На рис. 2, а показан якорь такого типа. Двигатель с якорем рассматриваемой конструкции носит название трехсегментного двигателя.
В трехфазном вентильном двигателе постоянного тока, сечение которого показано на рис. 2, б, имеются три паза и такое же количество зубцов. Обмотка такого типа называется сосредоточенной, так как каждая фазная обмотка намотана на один зубец. Применение обмотки указанного типа позволяет упростить конструкцию двигателя, однако при этом возникает неравномерное вращение ротора. Повысить равномерность вращения двигателя можно с помощью распределенной обмотки. Для распределенной обмотки необходимо увеличить число пазов. рис. 3 изображена четырехполюсная распределенная обмотка, уложенная в 24 паза. Вентильные двигатели постоянного тока похожи по конструкции на двигатели переменного тока, так как распределенная обмотка используется в асинхронных двигателях с беличьей клеткой.
Рис. 2. Коллекторный двигатель, преобразованный в вентильный.
Рис. 3. Размещение трехфазной четырехполюсной распределенной обмотки:
1-первая фаза, 2-вторая фаза, 3-третья фаза.
На рис. 4 показан пример построения вентильного двигателя с внешним ротором с использованием трех холловских интегральных схем. Трехфазная обмотка статора подключается к источнику питания через однополупериодный коммутатор. Интегральные схемы устанавливаются для определения магнитного потока ротора, а пoслeдoвaтeльность включения обмоток такая же, как для двигателя с использованием оптоэлектронных средств определения положения ротора.
Рис. 4.-Вентильный двигатель постоянного тока с внешним ротором:
1-корпус, 2-обмотки, 3-ротор, 4-постоянный магнит, 5-холловская интегральная схема,
6-плата.
Устранение "мертвых точек"
в двухфазных вентильных двигателях
Двухфазный двигатель, использующий датчик Холла, обладает следующими недостатками.
1. Существуют две "мертвые точки", при которых элемент Холла не может определить направление магнитного поля, а значит, в обмотках не протекают токи, создающие электромагнитный момент. Следовательно, если двигатель имеет фрикционную нагрузку, то существует вероятность его остановки в "мертвой точке". При этом отсутствует возможность запуска двигателя; при малом значении момента трения ротор может пройти по инерции "мертвую точку" (рис. 5).
Рис. 5.-Электромагнитный момент в функции угла поворота ротора:
1-«мертвые точки»
2. При малом значении электромагнитного момента мала и противо-ЭДС, что вызывает увеличение тока и потери в обмотках. Поэтому падает КПД двигателя.
Эти недостатки отсутствуют у трехфазных двигателей с двухполупериодным управлением, которые, хотя и имеют большую стоимость, обеспечивают максимальный КПД. Самым дешевым является двухфазный вентильный двигатель постоянного тока, не имеющих «мертвых точек». Между этими двумя типами двигателей существуют несколько классов вентильных двигателей постоянного тока. Известны два основных метода устранения «мертвых точек»: один метод связан с использованием многофазной конструкции двигателя, а другой – с использованием пространственного гармонического магнитного поля.
Многофазные двигатели.
Пример построения трехфазного двигателя показан на рис. 6. При питании каждой фазы (W1, W2 и W3) обмоток постоянным током ротор приводится во вращение электромагнитным моментом, образованным за счет взаимодействия тока обмотки и магнитного потока постоянного магнита.
Рис. 6. Сечение (а) и принцип действия (б) трехфазного двигателя с однополу-периодным управлением:
1 - элемент Холла; 2 - постоянный магнит
Пространственно-гармонический тип двигателя.
Рассмотрим двигатель, показанный на рис. 7
Рис.7.-Двухфазный двигатель, использующий пространственно-гармоническое создание момента:
S, N-полюсы
На ротор и статор двигателя установлены дополнительные четырехполюсные магниты. Момент двигателя в функции угла поворота представлен на рис. 8.
Рис.8.-Устранение мертвых точек (1) за счет наложения четырехполюсного гармонического момента на основной момент
Кривая момента двухполюсного двигателя А, имеет две "мертвые точки". Кривая В характеризует пространственно-гармонический момент, созданный с помощью дополнительно установленных постоянных магнитов. Момент, созданный двухполюсным двигателем, всегда направлен против часовой стрелки, так как коммутация осуществляется с помощью элемента Холла. Момент, созданный четырехполюсным двигателем, попеременно меняется в двух направлениях (по часовой стрелке и против). Поскольку результирующий момент, показанный на рисунке кривой С, является суммой двух моментов, то он не содержит "мертвых точек".
Такой тип двигателя с двумя дополнительными магнитами не нашел практического применения. Укажем методы, использующие рассмотренный эффект пространственно-гармонического магнитного поля:
1) метод, использующий дополнительные полюса статора и дополнительный магнит в конструкции ротора, причем количество полюсов дополнительного магнита в два раза выше количества полюсов основного магнита,
конструкции
2) метод, использующий вторую гармонику вектора намагниченности постоянного магнита ротора, при этом шаг обмотки ротора составляет 180º.
3) метод использующий неравномерность воздушного зазора для создания второй гармоники электромагнитного момента от второй гармоники поля.
СОВРЕМЕННЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ДВИГАТЕЛИ ПОСТОЯННОГО ТОКА.
Трехфазные вентильные двигатели с двухполупериодным управлением
В вентильных двигателях с двухполупериодным управлением используются те же схемы соединения обмоток, что и в обычном трехфазном двигателе переменного тока, обеспечивающие высокий КПД.
Как показано на рисунке 9, б, три датчика Холла, используемые в схеме для определения положения ротора, смещены друг относительно друга на 60º.
Трехфазный однополупериодный двигатель с обмоткой, соединенной в "звезду"
Уважаемый посетитель!
Чтобы распечатать файл, скачайте его (в формате Word).
Ссылка на скачивание - внизу страницы.