Бесконтактный электродвигатель БДС-0,2

До последнего времени в портативных магнитофонах с автономным и универсальным питанием применялись коллекторные электродвигатели постоянного тока с центробежными или транзисторными стабилизаторами частоты вращения. Надежность и срок службы таких двигателей относительно невелики, но главное, им присущ ряд недостатков, обусловленных наличием трущихся контактов: электромагнитные и радиопомехи в широком диапазоне частот, повышенный акустический шум, проникновение щеточной пыли в подшипники и т. д.

В последние годы в бытовых магнитофонах, выпускаемых отечественной промышленностью и рядом зарубежных фирм, стали применять так называемые бесконтактные электродвигатели постоянного тока, которые свободны от недостатков, перечисленных выше, более устойчивы к механическим и климатическим воздействиям, полностью готовы к работе даже после длительного хранения.

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока БДС-0,2 с электронным коммутатором, разработанный для кассетного магнитофона Вес-на-306, имеет следующие технические характеристики:

Напряжение питания, В 5,1—9,3

Момент нагрузки. м НМ 0,4—0,7

Номинальная частота вращения, об/мин 3000; 1500 Отклонение частоты вращения от номинальной при изменении напряжения питания от 5,1 до 9,3В и момента нагрузки от 0,4 до 0,7 мН-м, %, при частоте вращения:

3000 об /мин ±1,3

1500 об /мин ±2

Ток холостого хода, мА 70

Ток при нагрузке на валу 0,6 мН-м, мА, не более 150

Коэффициент детонации при частоте вращения 3000 об / мин и напряжении питания от 5,1 до 9,3 В. %, не более 0,12

Уровень звука на расстоянии 0,25 м, дБ, не более —38

Среднее время нараоотки на отказ, ч . не менее 2000

Масса, г 200

Его ротор состоит из постоянного магнита возбуждения 5 и магнита датчика положения ротора 6, опрессованных пластмассой вместе с валом 1. Статор 4 набран из пластин электротехнической стали. В пазы статора уложены силовая и тахогенераторная обмотки 3. В обойме датчика положения 9 с помощью клея закреплены трансформаторы 8, магннтопроводы которых выполнены из феррита с прямоугольной петлей гистерезиса. Обойма датчика положения закреплена винтами на щите 10, статор с помощью клея — в корпусе 2. Выводы 11 обмоток статора и датчика положения пропущены через отверстие в корпусе 2 и прижаты к нему защитной крышкой 7.

Ротор электродвигателя вращается на шариковых подшипниках 13, что значительно удлиняет срок службы без дополнительного пополнения смазки. Для снижения акустического шума подшипники помещены в спрессованные резиной втулки 12.

Принципиальная схема электронной части двигателя приведена на рис. 2. Она состоит из трех (по числу секций силовой обмотки статора) электронных ключей, стабилизатора частоты вращения и генератора питания датчика положения ротора.

Электронные ключи собраны на транзисторах 11—Т3. Их базы соединены соответственно через, диоды Д1— ДЗ со вторичными обмотками трансформаторов Tp1—Тр3 датчика положения ротора. Первичные обмотки этих трансформаторов соединены последовательно и подключены к обмотке 9—10 трансформатора Тр 4 генератора питания датчика. Диоды Д1—ДЗ служат для выпрямления переменного напряжения, поступающего со вторичных обмоток трансформаторов Tpl —Тр3. На базы транзисторов Т1—Т3 подается напряжение закрывающей полярности с выпрямителя на диоде Д17.

Коммутация секций силовой обмотки осуществляется следующим образом. Если магнитопровод какого-либо трансформатора датчика положения, например Тр 1 , не насыщен, то напряжение с его первичной обмотки w_а трансформируется во вторичную w_б , выпрямляется диодом Д1, поэтому транзистор Т1 открыт и напряжение питания приложено к секции Л силовой обмотки статора. Если же магнитопровод трансформатора датчика насыщен (это происходит при подходе к нему магнита датчика, расположенного на роторе), то электрическая связь между его обмотками нарушается, напряжение, поступающее на базу транзистора, резко уменьшается и он закрывается. При вращении ротора электронные ключи включаются поочередно, соединяя с источником питания ту или иную секцию обмотки статора. Последовательность и длительность их включения определяется схемой соединений и конструкцией датчика положения.

Для защиты транзисторов Т1—Т3 от перенапряжений, возникающих при их закрывании, секции обмотки за-шунтированы стабилитроном Д 7 и диодами Д4—Д6.

Генератор питания датчика положения ротора выполнен по двухтактной схеме на транзисторах Т 7 и Т8, Частота вырабатываемых им колебаний может находиться в пределах 40—60 кГц. Питается генератор от того же источника напряжения, что и двигатель, через электронный стабилизатор, выполненный на транзисторе Т 6 и стабилитроне Д19. Благодаря этому двигатель устойчиво работает при изменим напряжения от 5,1 до 9,3В ,

Электронный стабилизатор частоты вращения собран на транзисторах Т 4 и Т5 и представляет собой усилитель постоянного тока, управляющий работой электронных ключей. В цепь базы первого транзистора включены стабилитроны Д14—Д16, напряжение пробоя которых определяет стабилизированную частоту вращения двигателя. Напряжение с обмоток тахогенератора выпрямляется диодами Д8—Д13 и, в зависимости от положения переключателя В 1 , поступает на вход стабилизатора и сравнивается о напряжением пробоя стабилитронов.

Таким образом на вход усилителя подается напряжение, равное разности напряжений тахогенератора и опорного напряжения стабилитронов Д14, Д15 или Д16. Необходимую частоту вращения устанавливают с помощью подстроенных резисторов R5 и R6. Если напряжение тахогенератора меньше напряжения пробоя стабилитрона, то транзистор Т5 открыт, двигатель включен и его частота вращения увеличивается. Когда же напряжение тахогенератора превышает напряжение пробоя, транзистор Т5 закроется и двигатель отключится от источника питания. В результате автоколебательного процесса включения и выключения средняя частота вращения двигателя поддерживается на заданном уровне. Температурная стабилизация режима работы стабилизатора частоты вращения осуществляется терморезистором R9 в цени смещения транзистора Т 4 . Питается электронный стабилизатор от выпрямителя на диоде Д18.

Вся электронная часть двигателя (кроме переключателя В 1 ) смонтирована на печатной плате из фольгированного гетинакса , и соединена с обмотками двигателя жгутом из многожильного провода.