зубчатой, в одном зазоре неподвижно установлены чувствительные элементы датчика посто нного режима а в другом - обмотка тахогенератора Поверхность другого элемента, образующего зазоры, выполнена зубчатой , при этом их выступы и впадины расположены соответственно напро тив друг друга.; Поверхность кольцевого магнитопр вода, обращенна к рму, выполнена 9 4 убчатой, а поверхность рма - гладой . Кроме того, поверхность кольцевоо магнитопровода,обращенна к рму, ыполнена гладкой, а поверхность рма - зубчатой. Сущность изобретени по сн етс а примере вентильного электродвигател посто нного тока плоского исполнени с дисковой обмоткой статора, с возбуждением от посто нных магнитов . На фиг. 1 представлен электродвигатель , осевой разрез; на фиг. 2 конфигураци магнитопровода и расположение датчика положени , разрез А-А на фиг.1; на фиг. 3 - обмотка датчика скорости, разрез Б-Б на фиг.1; на фиг. - расположение обмотки датчика скорости и зубчатого магнитопровода разрез В-В на фиг.1; на фиг. 5 - форма магнитного пол во внутреннем зазоре; на фиг. 6 - форма магнитного пол в воздушном зазоре; на фиг. 7 расположение обмотки датчика скорости и гладкого магнитопровода , вариант; на фиг. 8 - расположение датчика положени и гладкого рма, вариант. Электродвигатель состоит из корпуса 1, выполненного заодно с цилиндрической втулкой 2,внутри которой в подшипниках 3 установлен вал k. К валу прикреплено дискообразное магнитное рмо 5, к которому через кольцо 6 прикреплено второе магнитное рмо 7 сложной конфигурации. К одной торцовой поверхности последнего прикреплен кольцевой посто нный магнит 8. Посто нный магнит намагничен в аксиальном направлении так что на торцовой поверхности магнита образованы магнитные полюса с чередующейс пол рностью. В зазоре между магнитом 8 и рмом 5 располагаетс дискова обмотка статора 9 котора прикреплена к внутренней торцовой поверхности втулки 2, выполненной ступенчатой. К другой стороне рма 7 прикреплен одной торцовой поверхностью дополнительный посто нный магнит 10, который намагничен в аксиальном направлении так, что одна торцова поверхность магнита имеет одну пол рность, а друга - противоположную пол рность. К другой торцовой поверхности дополнительного магнита 10 прикреплен кольцевой магнитопровод 11, по внутренней цилиндрической поверхности которого выполнены , например, шесть зубцов 12 и на наружной цилиндрической поверх ности - например, тридцать зубцов 13 По внутренней поверхности рма 7 выполнены шесть зубьев 1, а на наружной поверхности имеютс тридцать выс тупов 15. Ярмо 7 и магнитопровод 11 установлены так, что зубцы на внутренних поверхност х (12 и If соответственно ) и на наружных поверхност х (15 и 13 ) располагаютс , напро тив друг друга. Таким образом, допол нительный посто нный магнит 10, рмо 7 (с зубцами Т и 15) и магнитопровод 11 (с зубцами 12 и 13) образуют разомкнутую магнитную цепь с двум воздушными зазорами; пути магнитного потока показаны на фиг,1 прерывистыми лини ми. Вр внутреннем возду ном зазоре установлено основание 1б датчика положени ротора, выполненное с дугообразным выступом, к которому прикреплены, например, три чувс вительных элемента 17, 18 и 19. В ка честве указанных элементов можно при мен ть магнитодиоды, магниторезисторы , датчики Холла, ферритовые коль ца датчика трансформаторного типа и др. В корпусе 1 выполнена дугообразна щель, в которой установлен дугообразный выступ основани 1б. Углова ширина упом нутой щели больше,чем шири на выступа,чем обеспечиваетс возмож .ность перемещени датчика положени в определенных пределах при настройке электродвигател .В наружном воздушном зазоре установлено основание 20 с тахометрической обмоткой тахогенератора. Тахогенератор (.фиг.З) представл ет собой тонкостенное кольцевое основание 20, к поверхности которого прикреплена зигзагообразна тахометрическа обмотка 21, состо ща , например, из шестидес ти радиальных проводников, которые соединены последовательно при помощи дугообразных проводников - внутренних 22 и наружных 23. Выводные концы обмотки 21 выполнены в виде клемм . Тахометрическа обмотка может быть выполнена из единой металлической полосы например, печатным способом или ;штамповкой. Возможен и другой вариiaHT (не показан), согласно которому на основании 20 выполнены пазы, в которых размещены проводники тахометрической обмотки; путем применени изолированного обмоточного провода в указанных пазах можно размещать несколько проводников, благодар чему увеличиваетс выходной сигнал тахогенератора. Электродвигатель работает следующим образом. Обмотка статора 9 подключаетс к источнику питани через электронный блок, который коммутирует секции обмотки статора по сигналам управлени , поступающим с датчика положени ротора . Вращающий момент возникает в результате взаимодействи токов обмотки статора с магнитным полем основного магнита 8. Ввиду того, что рмо 7 и магнитопровод 11 имеют зубчатую конфигурацию, магнитна индукци в зазорах, в которых установлены датчики положени и тахогенератор , мен етс периодически по окружности. Во внутреннем зазоре индукци мен етс от значени Bg (фиг.5 ) с периодом 60°, а в наружном зазоре - от значени периодом 12(фиг.6 /. При положении ротора, показанном на фиг.2, магнитопровод 18 располагаетс в сильном магнитном поле Bg, а магнитодиоды 17 и 19 в слабом поле BgQi. В таком положении выходной сигнал поступает с чувствительного элемента 17, а выходные сигналы с других элементов отсутствуют. Такое положение существует при повороте ротора на +10. Затем поступает сигнал со следующего элемента (например, с элемента 17 при повороте ротора по часовой стрелке) и т.д. Таким образом, на выходе датчика положени имеютс последовательности сигналов, которые завис т от положени ротора в отношении неподвижных секций обмотки статора и которые через электронный блок коммутируют данные секции. При вращении магнитопровода 11 магнитное поле, которое существует в наружном зазоре (фиг.6), наводит радиальных проводниках 21 (фиг.4) тахометрической обмотки переменный игнал, частота которого пропорциональна частоте вращени ротора. В электродвигателе,.конструкци оторого изображена на фиг.1, наужный воздушный зазор выполнен плосим , а внутренний - радиальным, при 7 этом как магнитопроаод 11, так и р мо 7 имеет зубчатую конструкцию. Однако возможны и другие варианты конструкции электродвигател , пр которых оба зазора выполнены либо радиальными, либо плоскими или вну ренний зазор выполнен плоским, а на ружный зазор радиальным. Переменные магнитные пол в зазорах, необ ходимые дл работы датчиков, воз;Никают и при таких вариантах, при которых только одна поверхность ( ли бо рма, либо магнитопровода ) имеют в зоне воздушных зазорав зубчатую конфигурацию, а обращенные к ним другие поверхности выполнены гладки ми. Так на фиг. 7 изображен упрощенный вариант, при котором рмо 7 имеет в зоне наружного воздушного зазора зубцы, а магнитопровод 11 им ет гладкую поверхность. На фиг. 8 изображен вариант, где поверхность рма 7 выполнена гладкой, а поверхность магнитопровода 11 - зубчатой (зубцы 12 ). Таким образом, в данном электродвигателе вращаютс как рмо, так и магнитопровод, между которыми установлен общий посто нный магнит. Магнитный поток в ферромагнитных элементах вл етс посто нным, и ни каких дополнительных потерь в стали и пульсирующего реактивного момента , вызывающего неравномерность час тоты вращени , при вращении ротора не возникает. Поток через магнитодиоды определ етс только конфигура цией магнитного пол в зоне их расп ложени , а вли ние работы тахогенератора на выходные сигналы датчика положени отсутствует. В качестве общего посто нного магнита можно примен ть лишь один посто нный ма1 нит с простой конфигурацией. Указанные,преимущества особенно существенны в прецизионных тихоходных электродвигател х пр мого привода проигрывателей, в которых возникновение дополнительных потерь и неравномерность вращени ротора вл ютс крайне нежелательными влени ми . Формула изобретени 1.Вентильный электродвигатель, содержащий статор, ротор с посто нным магнитом и рмом, датчик положени ротора с магниточувствителы ными элементами, тахогенератор, прикрепленный к рму общий дл тахогенератора и датчика положени ротора посто нный магнит, отличающийс тем, что, с целью повышени КПД, улучшени равномерности вращени ротора, к указанному общему посто нному магниту примыкает магнитопровод, установленный относительно рма с зазорами, причем поверхность одного из элементов, образующа зазоры, выполнена зубчатой, в одном зазоре неподвижно установлены чувствительные элементы датчика посто нного режима, а в другом - обмотка тахогенератора. 2.Электродвигатель по п.1, отличающийс тем, что поверхность другого элемента,-, образующего зазоры, выполнена зубчатой, при.этом их выступы и впадины расположены соответственно напротив друг друга. 3.Электродвигатель.по п.1, отличающийс тем, что поверхность кольцевого магнитопровода, обращенна к рму, выполнена зубчатой, а поверхность рма - гладкой. . The invention relates to electrical engineering and can be applied in the development of low-power electric machines, for example, contactless DC electric motors with an integrated tachogenerator, used as drive motors for direct-drive turntables, automation systems, etc. Non-contact DC motors with integrated tachogenerators are known, which contain three permanent magnets with corresponding magnetic conductors. One magnet creates a main magnetic field, the other controls the sensitive elements of the rotor position sensor, the third is used as an inductor for the Cl 3 speed sensor. Practically each device is a separate electric machine, as a result of which the electric motor has a complex structure and considerable size, especially axial direction, which constitutes the main disadvantages of this motor. Closest to the present invention is a valve electric motor, the rotor of which contains a jagged magnetic core to which two annular permanent magnets are attached - one to create the main magnetic flux, the other to create the magnetic fluxes required for the position sensor and the tachogenerator. Thus, a single permanent magnet is common to a tachogenerator and a rotor position sensor, and one magnetic core is common to both permanent magnets. To create an alternating magnetic field required for the tachogenerator to work, the corresponding teeth are located in the rotor magnetic circuit and in the stator magnetic circuit. A part of the magnetic flux of the common magnet passes through the magnetic diodes located on the stator, the magnetic cores of the stator and the rotor. The number of permanent magnets depends on the number of pairs of poles and phases of the electric motor. Thus, the variable magnetic field required for the position sensor to be created is created by several permanent magnets and in fact, not only one permanent magnet, but several permanent magnets 2 are common to the tachogenerator and the rotor position sensor. The disadvantage of this electric motor is that only one common magnet magnetic circuit is mounted on the rotor, and another magnetic core is mounted on the stator, i.e. is motionless. When the rotor rotates, a pulsing magnetic field arises, which causes additional losses in the indicated magnetic circuit. This in turn leads to a decrease in efficiency, as well as a decrease in the uniformity of rotation of the rotor of the electric motor. One of the drawbacks is the fact that because of the teeth in the magnetic conductors, the magnetic flux through the magnetic diodes is also a pulsating frequency looped tachogenerator i, which complicates the operation of the position sensor and the corresponding switching circuit. The aim of the invention is to improve the electromechanical parameters (KPD and uniformity of rotation). The goal is achieved by the fact that a magnet duct mounted relative to the PM with gaps is adjacent to the common permanent magnet, the surface of one and the elements forming the gaps is serrated, the fixed elements of the permanent mode sensor are fixed in one gap and in the other Tachogenerator winding The surface of the other element, forming the gaps, is serrated, while their protrusions and depressions are located facing each other, respectively; The surface of the annular magnetoprotector, the water facing the rm, is made 9 4 blocks, and the surface of the rm is smooth. In addition, the surface of the annular magnetic circuit facing the rom, is made smooth, and the surface of the rom - serrated. The invention is illustrated in an example of a flat-plate DC motor with a stator disk winding driven by permanent magnets. FIG. 1 shows an electric motor, axial section; in fig. 2 configuration of the magnetic circuit and the location of the position sensor, section A-A in Fig. 1; in fig. 3 — winding of the speed sensor, section BB in FIG. in fig. - the location of the winding of the speed sensor and the toothed magnetic circuit section bb In figure 1; in fig. 5 - the shape of the magnetic field in the internal gap; in fig. 6 - the shape of the magnetic field in the air gap; in fig. 7 arrangement of the winding of the speed sensor and a smooth magnetic circuit, option; in fig. 8 shows the location of a position sensor and a smooth chassis, option. The motor consists of a housing 1, made integral with a cylindrical sleeve 2, inside of which a shaft k is mounted in bearings 3. A disk-shaped magnetic PMO 5 is attached to the shaft, to which a second magnetic PM 7 of a complex configuration is attached through ring 6. An annular permanent magnet 8 is attached to one end surface of the latter. The permanent magnet is magnetized in the axial direction so that magnetic poles with alternating polarity are formed on the end surface of the magnet. In the gap between the magnet 8 and the rom 5 there is a disk winding of the stator 9 which is attached to the inner end surface of the sleeve 2, which is made stepped. An additional permanent magnet 10 is attached to the other side of the rom 7 by one end surface, which is magnetized in the axial direction so that one end surface of the magnet has one polarity, and the other - the opposite polarity. An annular magnetic circuit 11 is attached to the other end surface of the additional magnet 10, for example, six teeth 12 are made on the inner cylindrical surface and six teeth on the outer cylindrical surface, for example, thirty teeth 13 Six teeth 1 are made on the inner surface of the frame 7, and there are thirty high points. 15. The yoke 7 and the magnetic core 11 are mounted so that the teeth on the inner surfaces (12 and If, respectively) and on the outer surfaces (15 and 13) are opposed to each other. Thus, the additional permanent magnet 10, RMO 7 (with teeth T and 15) and magnetic circuit 11 (with teeth 12 and 13) form an open magnetic circuit with two air gaps; The magnetic flux paths are shown in FIG. 1, in broken lines. An internal air gap is provided with a base 1b of the rotor position sensor, made with an arcuate protrusion, to which, for example, three sensing elements 17, 18 and 19 are attached. Magnetodiodes, magnetoresistors, Hall sensors, and ferrite sensors can be used as these elements. transformer type sensor ring, etc. In case 1, there is an arcuate slot in which an arcuate base projection 1b is installed. The angular width of the said gap is larger than the width of the protrusion, which makes it possible to move the position sensor within certain limits when setting up the electric motor. In the outer air gap, there is a base 20 with a tachometer winding of a tachogenerator. The tachometer (.fig.C) is a thin-walled circular base 20, to the surface of which a zigzag-shaped tachometric winding 21 is attached, consisting, for example, of sixty radial conductors that are connected in series by means of arcuate conductors — internal 22 and external 23. Output the ends of the winding 21 is made in the form of terminals. The tachometer winding can be made from a single metal strip, for example, by printing or stamping. Another option is also possible: hHT (not shown), according to which grooves are made on the base 20, in which the tachometer winding conductors are placed; By using an insulated winding wire in these grooves, several conductors can be placed, thereby increasing the output signal of the tachogenerator. The motor works as follows. The stator winding 9 is connected to a power source via an electronic unit that commutes the stator winding sections according to control signals from the rotor position sensor. The rotational moment arises as a result of the interaction of the stator winding currents with the magnetic field of the main magnet 8. In view of the fact that the romo 7 and the magnetic circuit 11 have a gear configuration, magnetic induction in gaps in which position sensors and a tachogenerator are installed varies periodically around the circumference. In the internal gap, the induction varies from the value of Bg (figure 5) with a period of 60 °, and in the external gap from the value of period 12 (figure 6 /. When the rotor is positioned in figure 2, the magnetic circuit 18 is located in a strong magnetic field. the Bg field and the magnetodiodes 17 and 19 in the weak BgQi field. In this position, the output signal comes from the sensitive element 17, and the output signals from other elements are absent. This situation exists when the rotor is turned to +10. Then the signal comes from the next element (for example , from element 17 when turning the rotor on the clock arrow), etc. Thus, at the output of the position sensor, there are signal sequences that depend on the rotor position with respect to the stationary sections of the stator winding and which switch these sections through the electronic unit. When the magnetic core 11 is rotated, the magnetic field that exists in the outer The gap (Fig. 6) induces the radial conductors 21 (Fig. 4) of the tacho winding a variable ignal, the frequency of which is proportional to the rotation frequency of the rotor. In the electric motor, the design is expensively depicted in FIG. 1, the air gap is flat, and the internal air gap is radial, with this as the magnetic conductor 11, and rmo 7 has a gear design. However, other variants of the motor design are possible, both of which are made either radial or flat or the internal gap is flat and the radial clearance on the outer gap. Variable magnetic fields in the gaps, necessary for the operation of the sensors, are not possible even in such cases in which only one surface (either a housing or a magnetic conductor) has a gear configuration in the air gap area, and the other surfaces facing them are smooth . So in FIG. 7 shows a simplified version, in which the PMO 7 has teeth in the zone of the external air gap, and the magnetic circuit 11 has a smooth surface. FIG. 8 shows a variant where the surface of the roma 7 is made smooth, and the surface of the magnetic circuit 11 is notched (teeth 12). Thus, in this electric motor rotate both the magnetic circuit and the magnetic circuit, between which there is a common permanent magnet. The magnetic flux in the ferromagnetic elements is constant, and there is no additional loss in the steel and the pulsating reactive moment, which causes uneven rotation frequency, when the rotor rotates. The flow through the magnetic diodes is determined only by the configuration of the magnetic field in the zone of their distribution, and the effect of the tachogenerator operation on the output signals of the position sensor is absent. As a common permanent magnet, only one constant magnet can be used with a simple configuration. These advantages are especially significant in precision low-speed electric motors of direct drive players, in which the occurrence of additional losses and uneven rotor rotation are highly undesirable phenomena. Claim 1. A valve motor comprising a stator, a rotor with a permanent magnet and a horn, a rotor position sensor with magnetically sensitive elements, a tachogenerator attached to the rm common to the tacho generator and a rotor position sensor with a permanent magnet, characterized in that The efficiency, improving the uniformity of rotation of the rotor, to the specified total permanent magnet is adjacent to the magnetic circuit, installed relative to the frame with gaps, and the surface of one of the elements, forming gaps, not toothed, in one gap the sensitive elements of the constant-mode sensor are fixed, and in the other - the winding of the tachogenerator. 2. An electric motor according to claim 1, characterized in that the surface of the other element, - forming the gaps, is made toothed, at which their protrusions and depressions are located opposite each other respectively. 3. Electric motor according to claim 1, characterized in that the surface of the annular magnetic circuit, facing the rm, is serrated, and the surface of the rm is smooth.
2. Электродвигатель по п.1, о т личающийс тем, .что поверхность кольцевого магнитопровода, обращенна к рму, выполнена гладкой, а поверхность рма - зубчатой. Источники информации, прин т1 1е во внимание при экспертизе 1.Овчинников И. Е. и др. Бесконтактные двигатели посто нного тока. Н., Наука, 1979, с. 230-2332 .Авторское свидетельство СССР по за вке tf 28467 3, кл. И 02 К 29/02 1979.2. The electric motor according to claim 1, wherein it is possible that the surface of the annular magnetic circuit facing the conductor is smooth and the surface of the rom is serrated. Sources of information, received t1 1e into account in the examination of 1.Ovchinnikov, I. Ye., Et al. Contactless DC motors. N., Science, 1979, p. 230-2332. USSR author's certificate in accordance with tf 28467 3, cl. And 02 K 29/02 1979.
Фиг, гFIG, g
1/ PZ R Эfl фиг. 1 / PZ R Efl FIG.
Фиг 8Fig 8