Датчик положения вентильного двигателя

 

Использование: электротехника, электропривод с высокомоментным бесконтактным электродвигателем. Сущность изобретения: статор 1 датчика положения вентильного двигателя имеет на внутренней поверхности чувствительные элементы 2 и ротор 3 в виде полого цилиндра. Часть поверхности ротора ограничена синусоидой 5 и светопроницаема. Источник света размещен внутри концентратора света. Концентратор света выполнен в виде полого цилиндра с двумя прорезями. Чувствительные элементы реагируют на свет. 4 ил

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я Н 02 К 29/06

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР.ф1 9g

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Фиг. 2

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4773021/07 (22) 25.10.89 (46) 30.06.92. Бюл. ¹ 24 (71) Центр совместного обучения летного технического и диспетчерского персонала гражданской авиации стран-членов С3В (72) О. Н. Аронов и Д, Н. Карабанов (53) 621.313.292(088.8) (56) Патент США ¹ 33884499772200, кл. Н 02 К

39/00, 1974. (54)ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ВЕНТИЛЬНОГО

ДВИГАТЕЛЯ

„, . Ы„„1744768 А1 (57) Использование: электротехника, электропривод с высокомоментным бесконтактным электродвигателем. Сущность изобретения: статор 1 датчика положения вентильного двигателя имеет на внутренней поверхности чувствительные элементы 2 и ротор 3 в виде полого цилиндра. Часть поверхности ротора ограничена синусоидой 5 и светопроницаема. Источник света размещен внутри концентратора света. Концентратор света выполнен в виде полого цилиндра с двумя прорезями. Чувствительные элементы реагируют на свет. 4 ил.

1744768

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с высокомоментными бесконтактными электродвигателями, например в электроприводах авиационных 5 механизмов.

Известен датчик положения ротора на базе синусно-косинусного вращающегося трансформатора (СКВТ), используемый для управления моментным вентильным элект- 10 родвигателем, который обеспечивает управление электродвигателем путем подачи в е о синусную и косинусную статорные обмотки напряжений, снимаемых с синусной и косинусной обмоток СКВТ и преобразовэ- 15 нных в фазочувствительных выпрямителях, функциональных преобразователях и блока перемножения.

Необходимость преобразований в указанных элементах структурной схемы уп- 20 равления электродвигателем вызвана тем, что низкочастотные сигналы, снимаемые с обмоток СКВТ и пропорциональные углу поворота его ротора, модулированы напря>кениями более высокой частоты, в связи с чем 25 указанная структурная схема отличается сло>кностью.

Известен также датчик положения ротора вентильного электродвигателя, имеющий втул ку из ма гнитоп роводя щего 30 материала с радиальными выступами и постоянными магнитами, Однако конструкция такого датчика достаточно сложна.

Известны также датчики поло>кения ро- 35 тора с использованием модуляции светового потока. направленного от источника излучения через закрепленный на валу электродвигателя диск с дорожками от прозрач: ых и не прозрачных участков на непод- 40 вижный фотоприемник (например, обтюратор-диск с двумя дорожками, или выключатель поворотный дискретный фотоэлектрический ПДcD-8, УДК

621.316.57:621,383, ОКП 34 3991 РГ 45

45.41.33).

Сигналы, снимаемые с этих датчиков, выдаются s дискретной форме, в связи с чем реализация напряжений, пропорциональных синусу и косинусу угла поворота ротора, 50 требует.усло>кнения схемы.

Наиболее близким к предлагаемому является электромеханический синусно-косинусный генератор, представляющий собой цилиндр с,осью вращения, имеющей экс- 55 центриситет. относительно продольной геометрический оси с двумя чувствительными бесконтактными элементами, сдвинутыми один относительно другого на 90, расположенными вне цилиндра, снабженный устройством для регулирования нулевого и пикового значений амплитуд электрических сигналов, снимаемых с чувствительных элементов, а также устройством для вращения цилиндра, причем вращение цилиндра является функцией синуса, Однако указанный электромеханический синусно.-косинусный генератор не может быть использован для управления вентильным двигателем по следующим причинам: устройство при постоянстве частоты вращения цилиндра реализует на своих выходах электрические сигналы, не являющиеся си нусоидал ьн ы ми и косинусоидальными функциями угла поворота цилиндра; для получения синусоидальных и косинусоидальных сигналов в функции угла поворота цилиндра необходима коррекция частоты вращения цилиндра, что неприем лема для двигателя, управляемого указанным синусно-косинусным генератором: синусно-косинусный генератор отличается значительной сложностью из-за наличия в нем устройства для индикации нулевого и пикового значений сигналов, снимаемых с чувствительных элементов, а также из-за наличия устройства коррекции частоты вращения и источника постоянного смещения.

Цель изобретения — упрощение конструкции датчика путем обеспечения синусоидальности выходного напряжения без дополнительных устройств.

Поставленная цель достигается тем, что в датчике поло>кения вентильного двигателя, состоящем из статора, чувствительных элементов синусного и косинусного сигналов, закрепленных на стэторе, и ротора, ротор выполнен полым, часть поверхности ротора, ограниченная нанесенной на нее синусоидой, выполнена светоп роницэемой, остальная часть поверхности ротора — светонепроницаемой, внутри полого ротора размещен источник света с концентратором света, представляющим полый цилиндр с двумя продольными прорезями, располагаpMblMi у чувствительных элементов, а чувстви. эльные элементы выполнены реагирующими на свет, Известно также устройство для управления электродвигателем с периодическим реверсивным вращением, в котором используются операционные усилители для подачи на обмотки управления напря>кений, сформированных в низкочастотном двухканальном генераторе. B предлагаемом устройстве операционные усилители используются в качестве сумматоров для

1744768 формирования синусоидального и косинусоидального напря>кений, необходимых для управления вентильным двигателем.

На фиг. 1 и 2 изображен датчик; на фиг.

3 — схема суммирования напряжений, снимаемых с датчика; на фиг. 4 — форма напряжений на его выходе, На внутренней поверхности неподви>кного цилиндрического статора 1 закреплены чувствительные элементы 2, выполненные реагирующими на свет. Ротор

3 датчика представляет собой полый цилиндр, часть 4 боковой поверхности которого, ограниченная синусоидой 5, нанесенной на эту поверхность, выполнена светопроницаемой, а остальная часть (6) — светонепроницаемой, Синусоида нанесена на боковую поверхность ротора вдоль оси, перпендикулярной его образующей и имеет число периодов, равное произведению числа пар полюсов вентильного двигателя на передаточное отношение механической передачи от двигателя к датчику. Внутри полого ротора 3 размещен источник 7 света, закрытый неподвижным концентратором 8 света, представляющим собой полый цилиндр с двумя продольными прорезями 9, параллельными одна другой и отстоящими одна от другой по дуге концентратора света на четверть периода синусоиды так, что каждая прорезь находится напротив ряда чувствительных элементов 2 синусного и косинусного сигналов.

В схему суммирования сигналов, снимаемых с датчика, входит два сумматора 10 и 11, поедназначенных для суммирования положительных напряжений, формируемых на чувствительных элементах 2, два сумматора 12 и 13 предназначенных для суммирования отрицательных напряжений, и два сумматора 14 и 15 для суммирования снимаемых с выходов сумматоров 10, 12 и 11, 13 положительных и отрицательных напряжений. Напряжения, нимаемые с вь:ходов сумматоров 14 и 15, являются функциями угла поворота ротора и приближенно представляют собой два синусоиды, сдвинутые одна относительно другой на 90 .

Выход сумматора 14 соединен с первым выходом 16 схемы суммирования сигналов либо через размыкающие контакты переключающего устройства 17, либо через замыкающие контакты того же устройства и инвертор 18. Назначением переключающего устройства является обеспечение реверса двигателя при непосредственном управлении от датчика. Вторым выходом схемы суммирования сигналов является выход сумматора 15.

Устройство работает следующим образом.

При непосредственном управлении вентильным двигателем от датчика положе5 ния схема приводится в действие включением выключателя в цепи источника 7 света (на фиг. 1 и 2 не показан). Световые лучи, проходя через прорези 9 концентратора 8 света и светопроницаемую часть 4 поверхности

10 ротора 3, попадают на часть чувствительных элементов 2, облучая их. Чувствительные элементы одного ряда предназначены для формирования синусоиды, а другого ряда— для формирования косинусоиды. В зависи15 мости от количества облученных чувствительных элементов на выходах сумматоров

10 или 11 (фиг, 3), а также 12 или 13 формируются напряжения соответствующего уровня положительной или отрицательной

20 полуволн синусоиды или косинусоиды. Эти напряжения подаются на один из входов сумматоров 14 и 15. Появляющееся на выходе сумматора 14 напряжение в зависимости от заданного направления вращения двига25 теля подается на выход 16 схемы и далее на синусную обмотку управления двигателя ли6о через размыкающие контакты переключающего устройства 17, либо через замыкающие контакты того же устройства и

30 инвертор 18. Выходное напряжение сумматора 15 поступает на косинусную обмс::,.у управления двигателя. Ротор двигателя поворачивается, поворачивая ротор 3 датчика, что приводит к изменению количества облу35 ченных чувствительных элементов 2. Уровень выходных напряжений сумматоров 14 и 15 изменяется, в связи с чем вновь меняется положение ротора двигателя.

Снимаемые с выходов схемы суммиро40 вания напряжения U имеют форму ступенчатых кривых, функционально связанных с углом поворота а ротора датчика (фиг. 4).

Огибающие этих кривых представляют собой синусоиду и косинусоиду, Форма кри45 вых может быть улучшена за счет увеличения количества чувствительных элементов и применения соответствующих фильтров. Переключающее устройство 17 и инвертор 18 могут быть исключены из схемы

50 в случае применения системы управления двигателем по заданному закону.

Устройство существенно отличается от прототипа упрощенной конструкцией путем обеспечен ия синусоидал ь ности выходного

55 напряжения без дополнительных устройств.

Формула изобретения

Датчик положения вентильного двигателя, состоящий из статора, чувствительных элементов синусHого и косинусного сигна1744768

18 лов, закрепленных на статоре, и ротора, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения конструкции путем обеспечения синусоидальности выходного напряжения без дополнительных устройств, ротор выполнен полым, часть поверхности ротора, ограниченная нанесенной на нее синусоидой, выполнена светопроницаемой, остальная часть поверхности ротора — светонепроницаемой, внутри полого ротора размещен источник света с концентратором света, представляющим полый цилиндр с двумя

5 прорезями, расположенными напротив чувствительных элементов, а чувствительные элементы выполнены реагирующими на свет.

1744768

g7

1 и

45

Составитель О.Аронов

Техред Ы.Моргентал Ко р ре кто р М. Куче ря вая

Редактор М.Петрова

Заказ 2202 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101