Научная статья на тему 'Разработка электропривода технологического оборудования с высокоточными скоростными параметрами'

Разработка электропривода технологического оборудования с высокоточными скоростными параметрами Текст научной статьи по специальности «Электротехника, электронная техника, информационные технологии»

CC BY
76
25
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
Ключевые слова
4-Х ФАЗНЫЙ БЕСКОНТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА / 4-PHASE CONTACTLESS DC MOTOR / ЭЛЕКТРОПРИВОД / ELECTRIC DRIVE / ТЕХНОЛОГИЧЕСКОЕ ЭЛЕКТРООБОРУДОВАНИЕ / TECHNOLOGICAL ELECTRICAL EQUIPMENT

Аннотация научной статьи по электротехнике, электронной технике, информационным технологиям, автор научной работы — Селиверстова С.Р., Фролов А.Н.

В работе рассмотрено использование 4-х фазного бесконтактного двигателя постоянного тока, разработанного для привода технологического электрооборудования по производству подложек для компонентов электронной техники. В обзорной части проанализированы различные типы двигателей. Приведенные их преимущества и недостатки для использования в составе электропривода оборудования для резки кремниевых пластин. На основе анализа современных электрических двигателей и обзора существующих технологических особенностей процесса резки кремниевых пластин, предложена конструкция и отражен принцип действия 4-х фазного бесконтактного двигателя постоянного тока. Приведена схема управления разработанного двигателя постоянного тока. Данная разработка дает возможность регулирования скорости вращения и момента на валу с высокой точностью, их восстановление и поддержание в течении одного оборота двигателя при резком изменении нагрузки. Таким образом, применение данного электрооборудования повысит надежность системы, качество технологического процесса с одновременным снижением его себестоимости.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.
iНе можете найти то, что вам нужно? Попробуйте сервис подбора литературы.
i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.

ROLLING OF THE ELECTRIC DRIVER OF THE TECHNOLOGICAL EQUIPMENT WITH-PRECISION SPEED PARAMETERS

The article describes the use of 4-phase contactless DC motor designed for an electric drive of technological equipment for the production of electronic equipment components’ mounts. The different types of motors have been analyzed in the review. Their advantages and disadvantages for the use in electric equipment for cutting silicon wafers have been given. Based on the analysis and review of modern electric motors and existing technological features of cutting silicon wafers the design and the operating principle of the 4-phase contactless DC motor have been proposed. The control circuit of the designed DC motor has been showed. This design enables adjusting the high-precision torque and rotational speed, their restoration and support during one engine rotation at the sharp load change. Thus the use of this electric equipment enhances reliability of the system and quality of the technological process and at the same time reduces its cost.

Текст научной работы на тему «Разработка электропривода технологического оборудования с высокоточными скоростными параметрами»

УДК 621.313:621.9

С.Р.СеЛШЕРСТОВА

Херсонська державна морська академiя

О.М. ФРОЛОВ

Нащональний ушверситет кораблебудування iM. адм. Макарова, м.Микола1в

РОЗРОБКА ЕЛЕКТРОПРИВОДА ТЕХНОЛОГИЧНОГО ОБЛАДНАННЯ З ВИСОКОТОЧНИМИ ШВИДК1СНИМИ ПАРАМЕТРАМИ

У po6omi розглянуто використання 4-х фазного безконтактного двигуна постшного струму, розробленого для приводу технологiчного електроустаткування з виробництва пiдкладок для компонентiв електронно'1 технки. У оглядовш частинi проаналiзованi ргзт типи двигутв. Наведенi Их переваги та недолiки для використання у складi електроприводу обладнання для ргзання кремтевих пластин. На 6азi анал1зу сучасних електричних двигутв i огляду iснуючих технологiчних особливостей процесу ргзання кремнiевих пластин запропоновано конструкцт та вiдо6ражено принцип дИ 4-х фазного безконтактного двигуна постшного струму. Наведена схема керування розробленого двигуна постшного струму. Дана розробка дае можливiсть регулювання швидкостi обертання та моменту на валу з високою точтстю, iх вiдновлення та тдтримку за час одного оберту двигуна при рiзкiй змШ навантаження. Таким чином, застосування даного електрообладнання пiдвищить надтнкть системи, яюсть технологiчного процесу з одночасним зниженням його со6iвартостi.

Ключовi слова: 4-х фазний безконтактний двигун постшного струму, електропривод, технологiчне електрообладнання.

С.Р.СЕЛИВЕРСТОВА

Херсонская государственная морская академия

А.Н.ФРОЛОВ

Национальный университет кораблестроения им. адм. Макарова, г.Николаев

РАЗРАБОТКА ЭЛЕКТРОПРИВОДА ТЕХНОЛОГИЧЕСКОГО ОБОРУДОВАНИЯ С ВЫСОКОТОЧНЫМИ СКОРОСТНЫМИ ПАРАМЕТРАМИ

В работе рассмотрено использование 4-х фазного бесконтактного двигателя постоянного тока, разработанного для привода технологического электрооборудования по производству подложек для компонентов электронной техники. В обзорной части проанализированы различные типы двигателей. Приведенные их преимущества и недостатки для использования в составе электропривода оборудования для резки кремниевых пластин. На основе анализа современных электрических двигателей и обзора существующих технологических особенностей процесса резки кремниевых пластин, предложена конструкция и отражен принцип действия 4-х фазного бесконтактного двигателя постоянного тока. Приведена схема управления разработанного двигателя постоянного тока. Данная разработка дает возможность регулирования скорости вращения и момента на валу с высокой точностью, их восстановление и поддержание в течении одного оборота двигателя при резком изменении нагрузки. Таким образом, применение данного электрооборудования повысит надежность системы, качество технологического процесса с одновременным снижением его себестоимости.

Ключевые слова: 4-х фазный бесконтактный двигатель постоянного тока, электропривод, технологическое электрооборудование.

S.R. SELIVERSTOVA

Kherson State Maritime Academy

A.N. FROLOV

National University of Shipbuilding. adm. Makarova, Nikolaev

ROLLING OF THE ELECTRIC DRIVER OF THE TECHNOLOGICAL EQUIPMENT WITH-

PRECISION SPEED PARAMETERS

The article describes the use of 4-phase contactless DC motor designed for an electric drive of technological equipment for the production of electronic equipment components' mounts. The different types of motors have been analyzed in the review. Their advantages and disadvantages for the use in electric equipment for cutting silicon wafers have been given. Based on the analysis and review of modern electric motors and existing technological features of cutting silicon wafers the design and the operating principle of the 4-phase contactless DC motor have been proposed. The control circuit of the designed DC motor has been showed. This design enables adjusting the high-precision torque and rotational speed, their restoration and support during

one engine rotation at the sharp load change. Thus the use of this electric equipment enhances reliability of the system and quality of the technological process and at the same time reduces its cost.

Keywords: 4-phase contactless DC motor, electric drive, technological electrical equipment.

Постановка проблеми

У сучаснш техшщ з електроприводами все бшьше уваги придметься електроприводам з бшьшим дiапазоном швидкосп обертання та з високою стабшьшстю ще! швидкосп. Наряду з цим, електродвигуни повинш бути довговiчними, надiйними, мати порiвняно малу собiвартiсть виробництва.

Для устаткування рiзки кремнiевих пластин на кристали в виробнищга електронно! технiки використовують дешлька методiв: рiзка алмазними рiзцями, рiзка лазерним променем, рiзка алмазними дисками. Вс цi методи мають як переваги, так i недолiки. Крiм того на рiзку подають пластини рiзних типiв приладiв (дiодiв, транзисторiв, iнтегральних мiкросхем), як виготовляються з рiзною товщиною та дiаметром, з рiзним типом пiдкладки, як1 мають рiзнi механiчнi характеристики. Це вимагае змшювати режими рiзання, тобто регулювати швидкостi двигунiв впродовж одше! робочо! змiни. Додатковою перевагою е менший знос iнструменту та деталей станка, що зазнають тертя. Все це приводить до зменшення собiвартостi виготовляемо! продукцп.

В цьому випадку для того, щоб отримати необх1дну яшсть поверхнi та зменшення зносу шструмента та обладнання, необх1дна висока стаб№нють швидкостi обертання валу двигуна [1].

Анатз останшх досл1джень i публжацш

Промисловiсть випускае велику к1льк1сть рiзних видiв i типiв електродвигунiв. Також ввдомо безл1ч способiв регулювання швидкосп обертання валу двигунiв [2].

Найбшьше поширення одержали асинхроннi електродвигуни змшного струму, тому що собiвартiсть 1хнього виробництва (особливо двигунiв з короткозамкненим ротором) одна з найнижчих. Однак, застосовуваш способи регулювання швидкосп у сво!й бiльшостi дозволяють регулювати швидшсть обертання сх1дчасто, у той час як у сучаснш техшщ та пристроях автоматики необхадне регулювання швидкосп навiть у частки вшсотка. Асинхроннi двигуни з фазним ротором мають бшьшу собiвартiсть, нiж з короткозамкненим ротором, i менш надшш через застосування механiчного контакту iз щiтками для передачi струму в ротор. Через цей мехашчний контакт i його стирання згодом асинхронш двигуни з фазним ротором мають нижчу надiйнiсть [3].

Синхроннi двигуни змшного струму дозволяють тдтримувати швидшсть обертання навггь при рiзкiй змш навантаження, але не дозволяють змiнювати або задавати швидк1сть, якщо того вимагае технолопчний процес. Крiм того синхронш двигуни також мають тертьовi частини - механiчний контакт для передачi струму ротору. Через б№ш складну конструкцiю синхроннi двигуни мають одну iз найбiльших собiвартостей виробництва.

Колекторш електродвигуни постiйного струму задовольняють багатьом вимогам, як1 поставленi в данш роботi. По-перше, вони можуть працювати в широкому дiапазонi швидкосп обертання двигуна. По-друге, вони дозволяють використовувати схеми з плавним регулюванням швидкостi. Крiм того, мають не таку велику собiвартiсть виробництва. Однак, через наявшсть щiтково-колекторного контакту надшшсть таких двигунiв досить мала. Також через можливють появи iскрiння, так двигуни створюють радiоперешкоди й можуть давати коловий вогонь по колектору, що може стати причиною пожеж1.

Для побудови електропривода з високою стабшьшстю швидкосп обертання найбiльше шдходять безколекторнi (безконтактнi) двигуни постiйного струму. Вони мають електронну комутацiю струмiв у фазах замiсть щiтково-колекторного вузла, а швидшсть обертання двигуна визначаеться величиною струму в котушках фаз. Спочатку таш двигуни застосовувалися в пристроях запису та вадтворення шформацп, у тому числi у ввдеотехшщ, у звукотехнiцi, в обчислювальнiй техшщ. Вони могли бути двох- або трифазними. Останшм часом так1 двигуни знаходять все бiльше застосування й у пристроях автоматики та промисловому устаткуванш [4]. Тому розробка безколекторних двигушв i систем керування двигунами мае важливе значення для багатьох галузей виробництва.

Формулювання мети дослщження

Метою роботи е розробка електропривода для устаткування рiзки кремнiевих пластин на кристали, у якому можна задати будь-яку швидк1сть обертання, та у якому при змiнi навантаження задана швидшсть та момент на валу щдтримуеться з високою точшстю i в1дновлюеться за час одного оберту двигуна.

Викладення основного MaTepi^y дослiдження

У системах автоматики, керування, регулювання та контролю широко застосовуються кероваш електродвигуни невелико! потужностi. До цих машин пред'являеться ряд вимог, обумовлений специфшою 1хньо1 роботи: часп пуски, реверси, постiйно змiнюеться частота обертання, широкий дiапазон регулювання частоти обертання, мала потужшсть керування, мала шерцшшсть. 1снують виконавчi двигуни асинхронш та постшного струму.

Зростання шлькосп нових розробок безконтактних двигушв постшного струму. показуе, що типова напруга живлення складае 12В та 24В, д1апазон потужностей складае стандартний ряд: 0,4; 0,6; 1,0; 1,6; 2,5; 4,0; 6,0; 10; 16; 25; 40 Вт. Разом з тим, нижня межа ряду потужностей була визначена вимогами споживач1в, а верхня межа була л1мггована можливостями транзистор1в за напругою пробою, споживано! потужносп та максимальними струмами. На тепершнш час розроблено ряд транзистор1в з1 зб1льшеною потужшстю та напругою пробою. Тому цей ряд може буди доповнений напругами живлення 36(40)В та 50(60)В, а також максимальними потужностями 60 Вт та 100Вт. Статистичш даш по швидкосп обертання складали 2000 об/хв., 3000 об/хв., 5000 об/хв., 8000 об/хв., 12000 об/хв.

Особливосп технолопчного процесу. Для р1зки нашвпроввдникових пластин на кристали в електронному виробнищта використовують дек1лька метод1в [5]: р1зка алмазними р1зцями (скрайберами); р1зка лазерним променем; р1зка алмазними дисками.

Ва щ методи мають як переваги, так й недол1ки. 1снують два способи р1зання нашвпровщникових пластин на кристали. Перший споаб використовують для р1зання пластин з р1зним розм1ром кристал1в. В ньому використовують один диск, а столик з пластиною робить зворотно-поступов1 рухи по шлькосп стовбшв кристал1в на пластиш, а шсля повороту на 90о ще по шлькосп стовпщв в перпендикулярному напрямку. Другий споаб використовують, якщо треба проводити р1зку багато! шлькосп однакових пластин з однаковим розм1ром кристал1в. При цьому способ! виготовляють набор алмазних дисшв з загальною товщиною до 150 мм. М1ж дисками ставлять спещальш к1льця з товщиною, яка потр1бна для отримання необх1дних розм1р1в кристал1в [5,6].

З метою зменшення шлькосп бракованих кристал1в необх1дно визначати режими р1зки пластин на кристали, в тому числ1 швидк1сть обертання дисшв, та швидшсть руху робочого столика. Щ швидкост1 повинн1 бути стабшзованими, тому що нав1ть при незначному в1дхиленн1 швидкостей в1д ном1нальних р1зання приводить до появи тр1щин та скол1в на пластинах.

Таким чином, головна умова отримання високо! якосп проведення процесу - це отримання високого ступеню стаб1л1зацИ частоти обертання двигушв наряду з зменшенням соб1вартосп, отриманням довгов1чност1 та високо! надшносп.

Пластини з кристалами в процеа виробництва проходять значну к1льк1сть терм1чних операц1й при високих температурах (бшьш 1150оС), що викликае вигинання пластин. При задано! глибиш прор1зання канавок в пластинах по д1аметру пластини момент опору та навантаження змшюються [5]. Це викликае змшу частоти обертання двигуна, тому що використовуються двигуни з невеликою потужшстю [4]. Стабшзований по швидкост1 двигун повинен мати три складов! частини: сам двигун з силовими обмотками, датчик швидкосл та датчик положення ротора. Недолши виконавчих двигун!в пост!йного струму пов'язаш !з застосуванням колектора та наявшстю ковзного контакту. У вибухонебезпечних умовах вони вимагають особливо! герметизаци, а для придушення рад!оперешкод - додаткового ф!льтра.

З метою уникнення цих перешкод розроблена структурна схема системи керування 4-х фазним безколекторним двигуном постшного струму, блок схема яко! наведена на рис. 1.

Рис. 1. Структурна схема системи керування 4-х фазним безконтактним двигуном постшного струму: БП - блок живлення; БДПТ- безколекторний двигун постшного струму; БК - блок комутаторiв; ТГ- тахогенератор; ПР - перетворювач частота-напруга; УИТ - кероване джерело струму

Ввдповвдно до структурно! схеми система керування безколекторним чотирифазним двигуном (БДПТ) включае блок комутатор!в (БК), що по сигналах (Х1, Х2, Х3, Х4) датчика положення ротора

(ДПР), який перебувае в самому двигуш, по черзi зi сво1х виводiв (YА, УВ, YС, YD) перемикае струм у фазах (А, В, З, D) безконтактного двигуна.

Схема керування чотирифазним безколекторним двигуном живиться вщ блоку живлення БП. Блок живлення виробляе напругу постiйного струму одночасно для живлення обмоток електродвигуна та для живлення вах блоков схеми керування. Якщо напруга на обмотках двигуна бшьше (15-24)В, то блок живлення повинен видавати двi постiйних напруги: пiдвищену напругу на обмотки двигуна; б№ш низьку напругу для схеми керування та живлення датчиков Холла.

Два датчики Холла розташовуються шд ротором так, щоб 1хос вщносно один одного були зрушенi на 90о, тобто на У частину повного оберту. При обертаннi ротора датчики Холла попадають щд дш магнiтного поля ротора то з твденною полярнiстю S, то з швшчною полярнiстю N, i тому на двох виходах кожного датчика вщбуваеться змша полярностi сигналу. Наприклад, при ди полярностi S на першому виходi датчика буде (+АУ), а на другому (- АУ), i при ди полярностi N на першому виходi з'явиться (-АУ), а на другому (+АУ). Через розташування датчиков зi зрушенням осей, на другому датчику Холла поляршсть сигналу повторюе поляршсть сигналiв з першого датчика, але зi зсувом на 1/4 оберту. В зв'язку з тим, що кожний датчик Холу мае два виходи, на входи блоку комутаторiв (Х1, Х2, Х3, Х4) приходять 4 сигнали ввд датчиков Холла.

Сигнали, що прийшли вiд датчиков Холла, у блощ комутаторiв (БК) щдсилюються та обробляються так, щоб на бази вихщних потужних транзисторiв видавався по черзi сигнал у базу пльки одного iз чотирьох транзисторiв, з'еднаних з виходами схеми (УА, УВ, УС, УЭ). У результатi даний транзистор вщкриваеться i, тим самим, вщкривае шлях для проходження струму вщ джерела живлення через обмотки й дал1 через вщкритий транзистор.

Найбшьш важливим вузлом схеми керування е блок комутаторiв, тому що саме вiн перемикае в котушках фаз струм, вироблений джерелом струму.

Якщо в схемi не передбачеш автоматичне пiдстроювання або стабiлiзацiя струму, то шлях струму через вщкритий транзистор проходить на шину «земл1», з'еднано! з негативним виводом джерела живлення обмоток електродвигуна. А якщо передбачаеться автоматична стабшзащя частоти, то шлях струму через вщкритий транзистор лежить до керованого джерела струму (УИТ).

При сильному збшьшенш навантаження та зменшеннi швидкостi обертання струм, посланий у фази (у котушки фаз), повинен збшьшитися до необидного рiвня. 1з цiею метою застосовуеться тахогенератор (ТГ), що визначае швидк1сть обертання ротора двигуна, а також перетворювач «частота -напруга» (ПР) зi схемою порiвняння. Вироблена перетворювачем напруга подаеться на вхщ керування керованого джерела струму (УИТ).

Будова чотирифазного безконтактного двигуна постшного струму та принцип його ди. Незважаючи на рiзноманiтнiсть форми та розмiрiв безколекторних двигунiв постiйного струму, основш елементи та принцип роботи двигушв у них однаковий.

Будову безколекторного (безконтактного) чотирифазного двигуна постшного струму показано на рис. 2.

12 4 8

Рис. 2. Конструкщя безконтактного двигуна постшного струму

У спещальних пазах полюсних наконечников 1 сердечников статора (рис.2) розташовують датчики Холла 2. Постшний магнiт 3 не мае центрального отвору для посадки на вал, вш вставляеться в спещальну тонкостшну гiльзу та закриваеться фланцями з обох твосей, що приварюються. Така конструкцiя ротора дозволяе уникнути виконання центрального отвору в постшному магнiтi, тому що це

часто е причиною появи браку - трщин i вiдколiв на постшному магнiтi.

Схема керування iз блоком комутаторiв виконуеться на платах i розташовуеться в об'емi 4. Схеми керування звичайно вiддiленi ввд мехашчно! частини двигуна перегородкою 5 i закритi металевим ковпаком - екраном. Приведенi елементи мютяться в корпусi 8.

Стабшзований по швидкостi двигун повинен мати три складовi частини: сам двигун з силовими обмотками, датчик швидкосп та датчик положення ротора [2].

Для керування таким двигуном застосовують датчики Холла та комутатор iз чотирма потужними вих1дними транзисторами, яш по черзi перемикають електричний струм в обмотках (рис. 3,4).

Чотири обмотки (фази) двигуна розташовуються на явно виражених полюсах сердечника якоря. Датчики Холла встановлюються в пазах полюсних наконечников двох сумiжних полюав. Потужнi вихiднi транзистори комутатора працюють у ключовому (релейному) режимi. Сигнали на ввдкривання потрiбного транзистора надходять вiд датчиков Холла, а живлення датчиков Холла здiйснюеться вiд джерела живлення з постiйною напругою ^с2.

Кожна обмотка (фаза) виконана iз двох котушок, розташованих на полюсах сердечника статора та з'еднаних послщовно.

Якщо на якусь з обмоток (фаз) статора проходить струм ввд початку (Н1-Н4) до шнця обмотки (К1-К4), то полюси сердечника статора здобувають полярнiсть, вiдповiдно S i N (рис. 3).

Рис. 3. Змша магнiтного поля статора в чотирифазному (чотириполюсному) безколекторному двигунi постшного струму

При положеннi ротора, показаному на рис. 4, у зош магнiтного полюса перебувае датчик Холла

Датчик DX1 виробляе сигнали, по яких транзистор VT(B) переходить у вщкритий стан. Тому в обмотш статора W2 (фаза В) з'явиться струм i2, що протiкае вiд Н2 до К2. При цьому полюси статора 2 i 4 здобувають полярнють S i N, як показано на рис. 3а. У результат взаемодп магнiтного поля статора, що наводиться струмом, який протiкае, i магнiтного поля ротора, який наводиться постiйним магнiтом, з'являеться електромагштний момент М, що обертае ротор.

Шсля повороту ротора щодо осi полюсiв статора 1 -3 на деякий кут а проти годинниково! стрiлки в зонi магштного полюса ротора S, виявиться датчик Холла DX2. По його сигналах у ввдкритий стан перемикаеться транзистор VT(3) i в обмотцi W3 (фаза З) з'явиться струм i3, а полюси 3 i 1 здобувають полярнють S i N. При цьому магштний потiк статора буде створюватися стльною дiею МДС обмоток W 2 i W3 . Вектор цього потоку буде повернений щодо оа 2-4 на кут 45О, як показано на рис. 3б.

Ротор, продовжуючи обертання, займае положення по осi полюав статора 2-4. При цьому датчик Холла DX1 попадае в мiжполюсний простiр ротора, а датчик Холла DX2 залишаеться ще в зош ди магнiтного поля полюса S ротора. У результат транзистор VT(B) закриваеться i струм через нього вже не пропкае, а транзистор VT(C) залишаеться вiдкритим i магштним потоком, створюваний МРС обмотки фази С, повертаеться щодо оа полюав 2-4 ще на 45о, як показано на ри. 3в.

Шсля того, як вюь обертового ротора перетне вюь полюсiв статора 2-4, датчики Холла DX1 i DX2 виявляться в зонi дiï магштного поля полюса S ротора, що приводить до перемикання у вщкритий стан транзистора VT(D). У результап в обмотцi W4 (фаза D) з'явиться струм i4, а полюси 2 i 4 здобувають поляршсть N i S. При цьому магнггаий попк статора буде створюватися стльною дiею МРС обмоток W3 i W4 . Вектор цього потоку буде повернений щодо оа 1-3 на кут 45О, як показано на рис. 3г.

Ротор, продовжуючи обертання, займае положення по оа полюав статора 3-1. При цьому датчик Холла DХ2 попадае в мiжполюсний проспр ротора, а датчик Холла DХ1 буде в зош дп магштного поля

DХ1.

полюса S ротора. У результат транзистор VT(C) закриваеться i струм через нього вже не протжае, а транзистор VT(D) залишаеться ввдкритим i магнiтним потоком, створюваний МРС обмотки фази D, повертаеться щодо осi полюсiв 3-1 ще на 45о, як показано на рис. 3д.

Схема керування безколекторним (безконтактним) чотирифазним двигуном постшного струму наведена на рис.4.

Рис. 4. Схема керування безколекторним (безконтактним) чотирифазним двигуном постшного струму

Шсля повороту ротора щодо оа полюав статора 3-1 на деякий кут а проти годинниково! стрiлки в зош мaгнiтного полюса ротора S, виявиться датчик Холла DX2. По його сигналах у ввдкритий стан перемикаеться транзистор VT(A) i в обмотщ W1 (фаза А) з'явиться струм i1, а полюси 4 i 2 здобувають полярнiсть S i N. При цьому магштний потiк статора буде створюватися стльною дiею МРС обмоток W 4 i Wi . Вектор цього потоку буде повернений щодо оа 4-2 на кут 45О, як показано на рис. 3е.

Ротор, продовжуючи обертання, займае положення по оа полюсiв статора 4-2. При цьому датчик Холла DX1 попадае в мiжполюсний простiр ротора, а датчик Холла DX2 залишаеться ще в зош ди мaгнiтного поля полюса S ротора. У результат транзистор VT(D) закриваеться й струм через нього вже не протжае, а транзистор VT(A) залишаеться ввдкритим i мaгнiтним потоком, створюваний МРС обмотки фази А, повертаеться щодо оа полюав 4-2 ще на 45о, як показано на рис. 3ж.

Пiсля того, як вюь обертового ротора перетне вiсь полюав статора 4-2, датчики Хола DX1 i DX2 виявляться в зош ди мaгнiтного поля полюса S ротора, що приводить до перемикання у вщкритий стан транзистора VT(B). У результaтi в обмотцi W2 (фаза В) з'явиться струм i2, а полюси 2 i 4 здобувають полярнiсть S i N. При цьому магштний потж статора буде створюватися стльною дiею МРС обмоток W1 i W2 . Вектор цього потоку буде повернений щодо оа 1-3 на кут 45О, як показано на рис. 3з. На цьому один оберт ротора зашнчуеться i для наступного оберту обертання двигуна процес перемикання трaнзисторiв та змiни мaгнiтного поля повторюеться спочатку.

Змiнa напрямку обертання (реверс) двигуна здшснюеться змiною полярносп напруги живлення датчиков Холла Vcc2. Змiнювaти полярнiсть напруги на входi двигуна Vccl або полярнiсть напруги живлення блоку комутaторiв неприпустимо, тому що транзистори обраного типу проввдносп не зможуть працювати.

Коефiцiент корисно! ди такого двигуна в порiвняннi з колекторними двигунами постiйного струму вище, що пояснюеться вiдсутнiстю щiтково-колекторного вузла. Тому спостертаеться менше електричних втрат у щiтковому контaктi, а також менше мехашчних втрат на подолання сили тертя в колекторi.

Висновки

1. На б^ аналiзу сучасних електричних двигушв i огляду iснуючих технологiчних особливостей процесу рiзання кремнiевих пластин, запропоновано конструкцш та вiдображено принцип до безконтактного двигуна постiйного струму.

2. Розроблено схему керування 4-х фазного безконтактного двигуна постшного струму.

3. Встановлено, що застосування чотирьох фаз дозволяе спростити систему комутаци i керування двигуном, тому що в цьому випадку можна використовувати як аналогов^ так i досить прост логiчнi схеми.

4. Показано, що дана розробка дае можливють регулювання швидкостi обертання та моменту на валу з високою точшстю, 1х вiдновлення та пвдтримку в плиш одного оберту двигуна при рiзкiй змiнi навантаження.

Список використаноТ лiтератури

1. Запорожский В.П. Обработка полупроводниковых материалов / Запорожский В.П., Лапшинов Б.А. - М: Высшая школа, 1988.

2. Данилина Т.И. Процессы микро- и нанотехнологии / Данилина Т.И., Смирнова К.И., Илюшина В.А., Величко А.А. - Томск, 2005. -316 с.

3. Електромехашчш системи автоматичного керування та електроприводи: навч.поабник / [Попович М.Г., Лозинський О.Ю., Клепиков В.Б. та ш.]; за ред. Поповича М.Г., Лозинського О.Ю.- К, 2005. - 680 с.

4. Кацман М.М. Електричш машини / Кацман М.М. - М.: Вища школа 1990. - 394 с.

5. 3. Теория автоматизированного электропривода : [уч.пособие для вузов]. / М.Г. Чиликин, В.И.Ключев, А.С Сандлер. - М.; бнергия, 2009. - 616 с.

6. 4. Михайлов О.П. Автоматизированный электропривод станков и промышленных роботов : [учебник для вузов]. / Михайлов О.П. - М.: Машиностроение, 1990. - 304 с.

7. Цитыркина С.А. Технологии резки стержней монокристаллов кремния/ Цитыркина С.А., Зуйков И.Ф., Чумакова И.В. // Актуальные проблемы авиации и космонавтики - № 6, том 1., 2010. -с.25-26.

8. Семенов Ю.Г. Технология полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. [уч.пособие для вузов]. / Семенов Ю.Г. - М. : Высшая школа, 1990. - 354с.

9. Никифорова-Денисова С.Н. Технология. полупроводниковых приборов и изделий микроэлектроники. [уч.пособие для вузов]. / Никифорова-Денисова С.Н. - М. : Высшая школа, 1990. - 298с.

10. Селiверстова С.Р. Система керування 4-фазним безконтактним двигуном постшного струму [Текст] / СелiверстоваС.Р., Фролов О.М. // VII М1жнародна науково-практична конференцiя "Сучасш енергетичш установки на транспорт^ технологи та обладнання для 1х обслуговування", 22-23 вересня 2016 г. - Херсон : ХдМа - с.83-85.

i Надоели баннеры? Вы всегда можете отключить рекламу.