Вентильный электродвигатель

,ЯО 150474 1 51)4 Н 02 К 29/О ГОСУДАРСТВЕНН ПО ИЗОБРЕТЕНИ ПРИ ГКНТ СССР И КОМИТЕТ И ОТЮЪТИ ПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ ЕТЕЛЬСТВУ АВТОРСКОМУ(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 вентнльного электродвигателя.Электродвигатель содержит3 1504746электромеханический преобразователь, коммутатор 2, формирователь 4 двоич ного кода положения ротора и преоб, разователь 5 двоичного кода в ступен ;чатое напряжение Число различных со, стояний двоичного кода формирователя и число ступеней выходного напряжения преобразователя при повороте ротора от любого положения, соответствующего коммутации секций, до другого положения, соответствующего очеред-.ной коммутации секций больше единицы, Выходы формирователя 4 соединеныс входами преобразователя 5, выходэтого преобразователя связан с клем"мами питания инвертора непосредственно или через линейный усилитель 6Также предложены особенности выполнения преобразователя двоичного кода вступенчатое напряжение и формирователя двоичного кода положения ротора,обеспечивающие неодинаковые угловыеразмеры различных ступеней выходного напряжения преобразователя, 2 ил.Изобретение относится к бесконтактным электрическим машинам посто-ягщого тока, в частности к электродви гат елям, а именно к моментнымэлектродвигателям с управлением поположениго ротора от специальных электронных устройств т,е, к вентильньм электродвигателям (ВД) и может 25быть использовано, например, в звукозаписывающей аппаратуре и в самопишущих приборах,Цель изобретения - повышение энергетических показателей вентильногоэлектродвигателя путем уменьшенияглубины изменения напряжения питания,На фиг,1 изображен вентильныйэлектродвигатель (ВД), общий вид;на фиг.2 а - сигналы формирователякода (ФК)," на фиг,2 б - напряжение питания инвертора; на фиг.2 в - зависнмости вращающего момента ВД от углаповорота ротора относительно ста" 40тора при ггитанигг иггвертора постояньъггнапряжением ( пр ерыви ст ая лигпгя )и: стуг.:внучатым напряжением (сплошнаялггг; ,":,ентильньпг электродвигатель содер жит ротор 1 с полюсами, статор сякорной обмоткой, число секций которой может быть любым и выводы которои обозначены через Л,В и С, инвертор 2, выполненный с возможностьюкоммутации секций при повороте ротора, устройство 3 управления инвертором по положению ротора, формирователь 4 двоичного кода положения ротора (ФК), преобразователь 5 двоичногокода в ступенчатое напряжение (ПК)и лггнеййый усилитель 6, Входы ПК 5соединены с выходами ФК 4, ВыходПК 5 соединен со входом усилителя 6,Выход усилителя 6 соединен с клемма- ми "+" и "-" пнтыия 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 Б различных состояний двоичного кода на его выходе при повороте ротора на угол у 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 с, 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 равно в в , где и - нечетное число, При этом угловой размер р сигнальных элементов и сдвиг у.( у, у, у) 1-го чувствительного элемента отйосительно первого элемента соответствуют требуемрй конфигурации выходного напряжения ПК 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 следующими50 5 15047 особенностями. Число ступеней и выходного напряжения на периоде его повторения, равном углу М поворота, нечетно. Оно может быть равно или меньше числа М. Уровень и угловой размер ступени с порядковым номеи+1ром 1 с, меньшим -- , равны соответственно уровню и угловому размеру ступени с порядковым номером (и+1-1). В этом случае возможно соотношение и = И+1, Угловые размеры различных ступеней могут быть различны. В частности, угловой размер о(,(1 с щ 1,2,315 и+1ступени с порядковым номером 1 суи+1меньшим 2 , равен углу поворота От его положения, которому соответствовал вращающий момент Ик при пита нии инвертора от источника с неизменяемым уровнем напряжения;МОКС 25 до положения, которому соответствовал вращающий момент при том же условии 1 кл+1ф кк фмакс( ф30ф макС где М и И - соответственно максиМОНС МИ Кмальный и минимальный вращающие моменты при питании инвертора от источника с неизменяемым уровнем напряжения, т.е. Моменты на межкоммутационном интервале угловой характеристики,При этои уровень 01 к(1 с = 1,2,3и+112) ступени с порядковым номером ки+1меньшим или равным , пропорционален напряжению исц,=( -- -) . Л)мак.ПК 5 может быть выполнен и с одинаковым угловым размером всех или части ступеней выходного напряжения. Нов этом случае пульсация вращающегомомента, хотя и, уменьшится по сравнению с пульсацией у известного ВД, все.же будет больше,.чем при неодинаковых угловых размерах ступеней выходного элементов. 46 6ФК 4 может быть выполнен в видесигнальных элементов, число которыхравно числу коммутаций секций Обмотки при повороте ротора на 360, инеподвижных чувствительных элементов,и число которых равно -- . Угловой2размер р сигнальных элементов соответствует выражению11-1/ггА, (5)Сдвиг д-го чувствительного элементаотносительно первого элемента .соот 01ветствует выражениюк.+ В. (6)2где К - любое целое число;и д - 2,3о 1 - угловой размер первой.ступени напряжения ПК 5,ПреДпагаемый ФК имеет конструкцию,аналогичную конструкции традиционных датчиков положения ротора ВД, ноотличается от нее числом, угловымразмером сигнальных элементов Ю сдви.гом между различными чувствительнымиэлементами. Тип ФК может быть любым,как и тип традиционных датчиков положения ротора (например, индуктивный, емкостный фотоэлектрическийи т,д.)Вентильный электродвигатель работает следующим образом.При вращении ротора относительностатора инвертор периодически коммутирует секции якорной обмотки по сигналам устройства управления инвертором, а ФК формирует двоичный код счислом различных еоетояний, равным М,например, в виде трех электрическихсигналов а,а 2 и а, изображенныхна фиг2 а. Для указанной фигуры число И равно 6, а различные состояниякода описываются логическими выражениями а 1 азэ а 1 а 2, а, а 3 а 1 азаа и а 2 а .Любое из состояний ко"1да периодически повторяется, причемпериод повторения хотя бы одногосостояния равен межкоммутационномуинтервалу - углу 1+1 поворота ротора.ПК преобразует двоичный код вступенчатое напряжение с числом ступеней, равным и,например в напряжение, изображенное на фиг,2 б (и=И+17). Указанное напряжение подаетсяили непосредственно на клеммы пита.ния инвертора или на вход усилителяостави орректор З,Лончакова писное ытиям при 4/5 изобретениям и Раушская наб сударственного комитета п 113035, Москва, ЖГагарина, 101 1 роизнод твенно-издательский комбинат "Патент", г. Ужго 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 напряжения ПК. Поэтому потери энергииусилителе относительно небольшие,.ормула изобретенияВентильный электродвигатель, содеращий ротор, статор с обмотками якоя, подключенной к выходу инвертора, правляющие цепи которого связаны с ыходом датчика положения ротора чеез функционаяьжй преобразователь, 20 дружащий для преобразования выходноо сигнала датчика положения, сформиованного в двоичном коде, в периодиесккй ступенчатый сигнал с нечетным Й большим единицы числом и ступеней 25Ъ Йа периоде повторения сигнала, уровень и угловой размер ступени с порядковым номером К, меньшим6+1- равны соответственно уровню и 2 Редактор А.Ренин Техред А, Кра Заказ 52 б 2/53 Тираж 647ВНИИПИ Го размеру ступени с порядковым номером и+1-К, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения. энергетических показателей двигателя, функциональный преобразователь выполнен с возможностью формирования уровня ступени напряжения с порядковым номером 1, меньи+1шим или равным -- пропорциональ 2 углу на межкоммутационном интервалеугловой характеристики между М нщи М . определяемыми выражениями2(к М =М- " - -),НК макС 9м с ЬМ мин м 1"кк - "москс М -- )9макс где М , М в ,соответственно максимальный и минимальный вращающие моменты на угловой характеристике.