Вентильный электродвигатель

ОП HCAHHE

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских. Социалистических

Республик о»964882 (61) Дополнительное к ввт. свид-ву— (22) Заявлено 31° . 12 ° 80 (21)3238165/24-07 (И)М.Кл з

Н 02 К 29/02 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (23) Приоритет—

Опубликовано 0710Â2. Бюллетень №37

) З) УДК 621.313.13. . 014. 2:621. . 382 . (088. 8}

Дата опубликования описания 07 ° 10.82

Г.И,Каплун и A.Ñ.Èèõàëeà (72) Авторы изобретения

ЗСЕСОЮЗНА 9 з ПАтейтиоТЕХНИЧЕИАЙ 1

ВИЬЛИфТЬ(я

Дальневосточный ордена Трудового Красного Зн политехнический институт им. В,В.Куйбвваева

I (71) Заявитель (54 } ВЕНТИЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электротехнике, а именно к исполнительным элементам систем .автоматического управления.

Известны вентильные электродвигатели постоянного тока с позиционно зависимой широтно-импульсной модуляцией фазных напряжений по сигналам индуктивных датчиков положения ротора (1).

Недостатком этих двигателей является их сложность так как используются конструктивно сложные магнитномодуляционные датчики положения ротора по числу фаз двигателя. Известны также бесконтактные двигатели постоянного тока с позиционно зависимой широтно-импульсной модуляцией, в ко-. торых в качестве датчика положения ротора используется иикросин. На двух выходных обмотках микросина формируются периодические синусоидальные напряжения с амплитудой, пропорциональной произведению входного сигнала на синус и косинус угла поворота вала двигателя. Выходные обмотки микросина соединены с входами широтноимпульсных преобразователей, выходы которых через фазочувствительные преобразователи соединены со входаьы ключевых .усилителей мощности, к входам которых подключены статорные обмотки двигателя (2).

Недостатком этого устройства яв- ляется невозможность непЬсредственного определения углового положения вала двигателя BQ выходным сигналам микросииа, что требует применения дополнительного датчика углового положения при использовании двигателя. в качестве исполнительного элемента САУ.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее коммутатор, выходом подключенный к обмоткам вентильного электродвигателя, а входом - к выходу дешифратора, генератор высокой час0 тоты, механически связанный с валом вентильного электродвигателя, нульорган, счетчик, выполненный на триггерах с коэффициентом пересчета равным произведению числа фаз электродвигателя на число пар полюсов его

25 якоря, и регистр кода положения, причем выход генератора высокой частоты соединен со входом счетчика, вход триггера старшего разряда ко торого через фазовр щатель подклюЗО чек ко входу нуль-органа, выход пос964882 леднего соединен со входом разрешения эаписи регистра кода положения, его информационные входы подключены к выходам триггеров счетчика,. а выходы регистра через дешифратор под ключены к входу коммутатора. 5

Устройство позволяет с помощью чувствительного элемента - фазовращателя не только управлять двигате,лем, но и получать код углового положения вала f 3 1. 10

Недостатком известного двигателя является значительный уровень пульсаций вращающего момента.

Целью изобретения является снижение пульсаций вращающего момента. 15

Поставленная цель достигается тем, что в вентильный двигатель постоянного тока, содержащий синхронную машину с двухфазной обмоткой на статоре, токовые ключи в обмотках статора, ротор, выполненный в виде постоянного магнита с укрепленным на нем фазовращателем, поключенным к выходам двухфазного формирователя синусоидальных напряжений, входом соединенного с выходом старшего разряда счетчика, выполненного на триггерах, счетный вход которого соединен с выходм генератора, а выходы триггеров соединены с инфор-,. мационными входами регистра, вход разрешения записи которого соединен с выходом нуль-органа, соединенного входом с выходом фазовращателя, дополнительно введены два аналоговых элемента, соединенные выходами с входами двух широтно-импульсных модуляторов, причем выходы широтно-импульсных модуляторов соединены с входами соответствующих токовых ключей, выходы формирователя синусоидальных напряжений соединены с информацион- 40 ными входами соответствующих запоминанщих элементов, управляющие входы которых подключены к выходу нуль-органа.

На фиг. 1 изображена структурная схема вентильного электродвигателя ; 45 на фиг. 2 — диаграммы сигналов на информационных входах и выходах запоминающих элементов при постоянной скорости вращения двигателя.

Вентильный электродвигатель содер- 50 жит генератор 1 высокой частоты(фиг. 1), подключенный ко входу счетчика

Выход триггера старшего разряда счетчика 2 подключен ко входу двухфазного формирователя 3 синусоидальных напряжений. Выходы формирователя синусоидальных напряжений соединены со входами фазовращателя 4 ротор которого закреплен на валу синхронной машины 8. Выход фазовращателя 4 через нуль-орган б соединен с входом разрешения записи регистра 7 кода положения. Информационные входы регистра соединены с выходами триггеров счетчика 2. Выход нуль-орган 6 соединен также с входамн разрешения записи двух аналоговых запоминающих элементов 8, информационные входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя 3 синусоидальных напряжений. Выходы запоминающих элементов 8 через элементы 9 умножения соединены со входами широтно-импульсных модуляторов 10, выходы которых через токовые ключи 11 подключены к соответствующим фазам статорной обмотки 12. На вторые входы элементов умножения подан внешний сигнал управления скоростью и направлением вращения.

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

Счетчик 2 выполняет функцию делителя частоты генератора 1 высокой частоты. Формирователь 3 синусоидальных напряжений формирует из прямоугольных выходных сигналов счетчика синусоидальные опорные напряжения фазовращателя 4, имеющие взаимный фазовый сдвиг на четверть периода (диаграммы 13 и 14 на фиг. 2). Нульорган 6 формирует из выходных синусоидальных сигналов фазовращателя 4 прямоугольные периодические сигналы (диаграммы 15 на фиг. 2), по переднему фронту которых осуществляется запись кода счетчика 2 в регистр 7 кода положения. Одновременно по переднему фронту выходного сигнала фазовращателя осуществляется запись мгновенных значений выходных синусоидальных сигналов формирователя 3 в аналоговые запоминающие элементы 8. Поскольку частота выходных сигналов нульоргана 6 значительно выше частоты вращения двигателя 5, то дискретно изменяющиеся с частотой выходных сигналов нуль-органа б выходные напряжения запоминающих элементов 8 с высокой точностью аппроксимируют синус-ную и косинусную зависимости от угла поворота вала.Реверсивные широтно-им; пульсные модуляторы 10 преобразуют выходные напряжения запоминающих элементов 8 в широтно-импульсные модулированные сигналы, которые усиливаются токовыми ключами 11. В результате средние значения токов в статорных обмот,— ках 12 с некоторым постоянным коэффициентом пропорциональны значениям напряжений на выходах запоминающих элементов 8. Мно>хительные элементы

9 позволяют изменять коэффициент пропорциональности, тем са ым изменяя величину вращающего момента электродвигателя.Реверс двигателя осуществляется изменением знака управляющего напряжения.

B предлагаемом вентильном электродвигателе один и тот же чувствительный элемент — фазовращатель использован как для получения кода углового положения вала двигателя, так и для формирования позиционно модулирован964882

Формула изобретения

Упраблекие

Я г.1 ных сигналов управления ключами в статорных обмотках двигателя. Благодаря этому исключена необходимость в дополнительном точном датчике углового положения вала.

Вентильный электродвигатель может быть эффективно использован в качестве исполнительного элемента высоко,точных цифровых систем автоматичес кого управления при жестких ограничениях на величину пульсаций вращаю- О щего момента и скорости вращения.

В схеме управления предложенного вентильного электродвигателя исполь/ зованы выпускаемые элементы цифровой и аналоговой техники, так что реали-. j5 эация устройства не связана с техническими затруднениями.

1. Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с двухфазной обмоткой на статоре, токовые ключи в обмотках статора, ротор, выполненный в виде постоянного магнита с укрепленным на нем фазовращателем, подключенным к выходам двухфазного формирователя синусоидальных напряжений, выходом соединенного с выходом старшего разряда счетчика, выполненного на триггерах, счетный вход счетчика соединен с выходом генератора импульсов, а выходы триггеров соединены с информационными входами регистра, вход разрешения записи которого

Иод рюооого поаожения соединен с выходом нуль-органа, соединенного своим входом с выходом фазовращателя, отличающийся тем, что, с целью снижения пульсаций вращающего момента, в состав устройства дополнительно введены два аналоговых запоминаницих элемента, соединенные ( выходами с входами двух широтно-импульсных модуляторов, причем выходы широтно-импульсных модуляторов соединены с входами соответствующих токовых ключей, выходы формирователя синусоидальных напряжений соединены с информационными входами запоминающих элементов, управляющие входы которых подключены к выходу нуль-органа.

2. Электродвигатель по п. 1, с тл и ч а ю шийся тем,что с целью управления скоростью и направлением вращения, между выходами аналоговых запоминающих элементов и входами широтно-импульсных модуляторов включены элементы умножения, вторые входы которых объединены и подключены к входной шине управления .скоростью и направлением вращения. !

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

Р 464044, кл. Н 02 К 29/02, 1975.

2. Азов A.Ê. и др. Электронные устройства следящих систем. Л., "Судостроение", 1978, с. 151-147.

3. Авторское свидетельство СССР по заявке Р 2779796, кл. Н 02 K 29/02, 1979.

964882 иг. 2

Составитель A. Санталов

Техред Е. Харитончик.орректор Г. Решетник

Редактор A.Хнмчук

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

Закаэ 7682/41 Тираж 721 Подписное

BHHHIIH Государственного комитета СССР по делам иэобретений и открнтиф .

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