Вентильный электродвигатель

 

Изобретение относится к моментным электродвигателям с управлением по положению ротора с помощью специальных электронных устройств. Оно может быть использовано, например, в звукозаписывающей аппаратуре, в самопишущих приборах. Целью изобретения является повышение энергетических показателей вентильного электродвигателя. Электродвигатель содержит электромеханический преобразователь 1, коммутатор 2, формирователь 4 двоичного кода положения ротора и преобразователь 5 двоичного кода в ступенчатое напряжение. Число различных состояний двоичного кода формирователя и число ступеней выходного напряжения преобразователя при повороте ротора от любого положения, соответствующего коммутации секций, до другого положения, соответствующего очередной коммутации секций, больше единицы. Выходы формирователя 4 соединены с входами преобразователя 5, выход этого преобразователя связан с клеммами питания инвертора непосредственно или через линейный усилитель 6. Также предложены особенности выполнения преобразователя двоичного кода в ступенчатое напряжение и формирователя двоичного кода положения ротора, обеспечивающие неодинаковые угловые размеры различных ступеней выходного напряжения преобразователя. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„.SU„„1504746

А1 (51) 4 Н 02 К 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ll0 ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4221486/24-07 (22) 06.04.87 (46} 30,08.89. Бюл. В 32 (75) В.M.Ãðèäèí и M.Â.Ãðèäèí (53) 621.313.292(088.8) (56) Патент США 11* 3942084,кл.318-138, 1976.

Патент ГДР В 204010,кл.Н02 К29/02, 1983.

Патент GIJA N- 4507590, л. 318-254, 1985.

2 (54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к моментным электродвигателям с управлением по положению ротора с помощью специальных электронных устройств. Оно может быть использовано, например, в звукозаписывающей аппаратуре, в самопишущих приборах. Целью изобретения является повьппение энергетических показателей вентильного электродвигателя. Электродвигатель содержит

3 1504746 электромеханический преобразователь, коммутатор 2, формирователь 4 двоич ного кода положения ротора и преоб, разователь 5 двоичного кода в ступен- 5

,чатое напряжение Число различных со, .стояний двоичного кода формирователя и число ступеней выходного напряжения преобразователя при повороте ротора от любого положения, соответст- 10 вующего коммутации секций, до другого положения, соответствующего очеред-. ной коммутации секций„ больше единицы, Выходы формирователя 4 соединены с входами преобразователя 5, выход этого преобразователя связан с клеммами питания инвертора непосредственно или через линейный усилитель 6

Также предложены особенности выполнения преобразователя двоичного кода в ступенчатое напряжение и формирователя двоичного кода положения ротора, обеспечивающие неодинаковые угловые размеры различных ступеней выходного напряжения преобразователя. 2 ил.

Изобретение относится к бесконтактным электрическим машинам посто- ягшого тока, в частности к электро- 20 дви гат елям, а именно к моментным электродвигателям с управлением по положениго ротора от специальных электронных устройств „т,е, к вентильным электродвигателям (ВД) и может 25 быть использовано, например, в звукозаписывающей аппаратуре и в самопишущих приборах. ! !

Цель изобретения — повышение энер- 30 гетических показателей вентильного электродвигателя путем уменьшения глубины изменения напряжения питания.

На фиг.1 изображен вентильный электродвигатель (ВД), общий вид; на фиг.2а — сигналы формирователя кода (ФК)," на фиг,2б — напряжение питания инвертора; на фиг.2в — зависнмости вращающегG момента ВД от угла поворота ротора относительно ста" 40 тора при ггиг анигг иггггертора постоянгпгг" напряжением (прерывистая лиггия) и: ступенчатым напряжением (сплошная лг-,-„-, : .еггтильньпг электродви-атель содер-45 жит ротор 1 с полюсами, статор с якорной обмоткой, число секций которой может быть любым и выводы которой обозначены через A, и C инвертор 2, выполненный с возможностью коммутации секций при повороте ротора, устройство 3 управления инвертором по положению ротора, формирователь 4 двоичного кода положения ротора (ФК), преобразователь 5 двоичного кода в ступенчатое напряжение (ПК) и лггнейг. .ый усилитель 6, Входы ПК 5 соединены с выходами ФК 4, Выход

ПК 5 соединен со входом усилителя 6, 1

Выход усилителя 6 соединен с клемма- ми "+" и "-" питания инвертора 2.

Усилитель 6 может быть выполнен в виде эмиттерного повторителя (усилителя тока), а может и отсутствовать. В последнем случае выход ПК 5 должен быть соединен с клеммами питания инвертора 2.

ФК 4 имеет следующие особенности.

Число N различных состояний двоичного кода на его выходе при повороте ротора на угол г, от любого положения, соответствующего коммутации секций, до другого положения, соответствующего очередной коммутации секций, больше единицы. Оно может быть равным или большим требуемого числа и ступеней выходного напряжения ПК 5 при повороте ротора на угол г, но также может быть на единицу меньше числа и. ФК 4 может быть выполнен, например, в виде поворотных сигнальных элементов, число которых равно числу коммутации секций обмотки при повороте ротора на 360, и неподвижных чувствительных элементов, число которых

% и-1 равно †вЂ,- где n — нечетное число, При этом угловой размер р сигнальных элементов и сдвиг у.(у, у, у)

i-го чувствительного элемента отйосительно первого элемента соответствуют требуемрй конфигурации выходного напряжения HK 5. ФК 4 может быть выполнен также в виде преобразователя угла в классический двоичный код: простой (обычный), код Грея и т.п, Он может быть совмещен с датчиком положения ротора, входящего в состав устройства 3.

ПК 5 выполнен с возможностью формирования напряжения со следующими

30 где N u N — соответственно максимбкс ми к мальный и минимальный вращающие моменты при питании инвертора от источника с неизменяемым уровнем напряжения, т.е. Моменты на межкоммутационном интервале угловой характеристики, При этои уровень U (k =1,2,3,..., и+1 ю

) СТУПЕНИ С ПОРЯДКОВЫМ НОМЕРОМ

n+1 меньшим или равным, пропорционален напряжению ис

Мм„ - a+i

U.= (— — -) . (3) мсч кс

ПК5 может быть выполнен и с одина50 ковым угловым размером всех или части ступеней выходного напряжения. Но в этом случае пульсация вращающего мОмента, хОтя и, уменьшится пО сравнению с пульсацией у известного ВД, все. же будет больше,.чем при неодинаковых угловых размерах ступеней выходного элементов.

5 15047 особенностями. Число ступеней и выходного напряжения на периоде его повторения, равном углу g поворота, нечетно. Оно может быть равно или меньше числа N. Уровень и угловой размер. ступени с порядковым номеn+1 ром 1с, меньшим — —, равны соответственно уровню и угловому размеру ступени с порядковым номером (и+1-k), В этом случае возможно соотношение

n = N+I Угловые размеры различных ступеней могут быть различны. В частности, угловой размер g (k =1,2,3,...,15

-и+1 ступени с пОрядковым нОмерОм kp

n+1 меньшим 2, равен углу поворота Or его положения, которому соответствовал враЩающий момент М„„ при питании инвертора от источника с неизменяемым уровнем напряжения;

М 1 2(К4) ппОкс 25 до положения, которому соответствовал вращающий момент при том же условии LK л+ (2} мак

46 6

ФК 4 может бь.ть выполнен в виде сигнальных элементов, число которых равно числу коммутаций секций Обмотки при повороте ротора на 360, и неподвижных чувствительных элементов, и-1 число которых равно — — . Угловой

2 размер сигнальных элементов соответствует выражению и- /z

p =y- +3,— 2o(. (5) L

Сдвиг i-ro чувствительного элемента относительно первого элемента .соот01 ветствует выражению к

0,+R (6)

2 где R — любое целое число; и-1

= 2,3,..., — — ;

o(, - угловой размер первой ступени напряжения ПК 5.

Предлагаемый ФК имеет конструкцию, аналогичную конструкции традиционных датчиков положения ротора ВД, но отличается от нее числом, угловым размером сигнальных элементов Ю сдви. гом между различными чувствительными элементами. Тип ФК может быть любым, как и тип традиционных датчиков положения ротора (например, индуктивный, емкостный фотоэлектрический и т.д.)

Вентильный электродвигатель работает следующим образом.

При вращении ротора относительно статора инвертор периодически коммутирует секции якорной обмотки по сигналам устройства управления инвертором, а ФК формирует двоичный код с числом различных еоетояний, равным N, например, в виде трех электрических сигналов а,а z и а, изображенных на фиг ° 2а. Для указанной фигуры число N равно 6, а различные состояния кода описываются логическими выражениями а аЭ, а, а,, а .а, а„а а ° а и а а .,Любое из состояний ко1 да периодически повторяется, причем период повторения хотя бы одного состояния равен межкоммутационному интервалу — углу у поворота ротора.

ПК преобразует двоичный код в ступенчатое напряжение с числом ступеней, равным n,íàïðèìåð в напряжение, изображенное на фиг.2б (П=Н+1> !

7). Указанное напряжение подается или непосредственно на клеммы питания инвертора или на вход усилителя

1504746 размеру ступени с порядковым номером и+1-К, отличающийся тем, что, с целью повышения. энергетических показателей двигателя, функциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования уровня ступени напряжения с порядковым номером k, меньи+1 шим или равным — — пропорциональ2 (например — эмиттерног о повторителя), работающего в классе В. Выходное наПряжение усилителя является напряжеНием питания инвертора. Оно всегда близко в напряжению питания самого усилителя благодаря относительно

Небольшому отношению максимального и минимального значений выходного на пряжения ПК. Поэтому потери энергии усилителе относительно небольшие, 10 ным выражению кк — 1

a+a

М мин

П =(— — — ) М мс КС а угловой размер.ор мул а из обретения ! ! !

Вентильный электродвигатель, содер-15 ащий ротор, статор с обмотками якоя, подключенной к выходу инвертора, правляющие цепи которого связаны с

ыходом дат жка положения ротора чеез функционаяьж|й преобразователь, 20 дружащий для преобр азования выходноо сигнала датчика положения, сформиованного в двоичном коде, в периодиесккй ступенчатый сигнал с нечетным !

Й большим единицы !цслом и ступеней

1 на периоде повторения сигнала, уровень и угловой размер ступени с порядковым номером К, меньшим

6+1 — равны соответственно уровню и

2 с !, ступени с поряди+1 меньшим, равен ковым номером 1с углу на межкоммутационном интервале угловой характеристики между M „„ и М,„, - определяемыми выражениями (-i)

М =M (— — -) нк мсакс 9 ь< !

М мин n+i

М„ê,,=М, (М

9 мс кс где М„„с, М„„ц — .Соответственно максимальный и минимальный вращающие моменты на угловой характеристике.

Нно

Ф/г М

Фие. и

Составитель А,Санталов

Техред A. Кравчук Корректор 3.Лончакова

Редакт ор А. 1! свин

Заказ 5262/53 Тираж 647 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Произвол:твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101