RU201726U1

RU201726U1 - SPHERICAL ELECTRIC MOTOR WITH ROTOR CONTROL AND DISPLACEMENT CONTROL SYSTEM

Info

Publication number: RU201726U1
Application number: RU2020117552U
Authority: RU
Inventors: Руслан Рустемович Уразбахтин
Original assignee: Руслан Рустемович Уразбахтин
Priority date: 2020-05-18
Filing date: 2020-05-18
Publication date: 2020-12-29

Abstract

Использование: область электрических машин, конкретнее - область многокоординатных электрических двигателей, которые могут применяться в качестве приводов мехатронных протезов суставов, манипуляторах, приводах для инструмента.Технический результат: снижение массогабаритных показателей электродвигателя со сферическим ротором, за счет применения постоянных магнитов на роторе.Сущность полезной модели: сферический электродвигатель с системой управления и контроля положения ротора, содержащий сферический ротор, фазные обмотки, постоянные магниты ротора, постоянный кольцевой магнит, крепления для постоянного кольцевого магнита, каркас, датчики положения ротора и систему управления и контроля положения ротора.Usage: the field of electrical machines, more specifically - the field of multi-axis electric motors, which can be used as drives for mechatronic joint prostheses, manipulators, drives for tools. Technical result: reducing the weight and dimensions of an electric motor with a spherical rotor, due to the use of permanent magnets on the rotor. models: a spherical electric motor with a rotor position control and monitoring system, containing a spherical rotor, phase windings, permanent rotor magnets, a permanent ring magnet, mounts for a permanent ring magnet, frame, rotor position sensors and a rotor position control and monitoring system.

Description

Полезная модель относится к области электрических машин, конкретнее к области многокоординатных электрических двигателей, которые могут применяться в качестве приводов мехатронных протезов суставов, манипуляторах, приводах для инструмента.The utility model relates to the field of electrical machines, more specifically to the field of multi-axis electric motors, which can be used as drives for mechatronic joint prostheses, manipulators, and drives for tools.

Известен магнитосферический гироскоп, предназначенный для использования в качестве двухосного инерциального блока. Гироскоп содержит сферический ротор, двухкоординатные датчики угла и момента, верхний и нижний статоры подвеса ротора с электромагнитными обмотками, резонансные конденсаторы и диодные демпфирующие мосты. Мосты последовательно соединены с электромагнитными обмотками. Гироскоп дополнительно содержит блок выработки составляющих ускорения и электродвигатель. Сферический ротор снабжен токопроводящим пояском. В диагонали диодных демпфирующих мостов включены корректирующие контуры. Блок выработки составляющих ускорения включает сумматоры и усилители-преобразователи. Входы сумматоров подключены параллельно входам корректирующих контуров попарно для каждой из четырех осей подвеса ротора. Входы первого усилителя-преобразователя соединены с выходами первого и третьего сумматоров, входы второго усилителя-преобразователя с выходами второго и четвертого сумматоров, выходы третьего усилителя-преобразователя с выходами всех четырех сумматоров [патент РФ №2126135, G01C 19/24, 10.02.1999].Known magnetospherical gyroscope, intended for use as a biaxial inertial unit. The gyroscope contains a spherical rotor, two-dimensional angle and torque sensors, upper and lower stators of the rotor suspension with electromagnetic windings, resonant capacitors and diode damping bridges. The bridges are connected in series with electromagnetic windings. The gyroscope additionally contains a unit for generating acceleration components and an electric motor. The spherical rotor is equipped with a conductive belt. Corrective circuits are included in the diagonals of the diode damping bridges. The block for generating acceleration components includes adders and amplifiers-converters. The inputs of the adders are connected parallel to the inputs of the correcting circuits in pairs for each of the four axes of the rotor suspension. The inputs of the first amplifier-converter are connected to the outputs of the first and third adders, the inputs of the second amplifier-converter with the outputs of the second and fourth adders, the outputs of the third amplifier-converter with the outputs of all four adders [RF patent No. 2126135, G01C 19/24, 10.02.1999] ...

Недостатками аналога являются высокая масса, возможность применения устройства только в отслеживающих системах, невозможность придания движения сферическому ротору за счет внешнего магнитного поля, невысокая надежность за счет применения сложной многокомпонентной системы управления.The disadvantages of the analog are high weight, the possibility of using the device only in tracking systems, the impossibility of imparting motion to a spherical rotor due to an external magnetic field, low reliability due to the use of a complex multicomponent control system.

Известен многокоординатный шаговый электродвигатель, содержащий неподвижный плоский зубчатый индуктор и подвижные якоря с зубчатыми магнитопроводами и фазными обмотками управления, укрепленные в общем корпусе с возможностью поворота вокруг оси, перпендикулярной плоскости индуктора, якоря которого снабжены двумя группами магнитопроводов, симметрично расположенных относительно осей вращения якорей, причем направления нарезки зубцовых групп магнитопроводов взаимно перпендикулярны [патент СССР №1119131, H02K 41/02, 24.07.1983].Known multi-axis stepping motor containing a stationary flat gear inductor and movable armatures with gear magnetic circuits and phase control windings, reinforced in a common housing with the ability to rotate around an axis perpendicular to the plane of the inductor, the armatures of which are equipped with two groups of magnetic circuits, symmetrically located relative to the axes of rotation of the armatures, and the directions of cutting of the toothed groups of magnetic circuits are mutually perpendicular [USSR patent No. 1119131, H02K 41/02, 07.24.1983].

Недостатками аналога являются высокие массогабаритные показатели за счет применения двух групп магнитопроводов, невозможность обеспечения плавного перемещения ротора, сложность производства и сборки.The disadvantages of the analog are high weight and dimensions due to the use of two groups of magnetic circuits, the impossibility of ensuring smooth movement of the rotor, the complexity of production and assembly.

Ближайшим аналогом заявляемой полезной модели является асинхронный электродвигатель со сферическим полым короткозамкнутым ротором, содержащий корпус, гладкий полый сферический ротор с покрытием и бесконтактным подвесом, дуговые статоры по трем координатам с трехфазными обмотками возбуждения. Дополнительно введены датчики момента, источники света, сравнивающие элементы, задатчики момента, расширяющие элементы, источники питания и световоды, выходы которых обращены к поверхности ротора, а входы соединены с источниками света. Статоры двигателя крепятся к корпусу через датчики момента, выходы которых соединены с первыми входами сравнивающих элементов, вторые входы которых связаны с задатчиками моментов, а выходы регулирующих элементов связаны с источниками света. Использование в асинхронном двигателе фоторезистивного покрытия ротора, источников света, световодов, расположенных в межпакетных пространствах дуговых статоров, позволяет расширить применение двигателя путем регулирования частоты вращения изменением активного сопротивления активного короткозамкнутого ротора.The closest analogue of the claimed utility model is an asynchronous electric motor with a spherical hollow squirrel-cage rotor, containing a housing, a smooth hollow spherical rotor with a coating and a contactless suspension, arc stators in three coordinates with three-phase excitation windings. Additionally introduced are torque sensors, light sources that compare elements, torque generators, expanding elements, power sources and light guides, the outputs of which face the rotor surface, and the inputs are connected to the light sources. The motor stators are attached to the body through torque sensors, the outputs of which are connected to the first inputs of the comparison elements, the second inputs of which are connected to the torque generators, and the outputs of the regulating elements are connected to the light sources. The use of a photoresistive rotor coating, light sources, light guides located in the interpacket spaces of the arc stators in an asynchronous motor makes it possible to expand the application of the motor by adjusting the rotation frequency by changing the active resistance of the active squirrel cage rotor.

Недостатком ближайшего аналога являются высокие массогабаритные показатели за счет наличия дуговых статоров по трем координатам, невысокая надежность и невысокое быстродействие за счет применения сложной многокомпонентной системы управления.The disadvantages of the closest analogue are high weight and dimensions due to the presence of arc stators in three coordinates, low reliability and low speed due to the use of a complex multicomponent control system.

Задача полезной модели - снижение массогабаритных показателей электродвигателя со сферическим ротором, за счет применения постоянных магнитов на роторе.The task of the utility model is to reduce the weight and dimensions of an electric motor with a spherical rotor due to the use of permanent magnets on the rotor.

Технический результат предлагаемого сферического электродвигателя с системой управления и контроля ротора - повышение быстродействия электродвигателя со сферическим ротором.The technical result of the proposed spherical electric motor with a rotor control and monitoring system is to increase the speed of an electric motor with a spherical rotor.

Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что сферический электродвигатель, содержащий сферический ротор и фазные обмотки, в отличие от прототипа содержит постоянные магниты ротора, постоянный кольцевой магнит, крепления для постоянного кольцевого магнита, каркас, датчики положения ротора и систему управления и контроля положения ротора.The problem is solved, and the technical result is achieved by the fact that a spherical electric motor containing a spherical rotor and phase windings, unlike the prototype, contains permanent rotor magnets, a permanent ring magnet, mounts for a permanent ring magnet, a frame, rotor position sensors and a control and monitoring system rotor position.

Сущность устройства поясняется чертежами, на которых представлен сферический электродвигатель с системой управления и контроля положения ротора. На фиг. 1 представлен общий вид сферического электродвигателя с системой управления и контроля ротора. На фиг. 2 представлена схема намагниченности постоянных магнитов ротора. На фиг. 3 представлено расположение датчиков положения ротора. На фиг. 4 представлена блок-схема системы управления и контроля положения ротора.The essence of the device is illustrated by drawings, which show a spherical electric motor with a control and monitoring system for the rotor position. FIG. 1 shows a general view of a spherical electric motor with a rotor control and monitoring system. FIG. 2 shows a diagram of the magnetization of the permanent magnets of the rotor. FIG. 3 shows the location of the rotor position sensors. FIG. 4 shows a block diagram of the rotor position control and monitoring system.

Сферический электродвигатель с системой управления и контроля положения ротора состоит из ротора 1, постоянных магнитов 2, механически прикрепленных к ротору 1, постоянного кольцевого магнита 3, трех креплений для постоянного кольцевого магнита 4, трех каркасов электромагнитов 5, механически соединенных с постоянным кольцевым магнитом 3 посредством креплений для постоянного кольцевого магнита 4, трех фазных обмоток 6, механически закрепленных на трех каркасах электромагнитов 5, каркаса 7, механически прикрепленного к трем каркасам электромагнитов 5, трех датчиков положения ротора 8, механически прикрепленных к креплениям для постоянного кольцевого магнита 4, системы управления и контроля положения ротора 9, электрически соединенной с трехфазными обмотками 6 и датчиками положения ротора 8 (фиг. 1, фиг. 2, фиг. 3). Система управления и контроля положения ротора в свою очередь состоит из шунтов 10, преобразователя напряжения 11, драйвера микроконтроллера 12, микроконтроллера 13, трех силовых частей 14, усилителей сигналов от датчиков положения ротора 15, драйверов силовой части 16, усилителей сигналов 17, электрически связанных между собой (фиг. 4).A spherical electric motor with a control and monitoring system for the rotor position consists of a rotor 1, permanent magnets 2 mechanically attached to the rotor 1, a permanent ring magnet 3, three mountings for a permanent ring magnet 4, three frames of electromagnets 5 mechanically connected to a permanent ring magnet 3 by fastenings for a permanent ring magnet 4, three phase windings 6, mechanically fixed on three frames of electromagnets 5, frame 7 mechanically attached to three frames of electromagnets 5, three rotor position sensors 8, mechanically attached to fasteners for a permanent ring magnet 4, control system and monitoring the position of the rotor 9, electrically connected to three-phase windings 6 and rotor position sensors 8 (Fig. 1, Fig. 2, Fig. 3). The control and monitoring system of the rotor position, in turn, consists of shunts 10, a voltage converter 11, a microcontroller driver 12, a microcontroller 13, three power units 14, signal amplifiers from rotor position sensors 15, drivers of a power unit 16, signal amplifiers 17, electrically connected between itself (Fig. 4).

Ротор 1 механически соединен с шестью постоянными магнитами 2. Ротор 1 выполнен из немагнитопроводящего материала. Пары постоянных магнитов 2, расположенные диаметрально противоположно друг другу, намагничены как показано на фиг. 2 (слева - вид спереди; справа - вид сзади). Постоянный кольцевой магнит 3 механически соединен с тремя каркасами электромагнитов 5 посредством трех креплений для постоянного кольцевого магнита 4. На каждом из трех каркасов электромагнитов 5 механически закреплены три фазные обмотки 6. Крепления для постоянного кольцевого магнита 4 выполнены из немагнитопроводящего материала. Каркасы электромагнитов 5 выполнены из неэлектропроводящего материала. Три каркаса электромагнитов 5 и закрепленные на каждом из них фазные обмотки 6 находятся в защитном корпусе из неэлектропроводящего материала. Три каркаса электромагнитов 5 с закрепленными на каждом из них фазными обмотками 6 механически прикреплены к каркасу 7. Каркас 7 выполнен из неэлектропроводящего материала. Три каркаса электромагнитов 5 с закрепленными на каждом из них фазными обмотками 6 расположены в вершинах правильного треугольника, вписанного в наружную окружность постоянного кольцевого магнита 3. Три датчика положения ротора 8 механически прикреплены к креплениям для постоянного кольцевого магнита 4. Датчики положения ротора 8 расположены в вершинах правильного треугольника, вписанного в наружную окружность постоянного кольцевого магнита 3. Три фазные обмотки 6 и три датчика положения ротора 8 электрически связаны с системой управления и контроля положения ротора 9. Система управления и контроля положения ротора содержит в себе три симметричные части, каждая из которых включает в себя одну из трех фазных обмоток 6 и один датчик положения ротора 8. С каждой из трех фазных обмоток 6 электрически соединен шунт 10. Три фазные обмотки 6 электрически соединены с преобразователем напряжения 11. Драйвер микроконтроллера 12 электрически соединен с микроконтроллером 13. Каждая из трех силовых частей 14 электрически соединена с одной из трех фазных обмоток 6. Каждый из датчиков положения ротора 8 электрически соединен с одним из усилителей сигналов от датчиков положения ротора 15. Каждая из силовых частей 14 электрически соединена с одним из драйверов силовой части 16. Каждый из трех шунтов 10 электрически соединен с одним из усилителей 17. Усилители сигналов от датчиков положения ротора 15, драйверы силовых частей 16 и усилители 17 электрически соединены с микроконтроллером 13.The rotor 1 is mechanically connected to six permanent magnets 2. The rotor 1 is made of non-magnetically conductive material. Pairs of permanent magnets 2, located diametrically opposite to each other, are magnetized as shown in FIG. 2 (left - front view; right - back view). The permanent ring magnet 3 is mechanically connected to the three frames of the electromagnets 5 by means of three mounts for the permanent ring magnet 4. Three phase windings are mechanically fixed on each of the three frames of the electromagnets 5. The mounts for the permanent ring magnet 4 are made of non-magnetically conductive material. The frames of the electromagnets 5 are made of non-conductive material. Three frames of electromagnets 5 and phase windings 6 fixed on each of them are in a protective case made of non-conductive material. Three frames of electromagnets 5 with phase windings 6 fixed on each of them are mechanically attached to the frame 7. The frame 7 is made of non-conductive material. Three frames of electromagnets 5 with phase windings 6 fixed on each of them are located at the vertices of a regular triangle inscribed in the outer circumference of a permanent ring magnet 3. Three rotor position sensors 8 are mechanically attached to fasteners for a permanent ring magnet 4. Rotor position sensors 8 are located at the vertices a regular triangle inscribed in the outer circumference of a permanent ring magnet 3. Three phase windings 6 and three rotor position sensors 8 are electrically connected to the rotor position control and monitoring system 9. The rotor position control and monitoring system contains three symmetrical parts, each of which includes into itself one of three phase windings 6 and one rotor position sensor 8. A shunt 10 is electrically connected to each of the three phase windings 6. Three phase windings 6 are electrically connected to the voltage converter 11. The driver of the microcontroller 12 is electrically connected to the microcontroller 13. Each of the three power parts 14 is electrically connected to one of the three phase windings 6. Each of the rotor position sensors 8 is electrically connected to one of the signal amplifiers from the rotor position sensors 15. Each of the power parts 14 is electrically connected to one of the drivers of the power part 16. Each of the three shunts 10 is electrically connected to one of the amplifiers 17. The signal amplifiers from the rotor position sensors 15, the drivers of the power parts 16 and the amplifiers 17 are electrically connected to the microcontroller 13.

Сферический электродвигатель с системой управления и контроля положения ротора функционирует следующим образом. Между постоянным кольцевым магнитом 3 и постоянным магнитами 2 ротора 1 есть постоянная составляющая магнитного поля, за счет которой ротор 1 с постоянными магнитами 2 не притягивается к постоянному кольцевому магниту 3. Постоянная составляющая магнитного поля между постоянным магнитами 2 и постоянным кольцевым магнитом 3 участвует в образовании общего магнитного поля, за счет которого ротор 1 с постоянными магнитами 2 левитирует над постоянным кольцевым магнитом 3. На три фазные обмотки 6 подается постоянное напряжение через преобразователь напряжения 11. Преобразователь напряжения 11 преобразует переменное напряжение, получаемое от сети, в постоянное напряжение для питания трех фазных обмоток 6. В результате этого образуется магнитное поле от трех фазных обмоток 6, которое взаимодействует с магнитным полем постоянных магнитов 2 ротора 1. Магнитное поле от трех фазных обмоток 6 является стабилизирующим полем. В результате суммарного воздействия магнитного поля постоянного кольцевого магнита 3 и магнитного поля от трех фазных обмоток 6 на постоянные магниты 2 ротора 1 ротор 1 с постоянными магнитами 2 левитирует над постоянным кольцевым магнитом статора 3. Шунтами 10 совместно с микроконтроллером 13 измеряется ток трех фазных обмоток 6. Драйвер микроконтроллера 12 создает сигнал для работы микроконтроллера 13 от сети. Питание подводится отдельно к преобразователю напряжения 11, отдельно к драйверу микроконтроллера 12, микроконтроллеру 13 и драйверам силовой части 16, отдельно к датчикам положения ротора 8. При отклонении ротора 1 с постоянными магнитами 2 от устойчивого положения левитации изменяется сигнал от датчиков положения ротора 8, который усиливается усилителями сигналов от датчиков положения ротора 15 и поступает на микроконтроллер 13. В случае нахождения ротора 1 с постоянными магнитами 2 в устойчивом положении левитации от трех датчиков положения ротора 8 поступают одинаковые сигналы на микроконтроллер 13. Если на микроконтроллер 8 поступают различные сигналы от трех датчиков положения ротора 8, то микроконтроллер формирует сигнал управления, который поступает на драйвер силовой части 16. Драйвер силовой части 16 преобразует сигнал управления от микроконтроллера в электрическое воздействие, которое подается на силовую часть 14. Под электрическими воздействиями от драйвера силовой части 16 срабатывают транзисторы в силовых частях 14, за счет чего изменяется ток одной или нескольких фазных обмотках 6. Токи в трех фазных обмотках 6 при этом регулярно измеряются посредством шунтов 10, сигнал от которых усиливается в усилителях 17 и поступает для обработки на микроконтроллер 13. Таким образом, формируются необходимые для устойчивой левитации ротора 1 и постоянных магнитов 2 над постоянным кольцевым 3. При этом сигналы от датчиков положения ротора 3 становятся одинаковыми, что регистрируется микроконтроллером 13. Измерение токов трех фазных обмоток 6 также отвечает за энергоэффективность сферического электродвигателя с системой управления и контроля положения ротора, так как микроконтроллер 13 не позволяет протекать токам через три фазные обмотки 6, которые по значению больше чем необходимые для обеспечения левитации ротора 1 и постоянных магнитов 2 токов трех фазных обмоток 6. После того, как ротор 1 с постоянными магнитами 2 принял устойчивое положение левитации над постоянным кольцевым магнитом 3, система управления и контроля положения ротора 9 отвечает за необходимые плавные перемещения ротора 1 с постоянными магнитами 2. Отклонение ротора 1 с постоянными магнитами 2 от текущего положения в необходимое осуществляется следующим образом. От датчиков положения ротора 8 на микроконтроллер 13 подается информация о текущем положении ротора 1 с постоянными магнитами 2. Информация о текущем положении ротора 1 с постоянными магнитами 2 сравнивается с необходимым положением ротора 1. Если необходимое положение ротора 1 с постоянными магнитами 2 отличается от текущего положения ротора 1 с постоянными магнитами 2, то микроконтроллером 13 формируется сигнал управления, который поступает на необходимый или необходимые драйверы силовых частей 16. Выбор необходимого или необходимых драйверов силовых частей 16 осуществляется посредством микроконтроллера 13 в зависимости от того, в каком направлении необходимо осуществить плавное перемещение ротора 1 с постоянными магнитами 2. Необходимым или необходимыми драйверами силовых частей управляющий сигнал от микроконтроллера 13 преобразуется в электрическое воздействие, которое воспринимается необходимой или необходимыми силовыми частями 14 для формирования магнитного поля необходимой или необходимых фазных обмоток 6 таким образом, чтобы осуществить необходимое перемещение ротора 1 с постоянными магнитами 2. При этом микроконтроллером 13 также контролируются токи трех фазных обмоток 6 посредством шунтов 10. Перемещение ротора 1 с постоянными магнитами 2 осуществляется за счет взаимодействия магнитных полей, необходимой или необходимых фазных обмоток 6 с магнитными полями постоянных магнитов 2. Постоянные магниты 2 ротора 1 намагничены таким образом, что при взаимодействии магнитных полей необходимой или необходимых фазных обмоток 6 создается магнитная сила, перемещающая ротор 1 с постоянными магнитами 2 из текущего положения в необходимое положение. После того, как от датчиков положения ротора 8 на микроконтроллер поступили сигналы, соответствующие необходимому положению ротора 1 с постоянными магнитами 2, микроконтроллер подает сигнал управления на драйверы силовых частей 16, который преобразуется в электрические воздействия на силовые 14, такие, что магнитное поле фазных обмоток 6 формируется таким образом, что ротор 1 с постоянными магнитами 2 фиксируется в необходимом положении. Ротор 1 с постоянными магнитами 2 стабилизируется в устойчивом положении левитации над постоянным кольцевым магнитом 3 после совершения необходимого перемещения.A spherical electric motor with a control and monitoring system for the rotor position operates as follows. Between the permanent ring magnet 3 and the permanent magnets 2 of the rotor 1 there is a constant component of the magnetic field, due to which the rotor 1 with permanent magnets 2 is not attracted to the permanent ring magnet 3. The constant component of the magnetic field between the permanent magnets 2 and the permanent ring magnet 3 participates in the formation the total magnetic field, due to which the rotor 1 with permanent magnets 2 levitates over the permanent ring magnet 3. DC voltage is supplied to the three phase windings 6 through a voltage converter 11. The voltage converter 11 converts the alternating voltage received from the mains into a constant voltage to supply three phase windings 6. As a result, a magnetic field is generated from the three phase windings 6, which interacts with the magnetic field of the permanent magnets 2 of the rotor 1. The magnetic field from the three phase windings 6 is a stabilizing field. As a result of the total effect of the magnetic field of the permanent ring magnet 3 and the magnetic field from the three phase windings 6 on the permanent magnets 2 of the rotor 1, the rotor 1 with permanent magnets 2 levitates over the permanent ring magnet of the stator 3. Shunts 10 together with the microcontroller 13 measure the current of the three phase windings 6 The driver of the microcontroller 12 creates a signal for the operation of the microcontroller 13 from the network. Power is supplied separately to the voltage converter 11, separately to the microcontroller driver 12, the microcontroller 13 and the drivers of the power section 16, separately to the rotor position sensors 8. When the rotor 1 with permanent magnets 2 deviates from the stable levitation position, the signal from the rotor position sensors 8 changes, which amplified by signal amplifiers from the rotor position sensors 15 and fed to the microcontroller 13. If the rotor 1 with permanent magnets 2 is in a stable levitation position, the same signals are sent to the microcontroller 13 from the three rotor position sensors 8. If the microcontroller 8 receives different signals from the three sensors position of the rotor 8, then the microcontroller generates a control signal that is fed to the driver of the power section 16. The driver of the power section 16 converts the control signal from the microcontroller into an electrical action that is fed to the power section 14. Under electrical influences from the driver of the power section 16 transistors in the power parts 14 are triggered, due to which the current of one or more phase windings 6 changes, while the currents in the three phase windings 6 are regularly measured by means of shunts 10, the signal from which is amplified in amplifiers 17 and supplied for processing to the microcontroller 13. Thus , are formed necessary for stable levitation of the rotor 1 and permanent magnets 2 over the permanent ring 3. In this case, the signals from the position sensors of the rotor 3 become the same, which is recorded by the microcontroller 13. Measurement of the currents of the three phase windings 6 is also responsible for the energy efficiency of a spherical motor with a control and monitoring system position of the rotor, since the microcontroller 13 does not allow currents to flow through the three phase windings 6, which are higher in value than those required to ensure the levitation of the rotor 1 and permanent magnets 2 of the currents of the three phase windings 6. After the rotor 1 with permanent magnets 2 has taken a stable position of levitation over the stand nnom ring magnet 3, the control and monitoring system of the rotor 9 is responsible for the necessary smooth movement of the rotor 1 with permanent magnets 2. The deviation of the rotor 1 with permanent magnets 2 from the current position to the required one is carried out as follows. From the rotor position sensors 8, information about the current position of the rotor 1 with permanent magnets 2 is supplied to the microcontroller 13. Information about the current position of the rotor 1 with permanent magnets 2 is compared with the required position of the rotor 1. If the required position of the rotor 1 with permanent magnets 2 differs from the current position of the rotor 1 with permanent magnets 2, then the microcontroller 13 generates a control signal that is fed to the necessary or necessary drivers of the power units 16. The choice of the necessary or necessary drivers of the power units 16 is carried out by means of the microcontroller 13, depending on the direction in which it is necessary to smoothly move the rotor 1 with permanent magnets 2. By the necessary or necessary drivers of the power parts, the control signal from the microcontroller 13 is converted into an electrical effect, which is perceived by the necessary or necessary power parts 14 to form a magnetic field necessary or The necessary phase windings 6 so as to carry out the necessary movement of the rotor 1 with permanent magnets 2. In this case, the microcontroller 13 also controls the currents of the three phase windings 6 by means of shunts 10. The movement of the rotor 1 with permanent magnets 2 is carried out due to the interaction of magnetic fields, necessary or necessary phase windings 6 with magnetic fields of permanent magnets 2. Permanent magnets 2 of the rotor 1 are magnetized in such a way that when the magnetic fields of the necessary or necessary phase windings 6 interact, a magnetic force is created that moves the rotor 1 with permanent magnets 2 from the current position to the required position. After the signals corresponding to the required position of the rotor 1 with permanent magnets 2 have been received from the rotor position sensors 8 to the microcontroller, the microcontroller sends a control signal to the drivers of the power parts 16, which is converted into electrical influences on the power 14, such that the magnetic field of the phase windings 6 is formed in such a way that the rotor 1 with permanent magnets 2 is fixed in the required position. The rotor 1 with permanent magnets 2 is stabilized in a stable levitation position over the permanent ring magnet 3 after making the required movement.

Заявляемая полезная модель позволяет повысить быстродействие электродвигателя со сферическим ротором. Кроме того, заявляемая полезная модель позволяет снизить массу и габариты электродвигателя со сферическим ротором за счет применения постоянных магнитов на роторе и цифровой системы управления и контроля положения ротора.The claimed utility model makes it possible to increase the speed of an electric motor with a spherical rotor. In addition, the claimed utility model makes it possible to reduce the weight and dimensions of an electric motor with a spherical rotor due to the use of permanent magnets on the rotor and a digital control system and monitoring of the rotor position.

Claims

A spherical electric motor containing a spherical rotor and phase windings, characterized in that it contains permanent rotor magnets, a permanent ring magnet, mounts for a permanent ring magnet, a frame, rotor position sensors and a control and monitoring system for the rotor position.