На рис. 3.61 представлений ескіз конструкції типового вентильного двигуна постійного струму [22].

Така конструкція дозволяє зменшити габарити двигуна і зробити його плоским. Широко застосовується в відеомагнітофонах, відеоплеєра та іншої малогабаритної апаратури. Крутний момент в двигуні створюється в результаті взаємодії магнітного потоку в проміжку між полюсами магніту ротора і підставою статора з провідниками обмотки, по яких протікає електричний струм. Управління комутацією котушок обмотки статора залежно від положення полюсів магніту ротора здійснюється спеціальною схемою (драйвером) за сигналами датчиків положення ротора.

Рис. 3.61. Вентильний двигун постійного струму

На практиці знайшли застосування двох трифазні двигуни. У таких двигунах магніт ротора має, як правило, від 6 до 8 полюсів. Сам магніт виготовляють з магнітотвердих матеріалів на основі порошку фериту різних металів. Котушки кожної фази мають багатошарову намотування з числом витків від 60 до 100. Котушки статора після намотування просочують лаком, отримуючи монолітну бескаркасную обмотку, і приклеюють її до друкованої плати, розташованої на підставі двигуна. Велика кількість котушок статора, як і полюсів магніту ротора, сприяє рівномірності швидкості обертання. Однак, найбільш широке поширення отримали вентильні двигуни постійного струму з невеликим числом котушок, так як їх збільшення призводить до ускладнення конструкції двигуна і мікросхеми драйвера. Структурна схема мікросхеми драйвера вентильного двигуна наведена на рис. 3.62.

Датчики положення ротора (ДПР) 2, 3, 4 служать для створення сигналів, що несуть інформацію про положення ротора щодо обмоток статора. Залежно від конструкції двигуна кількість ДПР може мінятися від 2 до 3-х. За сигналами цих датчиків комутатор 1 виробляє сигнали управління, що надходять в обмотку статора. Найбільшого поширення в даний час отримали ДПР на основі перетворювачів Холла. ДПР розташовуються в безпосередній близькості від магніту ротора, часто прямо всередині котушок статора.

Рис. 3.62. Структурна схема мікросхеми драйвера управління вентильним електродвигуном постійного струму: 1 – електронний комутатор і логічна схема; 2, 3, 4 – датчики положення ротора (датчики Холла); 5, 6, 7 – підсилювачі сигналів датчика положення ротора; 8, 9, 10 – вихідні підсилювачі потужності; 11 – вентильний двигун

Електронний комутатор підсилює і обробляє сигнали з ДПР і комутує по сигналах ДПР і сигналам управління струми в обмотках статора в задані моменти часу і в заданій послідовності.

Типовий приклад мікросхеми управління вентильними двигунами

Вітчизняна мікросхема 1L33035N [23] містить у своєму складі складний цифровий блок і реалізує повний алгоритм управління вентильним (безконтактним) електродвигуном з датчиками Холла положення ротора. Мікросхема формує сигнали управління для верхніх і нижніх потужних транзисторів трьох півмилі, що регулюють струм в обмотках двигуна. Потужність електродвигунів, керованих цими мікросхемами, визначається допустимими струмами зовнішніх потужних силових елементів і може досягати декількох кіловат.

Склад ІМС:

– Декодер положення ротора для здійснення необхідної комутації фаз двигуна;

– Термостабілізовані джерело опорної напруги, який здійснює харчування датчика положення ротора;

Генератор з програмованої частотою коливань (від 22 до 28 кГц);

– ШІМ компаратор;

– Три верхніх і три нижніх драйвера для управління зовнішніми потужними MOSFET.

Функції ІМС IL33035N:

– Вибір напрямку обертання вентильного двигуна;

– Аналогове завдання швидкості обертання двигуна;

– Сигналізація несправності.

Захисту:

– Температурний захист;

– Блокування виходів при зниженій напрузі живлення;

– Обмеження струму на кожному періоді.

Джерело: Білоус О.І., Єфименко С.А., Турцевич А.С., Напівпровідникова силова електроніка, Москва: Техносфера, 2013. – 216 с. + 12 с. кол. вкл.