Вентильный электродвигатель

ОПИСАНИИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Совэ Советских Социалистических Республик(22) Заявлено 290377 (21) 2471501/24-07 С 512 М. Кд. с присоединением заявки Йо Н 02 К 29/02 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(72) Авторы изобретения Я.И. Онацкий и В.С, Бердяев Минский радиотехнический институт(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к электротехнике, в частности, к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций обмотки якоря - к вентильным электродвигателям (ВД) 5 Известны ВД, в которых для повышения энергетических показателей осуществляется регулирование угла опережения включения секций 8 обмот ки якоря 1) и 2 .Недостаток устройства 1) заключается в необходимости иметь генератор с большой длительностью выход-. ного сигнала. 15 По решаемой Задаче и технической сущности устройство 2) наиболее. близко к изобретению.ВД 2 содержит статор с обмоткой якоря, щ секций которой соединены с выходом инвертора, управляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика положения ротора через последовательно соединенные в каждом ка нале связи формирователь и цифровое фазосдвигающее устройство.Недостатком устройства является ,сложность конструкции датчика положения ротора, который должен выдавать большое количество импульсов (360 импульсов) за один оборот ротора.Цель изобретения - упрощение конструкции ВД за счет упрощения конструкции датчика.Поставленная цель достигается тем, что цифровое фаэосдвигающее устройство содержит щ умножителейв триггеров, генератор тактовой частоты и блок начальной установки, причем разрядные выходы блока начальной установки соединены с разрядными вхо" ,дами каждого иэ умножителей,другие входы каждого из которых соединены с выходом одного иэ формирователей и выходом генератора тактовой частоты, а выход соединен с входом одного иэ триггеров, выходы которых соединены с управляющими цепями ключей инвертора.На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, например, с тремя секциями; на фиг. 2 н 3 - диаграммы, поясняющие его работу. Устройство (фиг. 1) содержит трехзекционную обмотку 1 статора, датчик 2 положения ротора, инвертор 3 (мостовой коммутатор), формирователь 4, блок 5 начальной установки, умножители б, каждый из которых содержитсчетчик 7, регистр 8 хранения, счетчик 9, дешифратор 10 и схему 11 синхронизации, генератор 12 тактовойчастоты и триггеры 13.На фиг. 2 обозначено:а - сигналы датчика 2 положения;б - сигналы датчика 2 положенияпосле формирователя 4;в - выходные сигналы после блокаб умножителей;г - сигналы управления мостовымкоммутатором 3 после триггеров 13.На фиг, 3 изображена диаграммаработы одного из умножителей б, где.а - входной сигнал, поступающий навход умножителя, после формирователя 4; б - импульсная последовательность генератора 12 тактовой частоты;в - импульсная последовательность сотставанием То, поступающая на входтриггеров 13 управления мостовым коммутатором 3 по каждой фазе; г - импульсная последовательность с опережением Топер., поступающая на вход триггеров 13 управления мостовым коммутатором 3 по каждой фазе.Датчик 2 положения предназначендля определения положения ротора в текущий момент времени. В качестве датчика положения может быть использованлюбой датчик (например, миниатюрныйбесконтактный сельсин, фотоэлектрический датчик, датчик Холла и др.),обеспечивающий на выходе сигналы,.изображенные на фиг. 2 а.Мостовой коммутатор 3 используетсядля переключения тока в обмотке 1 статора двигателя в соответствующей последовательности, определяемой датчиком 2 положения.Формирователь 4 предназначен для .выделения переднего и заднего фронтов сигналов датчика положения.Блок 5 импульсной установки используется для первоначальной установки счетчика 7 умножителя б.Блоки б умножителей осуществляютсдвиг периода импульсов, поступающихот формирователя 4 по каждой фазе всторону либо опережения, либо отставания,Назначение остальных элементов,входящих в состав ВД определяется ихназначением.Сигналы, получаемые от датчика 2положения, последовательно через формирователь 4, умножителя б, триггеры13 управления мостовым коммутатором 3,черей мостовой коммутатор 3 осуществляют управление током в обмотках 1двигателя.Изменение угла 0 осуществляетсяиспользованием умножителя, которыйобеспечивает либо задержку, либо опережение сигналов, поступающих от датчика положения.Устройство работает следующим образом. При вращении ротора двигателя вдатчике 2 положения вырабатываютсясигналы, сдвинутые друг по отношениюдруга в каждой фазе (в случае трехфазной системы) на 120 О.5В формирователе 4 укаэанные сигналы приводятся к виду, показанному надиаграмме а фиг. 2. В том случае, если в качестве датчика положения используется сельсин, то приведениефазных сигналов сельсина к виду аосуществляется последовательно их демодулированием и усилением с ограничением с помощью, например, операционных усилителей. Кроме того, формирователь 4 осуществляет выделение 15 переднего и заднего Фронтов сформированных сигналов (Фиг, 26).С приходом первого импульса отформирователя 4, соответствующего,например, нулевому положению чувст вительных элементов датчика 2 положения, схема 11 синхронизации вырабатывает последовательность из трехуправляющих сигналов на выходе; сигнала записи в регистр 8 хранения, р 5 сигнала сброса счетчика 7 и сигналаразрешения записи тактовой частотыот генератора 12 в счетчик 7. Импульсы синхронизации имеют малуюдлительность и располагаются внутрипериода высокой тактовой частоты генератора 12 (фиг. 36) сразу послеимпульса от формирователя 4, Код числа импульсов, записанный в счетчике7 за предыдущий период Т (фиг, 3),по сигналу записи переписываетсяпоразрядно в обратном коде в регистр8 хранения. По сигналу сброса осуществляется сброс счетчика 7, а новая запись тактовой частоты генератора 12 в счетчик 7 возобновляется по 40 сигналу разрешения записи от схемы.11 синхронизации и по времени соответствует периоду от импульса сбросасчетчика 7 до следующего импульсасхемы формирователя 4. Таким образом,в счетчике 7 записывается код импульсной последовательности тактового генератора 12, соответствующий повремени периоду Т между импульсамиот формирователя 4Аналогичная запись соответствующих периодов времени осуществляетсяов каждой фазе устройства с той разницей что сигналы датчика 2 сдвину 7оты друг относительно друга на 120Регистр 8 хранения поразрядно соединен со счетчиком 9, на счетныйвход которого поступают тактовые импульсы от генератора 12, которыесписывают значение обратного кодаиз счетчика 9. В то время, когда все бО разряды счетчика 9 будут иметь 1,срабатывает дешифратор 10, которыйимпульсом на своем выходе осуществляет сброс счетчика 9. При этом навход триггеров 13 поступают импульсы,период которых равен Т.Для сдвига периода Т устройства с дискретностью, определяемой перно дом тактовой частоты генератора 12, используется блок 5 начальной установки. В том случае, если необходимо запаздывание периода Т (фиг. Зв), то в блоке 5 начальной установки устанавливается дополнительный код с учетом времени запаздывания и периода тактовой частоты.Для сдвига периода Т в сторону опережения (фиг. За), в блоке 5 начальной установки устанавливается прямой код с учетом времени, необходимого опережения и периода тактовой частоты. Время опережения или отставания при этом связано с пространственным углом и не зависит от скорости вращения двигателя, так как большему или меньшему периоду Т будет соответствовать больший или меньший код импульсной последовательнос ти, а время списывания его от импульсов одного и того же тактового генератора будет постоянно для разных зна- чений скоростей, На фиг. 2 в изображена импульсная последовательность, по лучаемая на выходе умножителей 6, соответствующая по времени периоду Т, Триггеры 13 преобразуют эту импульсную последовательность в импульсы, длительность которых равна половине Що периода частоты вращения (фиг. 2 г). формула изобретенияВентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с обмоткой яко.ря, в секции которой соединены с выходом инвертора, управляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика положения ротора через последовательно соединенные в каждом канале связи формирователи и цифровое фазосдвигающее устройство, о т л и - ч а ю щ и й с я тем, что, с целью упрощения конструкции, цифровое фазосдвигающее устройство содержит щ умножителей, щ триггеров, генератор тактовой частоты и блок начальной установки, причем разрядные выходы блока начальной установки соединены с разрядными входами каждого из умножителей, другие входы каждого из которых соединены с выходом одного из формирователей и выходом генератора тактовой частоты, а выход соединен с входом одного иэ триггеров, выходы которых соединены с управляющими цепями ключей инвертора.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 550732, кл. Н 02 К 29/02, 19732. Е 1 есК 1 го 1 ес)п Е, 1976, А 97,Р 10, 614-615,743129 фи 2 к а/ Ъер. г) П Патент, г. Ужгород ,ул. Проектная,Филиал Фиг ЭЦНИИПИ Заказ 3628/18 Тираж 783 Подписи