Шаговый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике , к управлению электрическими МашинамиJ и может быть использовано при создании шагового электропривода повьшенной надежности. Цель состоит в повышении точности отработки шага и динамического момента. Электропривод , содергкит электродвигатель с несоосными обмотками 8 и 9 на статоре и гистерезисным ротором 10. Кроме того, на статоре расположена третья обмотка 15, ось которой совпадает с осью вращения 11 ротора. Перед совершением шага с источника 1 постоянного тока подается напряжение в обмотку 8 движения и фиксации, которая создает магнитное поле недостаточное для полного перемагничивания ротора 10 и его ось намагниченности фиксируется вдоль оси обмотки 8. Для совершения шага схема управления подает управляющий импульс тока к обмотке 15, который перемагничивает ротор 10 в направлении оси 11. Обмотка 8 при этом обесточивается. Далее управляющий импульс через устройство 12 задержки поступа- . ет в обмотку 9, перемагнггчивая ротор 10 в направлении ее оси. Совершив шас говое перемещение на угол, определяемый углом между осями обмоток 9 и 8, гистерезисный ротор 10 фиксируется магнитным полем обмотки 8. При этом устраняется движение ротора в обратном направлении. 2 ил. (в СО е рэ 00

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН (19) (11) (51) 4 Н 02 Р Я/00

ЗСГ(;() щрищ g и

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛЛМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 39?4106/24-07 (22) 10.11.85 (46) 23.11.87. Бюп. ¹ 43 (75) В.В.Арсеньев (53) 621.313.39(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 650194, кл. Н 02 P 8/00, 1978.

Авторское свидетельство СССР № 1007173, кл. Н 02 P 8/00, 1983. (54) ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОД (57) Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами„ и может быть использовано при создании шагового злектропривода повышенной надежности, Цель состоит в повышении точности отработки шага и динамического момента. Электропривод.содержит электродвигатель с несоосными обмотками 8 и 9 на статоре и гистереэисным ротором 10. Кроме -того, на статоре расположена третья обмотка 15, ось которой совпадает с осью вращения 11 ротора. Перед совершением шага с источника 1 постоянного тока подается напряжение в обмотку 8 движения и фиксации, которая создает магнитное поле недостаточное для полного перемагничивания ротора 10 и его ось намагниченности фиксируется вдоль оси обмотки 8. Для совершения шага схема управления подает управляющий импульс тока к обмотке 15, который перемагничивает ротор 10 в направлении оси 11. Обмо-ка 8 при этом обесточивается. Далее управляющий импульс через устроиство 12 задержки поступа.ет в обмотку 9, неремагничивая ротор

10 в направлении ее оси. Совершив ша(O говое перемещение на угол, определяемый углом между осями обмоток 9 и 8, гистерезисный ротор 10 фиксируется магиитиьм полем обмотки 8. При этом С устраняется движение ротора в обратном направлении, 2 ил.

1354382

Изобретение относится к,управлению электрическими машинами и может быть использовано при создании шагового электропринода повышенной надежности. 5

Цель изобретения — повышение точности отработки шага и динамического момента.

На фиг. 1 показана схема шагового электропривода; на фиг. 2 — зависн- 10 мости напряжений и токов от времени в разных точках предлагаемого привода.

Электропривод содержит источник 1 постоянного напряжения, источник 2 импульсов, дифференциальный блок 3, первый вход которого соединен с выходом источника 2 импульсов, а выходные выводы 4 и 5 подключены к двухпроводной линии связи. В состав элект-20 ропривода также входят первый 6 и второй 7 диоды, а также электродвига- . тель, имеющий на статоре насосные обмотки 8 и 9 и гистерезисный.ро< ор 10 с осью 11 вращения.

Анод одного диода соединен с катодом другого диода и с первым выводом 4 дифференциального блока 3, второй нынад первого диода б соединен с перным ныводом первой обмотки 8 электродвига 30 теля, второй вывод которой соединен с вторым выводом 5 дифференциального блока 3. Элемент 12 задержки включен между вторым диодом 7 и обмоткой 9, цепью питания он подключен к источни- 35 ку 1 постоянного напряжения. Блок 13 временного расширения импульсов соединен входом с источником 2 импульсов, а выходом — к управляющему входу блока 14 запрета, а на статоре 40 электродвигателя расположена третья обмотка 15, ось которой совпадает с осью 11 вращения ротора электродвигателя. Блок 14 запрета соединяет источник 1 постоянного напряжения с вто.45 рым входом дифференциального блока 3.

Блок 13, временного расширения импульсов, который выполняет функцию получения более широких импульсов на своем выходе, чем на входе., может быть выполнен из последовательно соединенных дифференцирующей цепочки и формирователя импульсов, реагирующего на входные импульсы положительной полярности, который можно выполнить, например, в виде ждущего мультинибратора или блокинг-генератора.

Оси обмоток 8 и 9 лежат в одной плоскости (они перпендикулярны оси 11 вращения ротора 10), ось обмотки 15 совпадает с осью 11 вращения ротора или осью вала электродвигателя.

Шаговый электропривод работает следующим образом.

Перед совершением шага источник 1, постоянного напряжения выдает на свой выход постоянное напряжение U-(фиг, 2), которое через блок 14 запрета попадает на второй вход дифференциального блока 3. Последний выдает на свой выход соответствующий сигнал, который в виде тока величины I по линии связи через диод 6 попадает в обмотку 8 движения и фиксации. Обмотка 8 создает магнитное поле небольшой величины, недостаточной для полного перемагничивания ротора 10, отчего ось намагниченности ротора 10 фиксируется в направлении оси обмотки 8. Таким образом, с помощью обмотки 8 осуществляется фиксация ротора 10 в исходном положении.

Для совершения шага источник 2 импульсов выдает на свой выход один импульс напряжения U,, например, длительностью -t (где < — время начала импульса, t — время окончания импульса). Укаэанный импульс, попадая на первый вход дифференциального блока 3, вызывает появление на ныходе блока 3 импульса тока величиной I

В то же время, импульс от источника 2, попадая на вход блока 13 временного расширения импульсов, способствует формированию им более широкого импульса с амплитудой или величиной U и длительностью t -C< (где й," — время начала импульса, t — время окончания импульса на выходе блока 13), который поступает на запрещающий вход блока 14 запрета. От поступления указанного широкого запрещающего импульса на блок 14 запрета последний формирует на своем выходе соответствующую широкую паузу напряжения П, которое подается на второй вход дифференциального блока 3. В результате, на выходе дифференциального блока 3 (н линии связи) ток I после импульсавсплеска (величины I<) спадает до нуля на время паузы, равной -й (где

t вЂ,время окончания импульса на выходе источника 2, t — время окончания импульса на выходе блока 13) По1354382 сле указанной паузы ток в линии связи восстанавливается до величины I,.

Ток, передаваемый по линии связи. поступает к двигателю. Так, импульс тока величиной I (т.е. сигнал на совершение шага) через диод 7 поступает к обмотке 15. В то же время изза наличия диода б обмотка 8 обесточивается. Обмотка 8 остается обесточенной и во время паузы тока Х длительностью -t< (где t, — время начала паузы, t — время окончания паузы) .

Импульс тока I, действуя в обмот- 15 ке 15, перемагничйвает гистереэисный ротор 15 в направлении оси 11, т ° е. намагниченность ротора, которая до этого была направлена по оси обмотки 8, меняет свое направление и ста- 20 новится направленной по оси 11. Паразитного отрицательного момента вращения ротора 10 при этом не возникает.

Импульс, проходя через диод 7, помимо обмотки 15 попадает также и на вход устройства 12 задержки. От этого устройство 12 задержки выдает на свой выход импульс тока I, задержанный относительно импульса тока в обмотке 15. Задержанный импульс тока I поступает в обмотку 9. По.следняя создает импульс магнитного ,поля, который намагничивает ротор 10 в направлении оси обмотки 9, т.е.

35 намагниченность ротора, которая была направлена до этого по оси 11 вращения ротора, изменяет снова свое направление и становится направленной по оси обмотки 9. Паразитного отри- 40 цательного момента вращения ротора l0 при этом опять не возникает.

Перемагнитив ротор 10 в направлении оси обмотки 9, импульс тока в об-. мотке 9 оканчивается, после чего на обмотку 8 движения вновь начинает поступать постоянный ток величины Т

Под действием магнитного поля, создаваемого постоянным током величины I в обмотке 8, гистерезисный ротор 10, будучи намагниченным (в начале шага) в направлении оси обмотки 9, совершает шаговое движение до совпадения оси намагниченности ротора с осью обмотки 8 движения и фик55 сации.

Совершив шаговое движение на угол, определяемый углом между осями обмоток 9 и 8, гистерезисный ротор 10 далее фиксируется с помощью магнитного поля обмотки 8.

При подаче от источника 2 нового импульса описанные процессы повторяют ся и ротор 10 двигателя совершает новьп шаг. Таким образом при подаче импульсов от источника 2 злектропривод совершает шаговое точное движение с шагом, определяемым углом между осями обмоток 9 и 8.

При частой подаче импульсов от источника 2 движение ротора 10 становится практически непрерывным, т.е. привод можно испольэовать как в шаговом режиме, так и в режиме непрерывного вращения.

При совершении шага или подаче импульса на движение гистерезисный ротор 10 каждый раз меняет направление своей намагниченности по циклу (ось обмотки 8 — ось 11 — ось обмот- ки 9), после чего ротор из-за направ" ления его намагниченности совершает шаговое движение от оси обмотки 9 до оси обмотки 8. Таким образом, при перемагничивании ротора по указанному циклу отрицательного момента, вращающего ротор в направлении, противоположном направлению основного вращения, не возникает.

Устранение отрицательного момента и является основным положительным эффектом от использования электропривода. При этом устраняется движение ротора в обратном направлении при совершении шага особенно при малоинерционном роторе, чем повьппается точность отработки шага. Повышается средний момент электродвигателя, что имеет место как в шаговом режиме, так и в режиме непрерывного вращения.

Формула изобретения

Шаговый электропривод, содержащий гистерезисный двигатель с обмотками движения и перемагничивания, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной к оси, двигателя, и не совпадают между собой, источник постоянного напряжения, источник импульсов, дифференциальный усилитель и два диода, подключенных разноименными выводами к выходу дифференциального усилителя, один вход которого соединен с.источником импульсов, а другой связан с источником постоянного напряжения, второй вывод первого диода

1354382

Составитель B.ÀëôHìoâ

Редактор N.Áëàíàð .Техред и.нерес Корректор С.йекмар

Заказ 5711./53 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственног.; комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, -aJmcKaa наб., д. 4/ ..Производственно-полиграфическое предприятие, г.ужгород, ул„Проектная, 4 соединен с обмоткой движения, второй вывод второго диода связан с обмоткой неремагничивания, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышению точности отработки шага и повышения динамического момента, дополнительно введены расширитель импульсов, элемент запрета и элемент задержки, соединенный выходом с обмоткой перемагничивания, входом — с выведом второго диоде., вход расшйричЪля импульсов подключен к источнику импульсов, выход — к управляющему входу элемента запрета, соединяющего источник постоянного напряжения с входом дифференциального усилителя, на двигателе выполнена вторая обмотка перемагничивания, ось которой совпадает с осью ротора, а выводы подключены параллельнс элементу задержки.