RU2597993C1

RU2597993C1 - Multipolar ac electric motor

Info

Publication number: RU2597993C1
Application number: RU2015117498/07A
Authority: RU
Inventors: Владимир Викторович Ермишин
Original assignee: Владимир Викторович Ермишин
Priority date: 2015-05-07
Filing date: 2015-05-07
Publication date: 2016-09-20

Abstract

FIELD: electrical engineering.

SUBSTANCE: invention relates to electrical engineering, namely, to AC electric motors. Multipolar AC electric motor (fig. 1 and 6) containing rotor 2 with divisible by 4 number of permanent magnets, non-salient pole stator 1 with the number of poles equal to the number of permanent magnets on the rotor, rotor position sensor 3, control unit 4, bridge switch 5 and micro-controller 6. Magnet coils are also connected similarly to form the stator winding, in which winding of adjacent poles are connected in pairwise and counter-wise. Position sensor is made on four digital Hall sensors which enable to determine two switching positions at positioning the rotor for successful start and during operation of the electric motor, as well as coincidence of axes of radial symmetry of permanent magnets of rotor and stator and rotor position, ensuring successful start of electic motor in the preset direction of rotation.

EFFECT: technical result consists in ensuring reliable start of electric motor in any of the specified directions of rotation.

1 cl, 11 dwg

Description

Изобретение относится к области электротехники, а именно к вентильным электродвигателям, и может найти применение в электроприводах различного назначения, в том числе и в качестве тяговых электродвигателей транспортных средств.The invention relates to the field of electrical engineering, namely to valve motors, and can find application in electric drives for various purposes, including as traction electric motors of vehicles.

Известны [1, 2] бесконтактные двигатели постоянного тока, построенные на основе синхронных трех- и четырехфазных двигателей переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов, расположенных на роторе. Секции обмотки статора объединяются в разомкнутую или замкнутую цепь (звезду, треугольник или многоугольник) и подключаются к коммутатору, выполненному на транзисторах или других полностью управляемых полупроводниковых приборах. Коммутатор управляется от датчика положения ротора и играет роль коллектора в двигателе постоянного тока - попеременно подключает к источнику питания концы лучей звезды или вершины треугольника (многоугольника), имитируя многофазное питание. Вращающий момент ротора появляется в результате взаимодействия вращающегося магнитного поля, создаваемого магнитной системой статора, с магнитными полями постоянных магнитов полюсов ротора. Направление вращения ротора определяется порядком чередования фаз, а частота его вращения - частотой вращения магнитного поля статора. Недостатками таких двигателей являются: сравнительно низкая энергоэффективность (коэффициент использования полюсов статора для создания крутящего момента ротора у двигателя на основе трехфазного синхронного двигателя не превышает 1,73), большие пусковые токи и большое количество силовых полупроводниковых приборов в составе коммутатора (не менее двух на фазу двигателя), что отрицательно сказывается на надежности их работы.Known [1, 2] non-contact DC motors, built on the basis of synchronous three- and four-phase AC motors with excitation from permanent magnets located on the rotor. Stator winding sections are combined in an open or closed circuit (star, triangle or polygon) and connected to a switch made on transistors or other fully controllable semiconductor devices. The switch is controlled by the rotor position sensor and plays the role of a collector in a DC motor - alternately connects the ends of the star's rays or the vertices of a triangle (polygon) to the power source, simulating multiphase power. The rotor torque appears as a result of the interaction of the rotating magnetic field created by the stator magnetic system with the magnetic fields of the permanent magnets of the rotor poles. The direction of rotation of the rotor is determined by the order of phase rotation, and its frequency of rotation is determined by the rotation frequency of the stator magnetic field. The disadvantages of these motors are: relatively low energy efficiency (the coefficient of utilization of the stator poles to create rotor torque for an engine based on a three-phase synchronous motor does not exceed 1.73), high inrush currents and a large number of power semiconductor devices in the switch (at least two per phase engine), which negatively affects the reliability of their work.

Известен однофазный вентильный электродвигатель с упрощенным управлением, повышенной энергоэффективностью и формой тока, близкой к синусоиде [3]. Этот аналог имеет следующие недостатки. Выполнение зубцов статора с выступом и обеспечением несимметричного воздушного зазора с целью самофиксации положения ротора перед пуском не решает полностью проблемы успешного пуска электродвигателя, но отрицательно сказывается на величине пускового и рабочего моментов. Явнополюсная конструкция статора приводит к увеличению габаритов устройства. Система управления двигателем достаточно сложна, что отрицательно сказывается на его надежности.Known single-phase valve motor with simplified control, increased energy efficiency and current shape close to a sinusoid [3]. This analogue has the following disadvantages. Performing stator teeth with a protrusion and providing an asymmetric air gap in order to self-fix the position of the rotor before starting does not completely solve the problem of successfully starting the electric motor, but negatively affects the magnitude of the starting and operating moments. The explicit pole design of the stator leads to an increase in the dimensions of the device. The engine management system is quite complex, which negatively affects its reliability.

Известен также асинхронный вентильный двигатель с четным количеством фазных обмоток, выполненных со средними выводами, постоянно подключенными к одной клемме источника питания, и управлением через концевые выводы, которые через ключевые элементы подключены к другой клемме источника питания [4].Also known is an asynchronous valve motor with an even number of phase windings made with middle leads permanently connected to one terminal of the power source and controlled via end leads that are connected through key elements to another terminal of the power source [4].

Недостатками этого аналога является поочередное подключение к источнику питания пар фазных обмоток, что отрицательно сказывается на величине крутящего момента, а также введение в схему питания обмоток статора дополнительных радиоэлементов (диодов, конденсаторов), что отрицательно сказывается на надежности его работы.The disadvantages of this analogue are the alternate connection of pairs of phase windings to the power source, which negatively affects the magnitude of the torque, as well as the introduction of additional radioelements (diodes, capacitors) into the power circuit of the stator windings, which negatively affects the reliability of its operation.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению по технической сущности и достигаемому техническому результату является электродвигатель [5] с электромагнитами, установленными на статоре, которые, взаимодействуя с постоянными магнитами, установленными на роторе, обеспечивают на последнем создание крутящего момента. Электродвигатель содержит ротор с четным количеством постоянных магнитов, установленных по его периферии с чередующейся полярностью равномерно с угловым расстоянием между осями соседних магнитов α, статор с электромагнитами, установленными напротив постоянных магнитов ротора, которые, взаимодействуя с ними, обеспечивают на роторе создание крутящего момента. Электромагниты на статоре установлены, по меньшей мере, двумя группами таким образом, что в каждой группе угловое расстояние между осями любых двух электромагнитов кратно угловому расстоянию α. Группы электромагнитов смещены по дуге относительно друг друга таким образом, что когда оси электромагнитов одной группы совпадают с осями противолежащих постоянных магнитов, оси электромагнитов других групп не совпадают с осями противолежащих им постоянных магнитов. При этом любые два электромагнита одной группы установлены таким образом, что создают противоположно направленные магнитные потоки, если угловое расстояние между их осями кратно нечетному числу угловых расстояний α, и одинаково направленные, если угловое расстояние между их осями кратно четному числу угловых расстояний α. На статоре установлен датчик угла поворота ротора, соединенный своим выходом со средством перекоммутации питания электромагнитов, а на роторе по обеим сторонам каждого постоянного магнита установлены зонды с возможностью периодического взаимодействия с датчиком угла поворота ротора. Средство перекоммутации питания электромагнитов выполнено в виде электронного инвертора. Датчик угла поворота ротора выполнен в виде электромагнита, а зонды - в виде стержней из ферромагнитного материала.Closest to the claimed technical solution in terms of technical nature and the technical result achieved is an electric motor [5] with electromagnets mounted on a stator, which, interacting with permanent magnets mounted on the rotor, provide torque at the latter. The electric motor contains a rotor with an even number of permanent magnets mounted at its periphery with alternating polarity uniformly with the angular distance between the axes of the adjacent magnets α, a stator with electromagnets opposite the permanent magnets of the rotor, which, interacting with them, provide torque to the rotor. The electromagnets on the stator are installed in at least two groups so that in each group the angular distance between the axes of any two electromagnets is a multiple of the angular distance α. The groups of electromagnets are offset in an arc relative to each other so that when the axes of the electromagnets of one group coincide with the axes of the opposing permanent magnets, the axes of the electromagnets of the other groups do not coincide with the axes of the opposite permanent magnets. Moreover, any two electromagnets of the same group are installed in such a way that they create oppositely directed magnetic fluxes if the angular distance between their axes is a multiple of an odd number of angular distances α, and equally directed if the angular distance between their axes is a multiple of an even number of angular distances α. A rotor angle sensor is mounted on the stator, connected to its output with a means of switching over the power supply of electromagnets, and probes are installed on the rotor on both sides of each permanent magnet with the possibility of periodic interaction with the rotor angle sensor. The means of switching the power supply of the electromagnets is made in the form of an electronic inverter. The rotor angle sensor is made in the form of an electromagnet, and the probes are in the form of rods of ferromagnetic material.

Этот электродвигатель принят за прототип изобретения.This electric motor is adopted as a prototype of the invention.

Недостатком прототипа являются то, что конструкция датчика положения позволяет определить лишь начало и конец совпадения электромагнитов одной из групп с постоянными магнитами ротора. Отключение от источника питания электромагнитов полюсов всей группы (другой возможности конструкцией не предусмотрено) при прохождении постоянных магнитов ротора над каждым отдельным электромагнитом приводит к неполному использованию групп электромагнитов статора в создании момента вращения на роторе, ухудшению динамических характеристик электродвигателя и снижению его энергоэффективности. Кроме того, перед подачей питания ротор может находиться в таком положении, когда оси симметрии электромагнитов статора ни одной из групп электромагнитов не совпадают с осями симметрии постоянных магнитов ротора и ни один из зондов не совпадает с электромагнитом датчика, то есть позиция коммутации не определена. В этой ситуации мала вероятность успешного пуска электродвигателя.The disadvantage of the prototype is that the design of the position sensor allows you to determine only the beginning and end of the coincidence of the electromagnets of one of the groups with permanent magnets of the rotor. Disconnecting the poles of the entire group from the power source of electromagnets of the poles (another design is not possible) when passing permanent rotor magnets over each individual electromagnet leads to incomplete use of stator electromagnet groups in creating the rotational torque on the rotor, worsening the dynamic characteristics of the electric motor and reducing its energy efficiency. In addition, before applying power, the rotor can be in a position where the symmetry axes of the stator electromagnets of none of the electromagnet groups coincide with the symmetry axes of the rotor permanent magnets and none of the probes matches the sensor electromagnet, i.e. the switching position is not defined. In this situation, the probability of a successful start of the electric motor is unlikely.

Общими с изобретением признаками прототипа являются:Common to the invention, the features of the prototype are:

- ротор с четным количеством постоянных магнитов, установленных равномерно по его периферии с чередующейся полярностью,- a rotor with an even number of permanent magnets mounted uniformly on its periphery with alternating polarity,

- статор с электромагнитами,- a stator with electromagnets,

- создание крутящего момента на роторе взаимодействием его постоянных магнитов с электромагнитами статора,- the creation of torque on the rotor by the interaction of its permanent magnets with stator electromagnets,

- наличие датчика положения и средства перекоммутации питания обмоток электромагнитов.- the presence of a position sensor and means for switching the power supply of the electromagnet windings.

В основу настоящего изобретения положена задача повышения надежности пуска, увеличения крутящего момента, улучшения динамических характеристик, улучшения технологичности конструкции и расширения области использования вентильного электродвигателя.The present invention is based on the task of improving the reliability of start-up, increasing torque, improving dynamic characteristics, improving the manufacturability of the structure and expanding the field of use of the valve motor.

Поставленная задача решена следующим образом. В многополюсном вентильном электродвигателе, содержащем ротор с четным количеством постоянных магнитов, установленных равномерно по его периферии с чередующейся полярностью, статор с электромагнитами, обеспечивающими создание крутящего момента взаимодействием с постоянными магнитами ротора, датчик положения ротора и средство перекоммутации питания обмоток электромагнитов. Средство перекоммутации питания электромагнитов выполнено в виде мостового полупроводникового коммутатора. Обмотки электромагнитов выполнены насыпными, многосекционными с укладкой секций в пазы магнитопровода статора с образованием его полюсов. При этом количество полюсов на статоре равно количеству полюсов на роторе и кратно 4. Секции обмоток полюсов соединяют согласно и однотипно (последовательно, параллельно или сочетанием упомянутых способов). Обмотки полюсов соединяют также однотипно (одним из упомянутых выше способов) с образованием обмотки статора, в которой обмотки соседних полюсов соединены попарно встречно. Датчик положения ротора выполнен на четырех цифровых датчиках Холла, чувствительные элементы которых закреплены на статоре согласованно с радиальными осями симметрии его полюсов, а задающие элементы - на валу ротора согласованно с радиальными осями симметрии его полюсов. При этом один задающий элемент датчика выполнен с возможностью определения одним из его чувствительных элементов двух позиций коммутации при приведении ротора в положение для успешного пуска, а другим - двух позиций коммутации при работе электродвигателя. Другой задающий элемент датчика положения ротора выполнен с возможностью определения одним из его чувствительных элементов совпадения при вращении осей радиальной симметрии полюсов ротора и статора, а другим - положения ротора, обеспечивающего успешный пуск электродвигателя в любом из направлений вращения. Выход датчика положения ротора соединен с входом блока управления, один выход которого соединен с входом микроконтроллера, выход которого соединен с другим входом блока управления, другой выход блока управления соединен с управляющим входом мостового коммутатора, одна диагональ выхода которого соединена с источником питания, а другая - с обмоткой статора.The problem is solved as follows. In a multi-pole valve motor containing a rotor with an even number of permanent magnets mounted uniformly on its periphery with alternating polarity, a stator with electromagnets that provide torque by interacting with the permanent rotor magnets, a rotor position sensor and means for switching the power supply of the electromagnet windings. The means of switching the power supply of the electromagnets is made in the form of a bridge semiconductor switch. The windings of the electromagnets are made bulk, multi-section with laying sections in the grooves of the stator magnetic circuit with the formation of its poles. The number of poles on the stator is equal to the number of poles on the rotor and is a multiple of 4. The sections of the pole windings are connected according to the same type (sequentially, in parallel, or by a combination of the above methods). The pole windings are also connected of the same type (using one of the methods mentioned above) with the formation of a stator winding, in which the windings of adjacent poles are connected in pairs in opposite directions. The rotor position sensor is made on four digital Hall sensors, the sensitive elements of which are mounted on the stator in accordance with the radial axes of symmetry of its poles, and the driving elements on the rotor shaft in accordance with the radial axes of symmetry of its poles. In this case, one driver element of the sensor is made with the possibility of determining one of its sensitive elements of two switching positions when the rotor is brought into position for a successful start, and the other of two switching positions when the motor is running. Another driving element of the rotor position sensor is made with the possibility of determining one of its sensitive elements of coincidence during rotation of the axes of radial symmetry of the poles of the rotor and stator, and the other - the position of the rotor, ensuring the successful start of the motor in any direction of rotation. The output of the rotor position sensor is connected to the input of the control unit, one output of which is connected to the input of the microcontroller, the output of which is connected to another input of the control unit, the other output of the control unit is connected to the control input of the bridge switch, one output diagonal of which is connected to the power source, and the other with stator winding.

Задача повышения надежности пуска решена предварительной принудительной выставкой ротора в положение, при котором оси радиальной симметрии постоянных магнитов ротора расположены по центру между полюсами статора.The task of improving the reliability of the start is solved by a preliminary forced exposure of the rotor to a position in which the axes of radial symmetry of the permanent magnets of the rotor are located in the center between the poles of the stator.

Задача увеличения крутящего момента вентильного электродвигателя решена путем привлечения к его созданию обмоток всех полюсов статора.The task of increasing the torque of the valve electric motor is solved by involving the windings of all the stator poles in its creation.

Задача улучшения динамических характеристик вентильного электродвигателя решена путем аппаратурной реализации процессов коммутации и блокирования «мертвых» положений ротора, а также путем применения для управления частотой вращения ротора только широтно-импульсной модуляции (ШИМ).The task of improving the dynamic characteristics of the valve electric motor was solved by hardware implementation of the switching processes and blocking the "dead" positions of the rotor, as well as by applying only pulse-width modulation (PWM) to control the rotor speed.

Задача улучшения технологичности конструкции вентильного электродвигателя решена разработкой нескольких схем соединения секций обмоток полюсов и самих обмоток полюсов, что позволяет в рамках одного технологического процесса выпускать ряд электродвигателей с одинаковыми техническими характеристиками, но рассчитанных на различное напряжение питания (6, 12 или 24 вольта, например).The task of improving the manufacturability of the design of the valve electric motor was solved by developing several schemes for connecting sections of the pole windings and the pole windings themselves, which allows one to produce a number of electric motors with the same technical characteristics, but designed for different supply voltages (6, 12 or 24 volts, for example) .

Задача расширения области использования предлагаемого вентильного электродвигателя решена путем расширения его функциональных возможностей за счет реализации отработки заданного направления вращения, обеспечения широкого диапазона частоты вращения, а также обеспечения возможности торможения и реверса.The task of expanding the field of use of the proposed valve electric motor is solved by expanding its functionality by implementing the development of a given direction of rotation, providing a wide range of speed, as well as providing the possibility of braking and reverse.

Заявляемое техническое решение поясняется схемами, рисунками и векторными диаграммами.The claimed technical solution is illustrated by diagrams, drawings and vector diagrams.

На фиг. 1 изображена структурная схема предлагаемого многополюсного вентильного электродвигателя.In FIG. 1 shows a structural diagram of the proposed multi-pole valve motor.

На фиг. 2 приведены особенности конструкции обмотки статора, ротора и датчика положения в четырехполюсном варианте многополюсного вентильного электродвигателя.In FIG. Figure 2 shows the design features of the stator winding, rotor and position sensor in a four-pole version of a multi-pole valve electric motor.

На фиг. 3 и 4 приведены примеры определения датчиками Холла положения ротора четырехполюсного варианта многополюсного вентильного электродвигателя.In FIG. Figures 3 and 4 show examples of determining by the Hall sensors the position of the rotor of a four-pole version of a multi-pole valve electric motor.

На фиг. 5 приведены результаты анализа силового взаимодействия полюса ротора с соседними полюсами статора.In FIG. Figure 5 shows the results of the analysis of the force interaction of the rotor pole with adjacent stator poles.

На фиг. 6 приведен пример функциональной схемы четырехполюсного варианта многополюсного вентильного электродвигателя.In FIG. Figure 6 shows an example of a functional diagram of a four-pole version of a multi-pole valve electric motor.

На фиг. 7 и 8 приведены этапы реализации функции приведения ротора в положение для успешного пуска.In FIG. 7 and 8 show the stages of the implementation of the function of bringing the rotor into position for a successful start.

На фиг. 9, 10 и 11 приведены этапы реализации функции управления вращением.In FIG. 9, 10 and 11 show the stages of the implementation of the rotation control function.

Предлагаемый многополюсный вентильный электродвигатель (фиг. 1) содержит: статор 1 с размещенной на нем обмоткой, ротор 2, датчик положения ротора 3, блок управления 4, мостовой коммутатор 5 и микроконтроллер 6.The proposed multi-pole valve motor (Fig. 1) contains: a stator 1 with a winding placed on it, a rotor 2, a rotor 3 position sensor, a control unit 4, a bridge switch 5 and a microcontroller 6.

Выход датчика положения 3 соединен с входом блока управления 4, один выход которого соединен с входом мостового коммутатора 5, а другой - с входом микроконтроллера 6, выход которого соединен с другим входом блока управления 4. Выход мостового коммутатора 5 соединен с обмоткой статора 1.The output of the position sensor 3 is connected to the input of the control unit 4, one output of which is connected to the input of the bridge switch 5, and the other to the input of the microcontroller 6, the output of which is connected to the other input of the control unit 4. The output of the bridge switch 5 is connected to the stator winding 1.

Обмотки полюсов статора 1 - многосекционные. Секции 8 (фиг. 2) укладываются в пазы магнитопровода статора 9, соединяются согласно и однотипно-последовательно 10 или параллельно 11. При четном количестве секций в обмотках возможно их параллельно-последовательное соединение.The windings of the poles of the stator 1 are multi-sectional. Sections 8 (Fig. 2) fit into the grooves of the stator magnetic circuit 9, are connected according to the same type and in series 10 or in parallel 11. With an even number of sections in the windings, their parallel-serial connection is possible.

Обмотки полюсов, секции которых соединены одним из упомянутых способов, соединяются согласно (см. позиции 12 и 13). Обмотки соседних полюсов, соединенные одним из упомянутых выше способов, соединяются попарно встречно (см. позиции 14, 15, 16 и 17).The windings of the poles, the sections of which are connected by one of the above methods, are connected according to (see positions 12 and 13). The windings of adjacent poles connected by one of the above methods are connected in pairs in the opposite direction (see positions 14, 15, 16 and 17).

Многовариантность описанных выше соединений позволяет расширить типоряд многополюсных вентильных двигателей за счет создания образцов, отличающихся напряжением питания, без изменения базовых конструктивных решений и существенных изменений технологии изготовления.The multivariance of the above compounds allows you to expand the range of multi-pole valve motors by creating samples that differ in supply voltage, without changing the basic design decisions and significant changes in manufacturing technology.

Ротор 2 имеет количество полюсов, кратное четырем. Количество полюсов статора 1 равно количеству полюсов ротора 2. Мостовой коммутатор 5 одной диагональю моста подключается к источнику питания 7, а к другой диагональю - к обмотке статора 1.Rotor 2 has a multiple of four poles. The number of poles of the stator 1 is equal to the number of poles of the rotor 2. The bridge switch 5 is connected to a power source 7 by one diagonal of the bridge, and to the stator winding 1 to the other diagonal.

Датчик положения 3 предназначен для определения углового положения ротора 2 относительно полюсов статора 1. Он выполнен (см. фиг. 2) на четырех цифровых датчиках Холла, чувствительные элементы которых 18, 19, 20 и 21 закреплены на статоре электродвигателя 22 согласованно с осями радиальной симметрии полюсов статора (принадлежность обмоток к полюсам неявнополюсного статора на чертеже показана символами А, В, С и D), а инициирующие их работу элементы 23 и 24 закреплены на валу 25 ротора 2 согласованно с радиальными осями симметрии его полюсов. Инициирующий элемент 23 выполнен с возможностью фиксации двух позиций коммутации чувствительным элементом 18 при работе электродвигателя, а чувствительным элементом 21 при приведении ротора 2 в положение для успешного пуска электродвигателя. Инициирующий элемент 24 выполнен с возможностью надежной фиксации чувствительным элементом 19 моментов совпадения при вращении ротора 2 осей радиальной симметрии его полюсов с осями радиальной симметрии полюсов статора 1 (потенциально «мертвых» положений ротора) на максимальной частоте вращения ротора 2, а чувствительным элементом 20 - положения ротора 2 для успешного пуска электродвигателя. Постоянные магниты 26 с чередующейся полярностью закреплены на магнитопроводе 27 ротора 2. Чувствительный элемент 29, дополнительно к указанному выше, позволяет микроконтроллеру 6 определять частоту вращения ротора с точностью до 1/n его полного оборота, где n - количество полюсов.The position sensor 3 is designed to determine the angular position of the rotor 2 relative to the poles of the stator 1. It is made (see Fig. 2) on four digital Hall sensors, the sensitive elements of which 18, 19, 20 and 21 are mounted on the stator of the motor 22 in accordance with the axes of radial symmetry stator poles (the affiliation of the windings to the poles of an implicit pole stator in the drawing is shown by symbols A, B, C and D), and the elements 23 and 24 that initiate their operation are fixed to the shaft 25 of the rotor 2 in accordance with the radial axes of symmetry of its poles. The initiating element 23 is made with the possibility of fixing two switching positions by the sensitive element 18 during operation of the electric motor, and by the sensitive element 21 when the rotor 2 is brought into position for the successful start of the electric motor. The initiating element 24 is made with the possibility of reliable fixing by the sensitive element 19 of the moment of coincidence during rotation of the rotor 2 of the axes of radial symmetry of its poles with the axes of radial symmetry of the poles of the stator 1 (potentially "dead" positions of the rotor) at the maximum rotational speed of the rotor 2, and by the sensitive element 20 of the position rotor 2 for the successful start of the electric motor. Permanent magnets 26 with alternating polarity are mounted on the magnetic circuit 27 of the rotor 2. The sensitive element 29, in addition to the above, allows the microcontroller 6 to determine the rotational speed of the rotor with an accuracy of 1 / n of its full revolution, where n is the number of poles.

Блок управления 4 предназначен для реализации управления коммутацией при приведении ротора в положение для успешного пуска, при пуске и в ходе работы многополюсного вентильного электродвигателя.The control unit 4 is designed to implement switching control when bringing the rotor into position for a successful start, during start-up and during operation of the multi-pole valve motor.

Мостовой коммутатор 5 предназначен для исполнения позиций коммутации по командам с блока управления 4.The bridge switch 5 is intended for the execution of switching positions by commands from the control unit 4.

Микроконтроллер 6 предназначен для: оценки готовности электродвигателя к пуску, задания (изменения) направления вращения, выдачи команды на пуск, управления разгоном, частотой вращения и интенсивностью торможения в ходе работы путем широтно-импульсной модуляции (ШИМ) выходных элементов блока управления 4, реализации реверса.Microcontroller 6 is designed to: assess the readiness of the electric motor to start, set (change) the direction of rotation, issue a start command, control acceleration, speed and braking intensity during operation by pulse-width modulation (PWM) of the output elements of control unit 4, implement reverse .

Анализ конфигураций, изображенных на фиг. 3 и фиг. 4, позволил сформулировать следующие принципы управления предлагаемым многополюсным вентильным электродвигателем:Analysis of the configurations shown in FIG. 3 and FIG. 4, allowed to formulate the following control principles of the proposed multi-pole valve electric motor:

1) Логические условия (см. позиции 30,32, 35, 37, фиг. 3 и 4) формирования позиций коммутации при приведении ротора в положение для успешного пуска:1) Logical conditions (see positions 30.32, 35, 37, Figs. 3 and 4) of the formation of the switching positions when the rotor is brought into position for a successful start:

2) Логические условия (см. остальные позиции на фиг. 3 и 4) формирования позиций коммутации при управлении пуском, разгоном и вращением:2) Logical conditions (see other positions in Figs. 3 and 4) of the formation of switching positions when controlling start, acceleration and rotation:

где х - логическая переменная, отображающая состояния выхода чувствительного элемента 18, у - логическая переменная, отображающая состояния выхода чувствительного элемента 19, z₁ - логическая переменная, отображающая состояния выхода чувствительного элемента 20, z₂ - логическая переменная, отображающая состояния выхода чувствительного элемента 21, u - логическая переменная, отображающая направления вращения «НВр», ν - логическая переменная, отображающая режим работы: приведение ротора в исходное для пуска положение (ν=0) или «Пуск» и «Работа» (ν=1). Значения логических переменных u и ν задаются микроконтроллером 6.where x is a logical variable that displays the output states of the sensor 18, y is a logical variable that displays the output states of the sensor 19, z ₁ is a logical variable that displays the output states of the sensor 20, z ₂ is a logical variable that displays the output states of the sensor 21 , u is a logical variable that displays the direction of rotation “HBP”, ν is a logical variable that displays the operating mode: bringing the rotor to the starting position for starting (ν = 0) or “Start” and “Work” (ν = 1). The values of the logical variables u and ν are set by the microcontroller 6.

Физика работы заявляемого многополюсного вентильного электродвигателя основана на силовом взаимодействии постоянных магнитов полюсов ротора и электромагнитов полюсов статора. Согласно формуле Максвелла величина силы тяги электромагнита прямо пропорциональна квадрату индукции электромагнитного поля и площади полюса, и обратно пропорциональна магнитной проницаемости. Эту зависимость адаптируем к силам притягивания разноименных и отталкивания одноименных полюсов постоянных магнитов ротора и электромагнитов полюсов статора следующим образом:The physics of the inventive multi-pole valve motor is based on the force interaction of the permanent magnets of the poles of the rotor and the electromagnets of the poles of the stator. According to Maxwell's formula, the magnitude of the electromagnet traction force is directly proportional to the square of the electromagnetic field induction and the area of the pole, and inversely proportional to the magnetic permeability. We adapt this dependence to the forces of attraction of the opposite and repulsive poles of the same name of the permanent magnets of the rotor and the electromagnets of the stator poles as follows:

где: F - значение силы, S - площадь полюса, µ - магнитная проницаемость, а k - коэффициент перекрытия площадей взаимодействующих полюсов.where: F is the value of the force, S is the area of the pole, μ is the magnetic permeability, and k is the coefficient of overlap of the areas of the interacting poles.

Направления сил примем одинаковыми с направлениями создаваемых полюсами магнитных потоков. Взаимодействие полюса ротора 1S с соседними полюсами статора иллюстрируется фиг. 5, на которой принадлежность к порождающим объектам отображается индексами при символах сил F, например: F_polА обозначает силу, порождаемую электромагнитом полюса А статора, a F_rot обозначает силу, порождаемую постоянным магнитом ротора 2.We take the directions of the forces the same with the directions of the magnetic flux created by the poles. The interaction of the rotor pole 1S with adjacent stator poles is illustrated in FIG. 5, on which belonging to the generating objects is displayed by indices with the symbols of the forces F, for example: F _polА denotes the force generated by the electromagnet of the stator pole A, and F _rot denotes the force generated by the permanent magnet of the rotor 2.

Величины сил полюсов статора 1 показаны меньше сил постоянных магнитов ротора 2 во избежание их перемагничивания в ходе работы. Значения сил в позициях 38 и 39 скорректированы с учетом коэффициентов перекрытия площадей постоянных магнитов ротора и полюсов статора. В позиции 38 коэффициент перекрытия полюса А статора и постоянного магнита 1S ротора составляет 0,67, а коэффициент перекрытия полюса D статора и постоянного магнита 1S ротора составляет 0,33 от значения 1,0 при полном совпадении осей радиальной симметрии взаимодействующих постоянных магнитов и полюсов. Конфигурации 39 характерны противоположные соотношения. Силовое взаимодействие между одним из постоянных магнитов ротора и соседними полюсами статора сопровождается векторными диаграммами, изображенными ниже упомянутых выше конфигураций.The magnitude of the forces of the poles of the stator 1 are shown less than the forces of the permanent magnets of the rotor 2 in order to avoid their magnetization reversal during operation. The values of forces at positions 38 and 39 are adjusted taking into account the coefficients of overlap of the areas of permanent rotor magnets and stator poles. At position 38, the overlap coefficient of the stator pole A and the rotor permanent magnet 1S is 0.67, and the overlap coefficient of the stator pole and the rotor permanent magnet 1S is 0.33 of 1.0 when the radial symmetry axes of the interacting permanent magnets and poles are completely identical. Configurations 39 are characterized by opposite ratios. The force interaction between one of the permanent magnets of the rotor and the adjacent poles of the stator is accompanied by vector diagrams depicted below the configurations mentioned above.

Из анализа векторных диаграмм следует, что при расположении постоянного магнита ротора между полюсами статора, обмотки которых находятся под током, и на обращенной к ротору стороне создают противоположно направленные магнитные потоки, на ротор действует пара сил F_вращ. Одна из сил в паре является следствием притяжения постоянного магнита ротора полюсом статора разноименной магнитной полярности, а другая - следствием отталкивания постоянного магнита ротора полюсом статора одноименной магнитной полярности. Векторы этих сил коллинеарны. Поэтому в создании момента вращения ротора эти силы равноправны.From the analysis of vector diagrams, it follows that when a permanent rotor magnet is located between the stator poles, whose windings are current, and oppositely directed magnetic fluxes are created on the side facing the rotor, a pair of F _rotational forces acts on the rotor. One of the forces in a pair is a consequence of the attraction of the permanent magnet of the rotor by the stator pole of opposite magnetic polarity, and the other is the result of the repulsion of the permanent magnet of the rotor by the stator pole of the same magnetic polarity. The vectors of these forces are collinear. Therefore, in creating the moment of rotation of the rotor, these forces are equal.

Направления действия сил F_вращ, знак создаваемого ими момента на роторе и, следовательно, направление его вращения определяются соотношением магнитных полярностей соседних к постоянным магнитам ротора полюсов статора.The directions of action of the forces F _rot , the sign of the moment created by them on the rotor and, therefore, the direction of its rotation are determined by the ratio of the magnetic polarities of the stator poles adjacent to the permanent magnets of the rotor.

Из перечисленного выше и чередующейся полярности постоянных магнитов на роторе следуют:From the above and the alternating polarity of the permanent magnets on the rotor, it follows:

- результативность расположения постоянных магнитов ротора по середине между полюсами статора для успешного пуска электродвигателя в любом из направлений вращения,- the effectiveness of the location of the permanent magnets of the rotor in the middle between the poles of the stator for the successful start of the motor in any direction of rotation,

- зависимость величины момента вращения на роторе, в том числе от количества постоянных магнитов на роторе, и результативность равенства количества постоянных магнитов на роторе количеству полюсов статора,- the dependence of the magnitude of the torque on the rotor, including the number of permanent magnets on the rotor, and the effectiveness of the equality of the number of permanent magnets on the rotor to the number of stator poles,

- зависимость направления вращения ротора от соотношения магнитных полярностей соседних (к постоянным магнитам ротора) полюсов статора,- the dependence of the direction of rotation of the rotor on the ratio of the magnetic polarities of the adjacent (to the permanent magnets of the rotor) stator poles,

- необходимость чередования магнитных полярностей полюсов статора,- the need for alternating magnetic polarities of the poles of the stator,

- возможность одновременного участия в создании момента вращения на роторе многополюсного вентильного электродвигателя всех полюсов статора,- the possibility of simultaneous participation in the creation of the moment of rotation on the rotor of a multi-pole valve electric motor of all the poles of the stator,

- достаточность двух позиций коммутации для управления работой предлагаемого вентильного электродвигателя,- the sufficiency of two switching positions to control the operation of the proposed valve motor,

- необходимость блокирования конфигураций, в которых оси радиальной симметрии постоянных магнитов ротора совпадают с осями радиальной симметрии полюсов статора разноименной магнитной полярности.- the need to block configurations in which the axes of radial symmetry of the permanent magnets of the rotor coincide with the axes of radial symmetry of the poles of the stator of opposite magnetic polarity.

Согласно вскрытым причинно-следственным связям изобретением предлагается следующее:According to the revealed causal relationships, the invention proposes the following:

- кратность четырем количества постоянных магнитов на роторе и их равенство количеству полюсов статора (возможности двухполюсной конструкции ограничены насыщением магнитопровода статора),- the multiplicity of four the number of permanent magnets on the rotor and their equality to the number of stator poles (the possibilities of a two-pole design are limited by the saturation of the stator magnetic circuit),

- попарно встречное включение обмоток соседних полюсов статора,- pairwise counter inclusion of the windings of the adjacent poles of the stator,

- блокирование конфигурации, в которой оси радиальной симметрии постоянных магнитов ротора совпадают с осями радиальной симметрии полюсов статора разноименной магнитной полярности, путем кратковременного снятия питания со всех обмоток полюсов статора,- blocking the configuration in which the axes of radial symmetry of the permanent magnets of the rotor coincide with the axes of radial symmetry of the poles of the stator of opposite magnetic polarity, by briefly removing power from all the windings of the poles of the stator,

- восстановление момента вращения на роторе после прохода им по инерции «мертвого» положения ротора путем перехода к альтернативной позиции коммутации.- restoration of the rotational moment on the rotor after it passes by inertia the “dead” position of the rotor by moving to an alternative switching position.

Функциональная схема четырехполюсного варианта многополюсного вентильного электродвигателя с последовательным соединением секций и обмоток полюсов статора представлена на фиг. 6. Первичный и вторичные источники питания на схеме не показаны. Для предметного описания работы предлагаемого многополюсного вентильного электродвигателя в блок управления 4 включены комбинационная схема 40 формирования позиций коммутации при приведении ротора в положение для успешного пуска, комбинационная схема 41 формирования позиций коммутации при управлении пуском, разгоном и вращением, а также элементы 42 и 43, обеспечивающие выдачу позиций коммутации на входы мостового коммутатора 5. Мостовой коммутатор 5 представлен выполненным на полевых транзисторах T1-Т4 с драйверами верхних и нижних плеч (ДВП и ДНП соответственно).A functional diagram of a four-pole version of a multi-pole valve motor with a series connection of sections and stator pole windings is shown in FIG. 6. Primary and secondary power supplies are not shown in the diagram. For a detailed description of the operation of the proposed multi-pole valve motor, the control unit 4 includes a combination circuit 40 for forming switching positions when the rotor is brought into a position for successful start, a combination circuit 41 for forming switching positions for controlling start, acceleration and rotation, as well as elements 42 and 43 providing the issuance of switching positions at the inputs of the bridge switch 5. The bridge switch 5 is presented performed on field transistors T1-T4 with drivers of the upper and lower shoulders (D VP and DNP, respectively).

Электродвигатель работает следующим образом. Пусть (см. фиг. 6) исходное положение ротора соответствует позиции 28 на фиг. 3. При подаче питания в датчике положения 3 активизируются чувствительные элементы 18, 19, 20 и 21 датчиков Холла (х=?, у=0, z₁=1, z₂=1), а в микроконтроллере 6 управление передается программе самоконтроля.The electric motor operates as follows. Let (see FIG. 6) the initial position of the rotor correspond to position 28 in FIG. 3. When power is applied to the position sensor 3, the sensing elements 18, 19, 20 and 21 of the Hall sensors are activated (x =?, Y = 0, z ₁ = 1, z ₂ = 1), and control is transferred to the self-monitoring program in microcontroller 6.

После успешного завершения микроконтроллером программы самоконтроля управление передается рабочей программе (РП). РП (см. фиг. 7) формирует направление вращения (u=1, например), режим работы (ν=0). По значению ν=0 комбинационная схема 40 определяет позицию коммутации для приведения ротора в положение для успешного пуска электродвигателя. В результате на верхнем по схеме выходе комбинационной схемы 40 появляется уровень логической единицы, который через верхний по схеме логический элемент 42 поступает на верхний по схеме элемент 43, подготавливая его к работе. РП опрашивает значение переменной z₁ (уровень сигнала «Готов»). Поскольку ротор не находится в положении для успешного пуска (z₁=1), то РП выдает на вторые входы элементов 43 сигнал ШИМ со скважностью, обеспечивающей среднее значение тока в обмотке статора необходимого для устойчивого вращения ротора, и ожидает доклада о готовности к пуску (z₁=0). Сигнал ШИМ через верхний по схеме элемент 43 проходит на входы драйверов транзисторов Т1 и Т4 мостового коммутатора 5, транзисторы открываются. При этом выход коммутатора 5 подключен к обмотке статора так, что ток в обмотках полюсов создает на сторонах, обращенных к ротору, магнитную полярность N полюсов А и С и магнитную полярность S полюсов В и D. Одноименность магнитных полярностей всех противостоящих пар «постоянный магнит ротора - полюс статора» приводит к неустойчивости, в результате которой ротор изменяет свое положение. Пусть движение началось в направлении, соответствующем позиции 29 на фиг. 3. Движение в этом направлении (см. фиг. 8) приводит ротор в положение для успешного пуска, соответствующее позиции 30 на Фиг. 3. В результате значением z₁=0 дезактивируется комбинационная схема 40, изменяется на 0 состояние верхнего по схеме ее выхода, закрываются транзисторы Т1 и Т4, отключая обмотку статора от источника питания. Полюса перестают создавать магнитное поле, а микроконтроллер значением z₁=0 оповещается о готовности к успешному пуску.After the microcontroller successfully completes the self-control program, control is transferred to the work program (RP). RP (see Fig. 7) forms the direction of rotation (u = 1, for example), the operating mode (ν = 0). By the value of ν = 0, the combinational circuit 40 determines the switching position for bringing the rotor into position for the successful start of the electric motor. As a result, the logic unit level appears at the circuit top output of the combinational circuit 40, which, through the circuit top logic 42, enters the circuit top element 43, preparing it for operation. RP interrogates the value of the variable z ₁ (signal level "Ready"). Since the rotor is not in the position for a successful start (z ₁ = 1), the RP gives the second inputs of the elements 43 a PWM signal with a duty cycle that provides the average value of the current in the stator winding necessary for stable rotation of the rotor, and awaits a report on readiness for start ( z ₁ = 0). The PWM signal through the upper element in the circuit 43 passes to the inputs of the drivers of transistors T1 and T4 of the bridge switch 5, the transistors open. In this case, the output of the switch 5 is connected to the stator winding so that the current in the pole windings creates on the sides facing the rotor the magnetic polarity of N poles A and C and the magnetic polarity S of poles B and D. The magnetic polarity of all opposing pairs of the same name "permanent rotor magnet - stator pole ”leads to instability, as a result of which the rotor changes its position. Let the movement begin in the direction corresponding to position 29 in FIG. 3. Movement in this direction (see FIG. 8) brings the rotor to the position for successful start, corresponding to position 30 in FIG. 3. As a result, the value of z ₁ = 0 deactivates the combination circuit 40, changes to 0 the state of the upper circuit according to its output circuit, transistors T1 and T4 are closed, disconnecting the stator winding from the power source. The poles cease to create a magnetic field, and the microcontroller with a value of z ₁ = 0 is notified that it is ready for a successful start.

РП, получив сигнал готовности к пуску, подает команду «Пуск», меняя уровень сигнала «Работа» (ν=1). В результате активируется комбинационная схема 41 блока управления 4 (см. фиг. 9), на нижнем по схеме ее выходе появляется уровень логической единицы, который поступает на нижний по схеме элемент 42, с его выхода - на нижний по схеме элемент 43, на его выходе появляется сигнал ШИМ, который проходит на входы драйверов транзисторов Т2 и Т3 мостового коммутатора 5, транзисторы открываются. В обмотке статора возникает периодический ток, среднее значение которого создает на сторонах, обращенных к ротору, магнитные полярности S полюсов А и С и магнитные полярности N полюсов В и D. За счет сил притяжения всех разноименных и отталкивания всех одноименных полюсов ротора на нем возникает момент правого вращения, который (см. фиг. 10) ведет ротор к «мертвому» положению. Однако отрицательные последствия «мертвого» положения ротора на технические характеристики электродвигателя и его работоспособность в целом значением у=0 блокируется путем закрытия транзисторов Т2 и Т3. Обмотка статора отключается от источника питания, полюса перестают создавать магнитное поле и ротор продолжает движение по инерции.RP, having received a signal of readiness for launch, sends a “Start” command, changing the signal level “Work” (ν = 1). As a result, the combinational circuit 41 of the control unit 4 is activated (see Fig. 9), at the lower output of the circuit, the level of the logical unit appears, which goes to the lower circuit 42, from its output to the lower circuit 43, to its the PWM signal appears, which passes to the inputs of the drivers of transistors T2 and T3 of the bridge switch 5, the transistors open. A periodic current arises in the stator winding, the average value of which creates on the sides facing the rotor magnetic poles S of poles A and C and magnetic poles of N poles B and D. Due to the attractive forces of all unlike poles and repulsion of all poles of the same rotor, a moment arises on it right rotation, which (see Fig. 10) leads the rotor to the "dead" position. However, the negative consequences of the “dead” position of the rotor on the technical characteristics of the electric motor and its operability as a whole with a value of y = 0 are blocked by closing transistors T2 and T3. The stator winding is disconnected from the power source, the poles cease to create a magnetic field and the rotor continues to move by inertia.

После прохода ротором «мертвого» положения (см. фиг. 11) значения х=1 и u=1 порождают 1 на верхнем по схеме выходе комбинационной схемы 41, открываются транзисторы Т1 и Т4, в результате чего на обращенных к ротору сторонах полюсов А и С статора устанавливаются магнитные полярности N, а на обращенных к ротору сторонах полюсов В и D - магнитные полярности S, обеспечивая восстановление на роторе момента вращения того же знака, что и ранее. В дальнейшем описанный выше цикл управления вращением повторяется.After the rotor passes the “dead” position (see Fig. 11), the values x = 1 and u = 1 generate 1 at the top output of the combinational circuit 41, transistors T1 and T4 open, as a result of which, on the sides of the poles A and The magnetic polarity N is installed from the stator, and the magnetic polarities S are installed on the sides of the poles B and D facing the rotor, which ensures the restoration of the rotational moment of the same sign as before. Subsequently, the rotation control cycle described above is repeated.

Одновременное использование при управлении вращением обмоток всех полюсов статора приводит, в сравнении с прототипом, к увеличению момента вращения на роторе.The simultaneous use in controlling the rotation of the windings of all the poles of the stator leads, in comparison with the prototype, to increase the torque on the rotor.

Реализация процессов перекоммутации и блокирования «мертвых» положений ротора аппаратурным способом способствует улучшению динамических характеристик предлагаемого вентильного электродвигателя.The implementation of the processes of switching and blocking the "dead" positions of the rotor in the hardware way helps to improve the dynamic characteristics of the proposed valve motor.

Частота вращения ротора определяется нагрузкой и скважностью сигнала ШИМ.The rotor speed is determined by the load and duty cycle of the PWM signal.

Диапазон изменения частоты вращения сверху ограничивается нагрузкой, а снизу - сочетанием момента инерции ротора с межкоммутационным периодом (временем, в течение которого при вращении ротора по инерции происходит смена позиций коммутации).The range of variation of the rotational speed from above is limited by the load, and from the bottom by the combination of the rotor inertia moment with the inter-switching period (the time during which the switching positions change when the rotor rotates by inertia).

Предлагаемый многополюсный вентильный электродвигатель может быть выполнен как по схеме «ротор внутри статора», так и по схеме «статор внутри ротора», что характерно для приводов транспортных средств.The proposed multi-pole valve motor can be performed both according to the “rotor inside the stator” scheme, and according to the “stator inside the rotor” scheme, which is typical for vehicle drives.

Техническими результатами, достигаемыми при использовании предлагаемого изобретения, являются: повышение надежности пуска электродвигателя в любом из задаваемых направлений вращения путем принудительной выставки ротора в положение, в котором оси радиальной симметрии его постоянных магнитов расположены по середине между полюсами статора; увеличение момента вращения на роторе путем привлечения к его созданию всех полюсов статора и блокирования мертвых положений ротора; улучшение динамических характеристик электродвигателя путем аппаратурной реализации процесса коммутации питания обмотки статора; улучшение технологичности изготовления путем разработки нескольких схем соединения секций в обмотках полюсов и самих обмоток полюсов, позволяющих в рамках одной конструкции изготавливать типоряд вентильных электродвигателей с питанием от источников постоянного тока с различным напряжением, а также расширение области применения предлагаемого вентильного электродвигателя за счет расширения его функциональных возможностей реализацией режимов торможения и реверса.The technical results achieved by using the present invention are: improving the reliability of starting the electric motor in any of the specified directions of rotation by forcing the rotor to a position in which the axis of radial symmetry of its permanent magnets are located in the middle between the poles of the stator; increasing the rotational moment on the rotor by attracting to its creation all the stator poles and blocking the dead positions of the rotor; improvement of the dynamic characteristics of the electric motor through hardware implementation of the process of switching the power supply of the stator winding; improving the manufacturability of manufacturing by developing several schemes for connecting sections in the pole windings and the pole windings themselves, allowing within the same design to produce a series of valve electric motors powered by DC sources with different voltages, as well as expanding the scope of the proposed valve electric motor by expanding its functionality the implementation of braking and reverse modes.

Изобретение позволяет:The invention allows:

1) Повысить вероятность успешного пуска в любом из заданных направлений вращения.1) Increase the likelihood of a successful start in any of the given directions of rotation.

2) Осуществлять плавный разгон ротора (форсированный разгон не исключается).2) Carry out smooth acceleration of the rotor (forced acceleration is not excluded).

3) Стабилизировать частоту вращения ротора путем формирования микроконтроллером скважности ШИМ по результатам сравнения частоты сигнала по входу «F=4n» с заданным значением.3) Stabilize the rotor speed by forming a PWM duty cycle by the microcontroller according to the results of comparing the signal frequency at the input “F = 4n” with a given value.

4) Выполнять торможение ротора с различной интенсивностью путем изменения в ходе работы электродвигателя позиций коммутации на противоположные и изменения скважности сигнала ШИМ.4) Perform rotor braking with different intensities by changing the switching positions to the opposite during the operation of the electric motor and changing the duty cycle of the PWM signal.

5) Осуществлять реверс электродвигателя.5) Reverse the electric motor.

6) Расширить область применения вентильного электродвигателя за счет реализации дополнительных функциональных возможностей.6) To expand the scope of the valve motor due to the implementation of additional functionality.

7) Использовать при проектировании и в производстве подходящих размеров магнитопроводы статоров серийно выпускаемых синхронных и асинхронных электрических машин, а также унифицировать технологию изготовления вентильных электродвигателей, рассчитанных на питание от сетей (источников) постоянного тока с различным напряжением.7) To use in the design and production of suitable sizes the stator magnetic circuits of commercially available synchronous and asynchronous electric machines, as well as to unify the manufacturing technology of valve motors designed for power from DC networks (sources) with different voltages.

Источники информацииInformation sources

1. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока автоматических устройств. - М. - Л.: Наука, 1966. - 122 с.1. Ovchinnikov I.E., Lebedev N.I. Contactless DC motors of automatic devices. - M. - L .: Nauka, 1966 .-- 122 p.

2. Хрущев В.В. Электрические машины систем автоматики: Учебник для вузов. - 2-изд., перераб. и доп. - Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. Отд-ние, 1985 - 368 с, ил.2. Khrushchev V.V. Electric machines of automation systems: Textbook for high schools. - 2-ed., Revised. and add. - L .: Energoatomizdat. Leningra. Separation, 1985 - 368 s, ill.

3. Патент РФ №2453968 С2, опубл. 20.06.2012.3. RF patent No. 2453968 C2, publ. 06/20/2012.

4. Патент РФ №2423775 С1, опубл. 10.07.2011.4. RF patent No. 2423775 C1, publ. 07/10/2011.

5. Патент РФ №2153757 С1, опубл. 27.07.2000.5. RF patent No. 2153757 C1, publ. 07/27/2000.

Claims

A multi-pole valve motor containing a rotor with an even number of permanent magnets mounted evenly on its periphery with alternating polarity, a stator with electromagnets that provide torque by interacting with the permanent magnets of the rotor, a rotor position sensor and means for switching electromagnet power, characterized in that in the system a microcontroller is introduced to control the electric motor; the means of switching over the power supply of the electromagnets is made in the form of a bridge half Vodnikova switch; the electromagnet windings are made in bulk, multi-section with laying sections in the grooves of the stator magnetic circuit with the formation of its poles, while the number of poles on the rotor is a multiple of 4 and equal to the number of poles on the stator; sections of the pole windings are connected according to the same type (sequentially, in parallel, or a combination of the above methods); the pole windings are also connected in the same way (using one of the methods mentioned above) with the formation of a stator winding, in which the windings of adjacent poles are connected in pairs in opposite directions; the rotor position sensor is made on four digital Hall sensors, the sensitive elements of which are mounted on the stator in accordance with the radial axis of symmetry of its poles, and the driving elements on the axis of rotation of the rotor in accordance with the radial axis of symmetry of permanent magnets, while one sensor master element is configured to one of its sensitive elements of two switching positions when bringing the rotor into position for a successful start, and the other of two switching positions when operating an electric motor While eating, another driving element of the rotor position sensor is made with the possibility of determining one of its sensitive elements of coincidence during rotation of the axes of radial symmetry of the permanent magnets of the rotor and stator poles, and the other of the position of the rotor, which ensures the successful start of the motor in any direction of rotation, the output of the rotor position sensor connected to the input of the control unit, one output of which is connected to the input of the microcontroller, the output of which is connected to another input of the control unit; the other output of the control unit is connected to the control input of the bridge switch, one output diagonal of which is connected to the power source, and the other to the stator windings.