Вентильный электродвигатель

 

ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГА-, ТЕЛЬ, содержащий датчик положения ротора с сигнальным элементом в виде постоянного магнита и размещенными вокруг него чувствительными элементами магнитомодуляционного . типа, выходы которых через силовые вшючи подключены к обмоткам синхронной электрической машины, вал которой связан с сигнальным элементом датчика положения ротора, о тли чающийся тем, что, с целью повышения равномерности вращения , вьшеуказанный датчик положения ротора содержит два комплекта дополнительных обмоток - один комплект расположен против чувствительных элементов, второй - со сдвигом 180° относительно первого, и по числу чувствительных элементов усилители , причем первые выводы всех обмоток заземлены, вторые выводы обмоток, расположенных против чувствительных элементов, присоединены к выходам усилителей, входы которых подключены к вторым выводам (Л обмоток, расположенных с угловым сдвигом 180°электрических градусов с относительно чувствительных элементов . эо СП 35

0% 111) СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

3Ш Н 02 К 29/02

" 43ffa q

И и@иохж /

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3591622/24-07. (22) 28.03.83 (46) 15.08.84. Вкп., В 30 (72) А.С. Суляев и В.Ф. Фипаретов (7 1) Дальневосточный ордена Трудово го Красного Знамени политехнический институт им. В.В. Куйбышева (53) 621 . 313 ° 13 i 014. 2, 62 1. 382 (088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР Ф 464044, кл. Н 02 К 29/02, 1970.

2. Авторское свидетельство СССР

В 481968, кл. Н 02 К 29/02, 1973. (54) (57) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ, содержащий датчик положения ротора с сигнальным элементом в виде постоянного магнита и размещенными вокруг него чувствительными элементами магнитомод отяционного типа, выходы которых через силовые ключи подключены к обмоткам синхронной электрической машины, вал которой связан с сигнальным элементом датчика положения ротора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью повышения равномерности вращения, вышеуказанный датчик положения ротора содержит два комплекта дополнительных обмоток — один комплект расположен против чувствительных элементов, второй — со сдвигом 180 относительно первого, и по числу чувствительных элементовусилители, причем первые выводы всех обмоток заэемпены, вторые выводы .обмоток, расположенных против чувствительных элементов, присоединены к выходам усилителей, входы которых подключены к вторым выводам обмоток, расположенных с угловым сдвигом 180 электрических градусов относительно чувствительных элемен" тов.

1 108576

Ф

Изобретение относится к электромеханике, а именно к вентнльным электродвигателям с позиционно-зависимой широтно-импульсной модуля.) цией фазных напряжений, и может быть использовано в качестве исполнительного элемента регулируемых бесконтактных электроприводов с повышенной равномерностью вращения выходного вала. 10

Известен бесконтактный электродвигатель постоянного тока, содержащий бесконтактную электрическую машину магнитоэлектрического типа, обмотки которой подключены к выхо- 15 дам полупроводникового коммутатора, работающего в режиме широтно-импульсной модуляции, входы которого соединены с выходамн чувствительных элементов широтно-импульсного, 20 датчика положения ротора (ДПР), например магнитомодуляционного; типа Ш.

Недостаток этого устройства — отсутствие элемента стабилизации ско- 2s рости вращения.

Наиболее близким к предлагаемому является вентильный электродвигатель, содержащий широтно-импульсный магнитомодуляционный датчик положения у» ротора, а также в каждой фазе формирователь и силовой ключ, образующие схему коммутатора, к выходу которого подключена обмотка якоря., в каждой фазе последовательно соеди- З ненные схему задержки импульсов, сумматор по модулю два, расширитель импульсов и логическую схему запрета, причем выход формирователя сиг.налов магнитомодуляционного датчика положения ротора подключен к входу схемы задержки, к первому входу сумматора по модулю два, на второй вход которого подключен выход схемы задержки и на вход логической 45 схемы запрета, а выход сумматора по модулю два подключен к входу расширителя импульсов, выход которого соединен с запрещающим входом логической схемы запрета, выход которой подключен на вход силового ключа фазы двигателя L23.

Недостаток известного устройства - низкая равномерность скорости вращения. 55

Цель изобретения - повьппение равномерности скорости вращения.

Поставленная цель достигается тем, что в вентильном электродвигателе, содержащем датчик положения ротора с сигнальным элементом в виде постоянного магнита и размещенными вокруг него чувствительными элементами магнитомодуляционного типа, выходы которых через силовые ключи подключены к обмоткам синхронной электрической машины, вал которой связан с сигнальным элементом датчика положения ротора, вышеуказанный датчик положения ротора содержит два комплекта дополнительных обмоток — один комплект расположен против чувствительных элементов, второй — со сдвигом 180 относительно первого, и по числу чувствительных элементов — усили тели, причем первые выводы всех обмоток заземлены, вторые выводы обмоток, расположенных против чувствительных элементов, присоединены к выходам усипителей, входы которых подключены к вторым выходам обмоток, расположенных с угловым сдвигом 180 электрических градусов относительно чувствительных элементов.

На чертеже изображена схема предлагаемого вентнльного электродвигателя .

Вентильный электродвигатель содержит датчик положения ротора с сигнальным элементом в виде постоянного магнита 1 и размещенными вокруг него чувствительными элементами 2 магнитомодуляционного типа, выходы которых через силовые ключи 3 подключены к обмоткам синхронной электрической машины 4, вал которой связан с сигнальным элементом 1 датчика,положения.

Датчик положения содержит два комплекта дополнительных обмоток.

Один комплект обмоток 5-7 расположен около чувствительных элементов

2. Второй комплект обмоток 8-10— со сдвигом 180 относительно первого комплекта. Устройство содержит усилители 11. Первые выводы обмоток

5-10 заземлены. Вторые выводы обмоток 5-7, расположенных около чувствительных элементов 2, присоединены к выходам усилителей 11, входы которых подключены к вторым выводам обмоток 8-10, распсчоженных с угловым сдвигом 180 относительно

1108576

25

В = В„„sin 2 t, Вц, = const, Тогда на обмотке 8, расположенной со сдвигом 180 относительно обмотки 5, присутствует сигнал В = -U&9-з1п t, о где U — величина, зависящая от числа витков обмотки 8, конструктивных особенностей датчика положения.

Сигнал Ua поступает на усилитель

11, где он усиливается в К раэ

U4< = -КЯ. U sin R t, Напряжение с выхода усилителя вызывает токи в катушке 5, магнитное поле которого следующее:

В . = -B> U 5 з1п. к где В „, зависит от числа витков обмотки 5 и конструктивных особенностей датчика положения.

Иагнитное поле В катушки 5 взаимодействует с магнитным полем сигнального элемента, 1 в районе чувствительного элемента, имеющем закон распределения

В = В sin 1» t, Вь = coast, 30

55 чувствительных элементов 2 с обмотками 5-7.

Устройство работает следующим образом.

В отсутствие блоков 5-11 вентильный электродвигатель функционирует . традиционно. При повороте сигнального элемента 1 датчика положения ротора с чувствительных элементов 2 поступают широтно-импульсные модулированные сигналы, закон изменения длительности которых повторяет закон распределения индукции магнита в зазоре датчика положения, близкий к синусоидальному. 1

Импульсы от чувствительных элементов 2 усиливаются силовыми ключами

3 и поступают на обмотки синхроннои электрической машины 4, создавая вращающий момент. Вал электри- 20 ческой машины 4 соединен с сигнальным элементом 1, обеспечивая положительную обратную связь в системе, вызывающую вращение вала двигателя со скоростью g...

Например, в районе расположения чувствительного элемента 2 (обмотка 5) sакон изменения индукции магнитного поля следующий:

В „,зависит от расстояния чувствительногб элемента 2 от сигнального элемента 1. Это расстояние выбирается значительно большим по сравнению с расстоянием от сигнального элемента 1 до катушек 8-10. В итоге результирующее поле в.районе катушки 5, а следовательно, чувствительного элемента 2 имеет закон

В = (В„„— В U Q К) sin%

Ввиду того, что чувствительный элемент 2 вырабатывает сигнал, длитель:. ность которого соответствует величине В> то длительность импульсов следующая: 6 = С(В „- В У„,Я. К) в .пЯ К, с = const.

Аналогичные процессы имеют место в катушках 6 и 7, Но синусоиды в них сдвинуты относительно cg íà углы, соответствующие пространственному сдвигу обмолвок в датчике голожения (на чертеже +120 и -120 ).

Таким образом, двигатель оказывается охваченным отрицательной тахометрической обратной связью, стабилизирующей скорость его вращения. Глубина обратной связи опреч деляется числом витков в катушках, коэффициентом усиления усилителя и конструктивными особенностями магнитной цепи положения. В частности, определенные стабилизированные скорости вращения можно получить и при К = 1, т.е. когда усилители 11 отсутствуют за счет соотношения числа витков катушек 5 и 8; 6 и 9;

7и 10.

В предлагаемом вентильном электродвигателе реализовано управление путем изменения магнитного поля чувствительного элемента, т.е. управление по цепям датчика положения в вентильном электродвигателе с позиционно-зависимой широтно-импульсной модуляцией фазных напряжений. Датчик положения работает без внешнего статора, когда воздействием катушек 5-7 можно изменить локально магнитное поле сигнального элемента в районе расположения чувствительных элементов 2.

1108576

Составител ь А. Санталов

Техред Т.Маточка Корректор В. Синицкая

Редактор С. Лйсина

Заказ 5881/41 Тираж 667 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Предлагаемый электродвигатель имеет более простую схему вследст. вие замены схемы задержки импульсов, сумматора по модулю два; расширителя импульсов, схемы запрета на две катушки и усилитель.