Датчик положения ротора
Похожие патенты | МПК / Метки | Текст | Заявка | Код ссылки
Номер патента: 817895
Автор: Суляев
Текст
и 817895 ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик(53) УДК 621.313. .13.014.2.621. .382 (088.8) Опубликовано 30.03.81, Бюллетень12Дата опубликования описания 31.03.81 ае делам иэебретений и открытий(1 Дальневосточный ордена Трудового Красного Зна ни политехнический институт им. В. В. Куйбышева(1) Заявитель(54) ДАТЧИК ПО,ЛОЖЕНИЯ РОТОРА Изобретение относится к электромеханике, в частности к датчикам положения ротора вентильных электродвигателей с позиционно-зависимой широтно-импульсной модуляцией фазных напряжений.Известен датчик положения ротора, например, для бесконтактного двигателя постоянного тока с регулированием длительности управляющих импульсов, содержащий на зубцах статора чередующиеся между собой катушки первичной и вторичной обмоток. Катушки первичной обмотки соеди О иены в отдельные группы, раздельно регулируемые по напряжению, а катушки вторичной обмотки подключены к фазочувствительным демодуляторам 11) .Недостатком датчика положения ротора является большая дискретность в измерении углового положения сигнального элемента ротора.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является магнитомодуляционный датчик углового положения, о например, ротора бесконтактного электродвигателя постоянного тока, содержащий индуктивные чувствительные элементы и дополнительные магниты, установленные 2попарно на статоре с фиксированным углом сдвига, и вращающийся постоянный магнит- модулятор, Датчик снабжен установленным на статоре между чувствительными эл 1 ементами и магнитом-модулятором, управляемым магнитным шунтом, выполненным из четного числа иодмагничиваемых во встречных направлениях тороидальных сердечников, несущих обмотки управления 2,Основным недостатком датчика являются его узкие функциональные возможности. Датчик удовлетворительно работает в составе вентильного электродвигателя, обеспечивая плавность вращающего момента электрической машины. В то же время при использовании магнитомодуляционного датчика в качестве источника информации для устройств измерения скорости вращения вентильных электродвигателей вследствие синусоидальности формы огибающей средней составляющей его выходного напряжения возникают значительные пульсации тахометрического сигнала, ограничивающие область применения датчика.Таким образом, к внешней характеристике устройства предъявляются противоречивые требования: а) для вентильногоэлектродвигателя наилучшей, с точки зренияполучения минимума пульсаций вращающего момента, является синусоидальная форма внешней характеристики; б) для тахо- метрических устройств форма должна приближаться к пилообразной, позволяющей снизить пульсации тахосигнала.Цель изобретения - расширение функциональных возможностей магнитомодуляционного датчика положения ротора.Указанная цель достигается тем, что датчик положения ротора, например, для вентильного электродвигателя, содержащий магнитомодуляционные чувствительные элементы, обмотки которых через нагрузочные резисторы подключены к выходу усилителя мощности, вход которого соединен с выходом генератора опорной частоты, и сигнальныйэлемент в виде постоянного магнита, причем резисторы подключены к последовательно соединенным выпрямителям и формирователям, датчик снабжен дополнительно двумя ключами, двумя схемами совпадения, инвертором и дополнительным генератором, выходная частота которого в два раза выше опорной частоты, источник опорной частотывыполнен в виде двух задающих генераторов,один из которых выполнен с возможностью генерирования напряжения прямоугольной формы, а другой - с возможностью генерирования напряжения изменяемой формы вершины импульса, причем ко входу усилителя мощности подключены через два ключа два задающих генератора, одни входы схем совпадения соединены с выходом формирователя, а вторые входы подключены куправляющим входам первого и второго ключа и к выходам последовательно соединенных дополнительного генератора и инвертора.На фиг. 1 приведена функциональная схема устройства; на фиг, 2 - графики, иллюстрирующие принцип работы устройства.Датчик положения оотора, например, для вентильного электродвигателя, содержит в случае двухфазной конструкции магнитомодуляционные чувствительные элементы 1 и 2, обмотки которых через нагрузочные резисторы 3 и 4 подключены к выходу усилителя 5 мощйости,и сигнальный элемент 6 в виде постоянного магнита, причем нагрузочные резисторы 3 и 4 подключены к последовательно соединенным выпрямителям 7 и 8 и формирователям 9 и 10.Датчик содержит подключенные через два ключа 11 и 12 ко входу усилителя 5 мощности два задающих генератора 13 и 14, а также в каждой фазе по две схемы совпадения 15, 16 и 17, 18, одни входы которых соединены с выходом формирователя 9 и 10, а вторые входы подключены к управляющим входам первого 11 и второго 12 ключей и к выходам последовательно соединенных дополнительного генератора 19 и инвертора 20. Если число фаз датчика больше двух,то в схему добавляются одинаковые каналы,состоящие из последовательно соединенныхчувствительного элемента, нагрузочногорезистора, выпрямителя и формирователя,к выходу которого подключены первые входыдвух схем совпадения, вторые входы которыхсоединены с выходами дополнительногогенератора и инвертора.При повороте сигнального элемента ротора 6 изменяется степень подмагничиваниячувствительных элементов. 1 и 2, что вызывает соответствующие изменения длительности импульсов тока в нагрузочных резисторах 3 и 4. При питании обмоток чувствительных элементов 1 и 2 напряжением пря 15 моугольной формы зависимость относительных длительностей импульсов тока в нагрузочных резисторах 3 и 4 от угла поворотас ротора 6 близка к синусоидальной,. показанной на фиг, 3 линиями тз, ц 4, имеющимифазовый сдвиг, соответствующий относи 2 Отельному пространственному расположениючувствительных элементов 1 и 2.Третий генератор 19 вырабатывает меандр, несущая частота которого вдвое нижечастот генераторов 13 и 14. Через инвер 5 тор 20 генератор 19 управляет работой ключей 11 и 12 и схем совпадения 15 - 18так, что на одном полупериоде выходногонапряжения третьего генератора 19 открытпервый ключ 11 и схемы совпадения 15 и 17.На втором полупериоде открыты второй ключЗО 12 и схемы совпадения 16 и 18, а схемы 15и 17 закрыты. Поэтому на первом полупериоде напряжения третьего генератора 19 питание чувствительных элементов осуществляется через усилитель 5 мощности напряжением первого генератора 13, имеющимпрямоугольную. форму. При этом со схемсовпадения 15 и 17 поступают импульсныепоследовательности Чд, Ч 1, имеюшие синусоидальные законы изменения длительности от угла с, Во втором полупериоде4 О выходного напряжения третьего генератора 19 питание элементов 1 и 2 осушествляется напряжением со специальной формой,11, вырабатываемой вторым генератором 14В этом случае импульсы поступают с выходов схем совпадения 16 и 18. Форма выход 45ного напряжения второго генератора обеспечивает получение желаемого закона изменения относительно длительности сигналовЧ, Ч 8 от угла с.Так, например, для повышения точности устройств измерения скорос 5 О ти вращения вентильного электродвигателяона должна быть линейной, что и достигается в предлагаемой схеме датчика положения путем выбора соответствующей формы изменения вершины импульса напряжения второго генератора 14,55При питании чувствительных элементов 1и 2 напряжением типа меандр, имеющим плоскую вершину, форма внешней характеристики определяется распределением индукции магнитного поля сигнального элемента - ротора (постоянного магнита) вдоль зазора датчика и зависит от угла, как это показано кривыми ту, ъ,При этом длительность выходных сигналов датчика Чт определяется индукцией магнитного поля ротора 6 при его определенном угловом положении. Длительность этих импульсов определяется также вольтсекундной площадью напряжения питания чувствительных элементов 1 и 2. Так, если вольтсекундная площадка при данном положении ротора постоянна, то можно увеличить продолжительность импульсов Ч, уменьшив амплитуду питания. И, наоборот, при увеличении амплитуды происходит уменьшение длительности сигнала У. При повороте ротора 6 происходит уменьшение длительности сигнала У,5; зависимость которой от угла а( имеет вид синуса гз, т. е. каждому участку линии тз соответствует свой кусок вдоль вершины импульса питания Чц. Поэтому, например, там, где синус ез выше линии Фц (т. е. длительность сигнала для линии должна быть меньше), необходимо увеличить амплитуду питания. На участках, где надо увеличить длительность, т. е. поднять реальную характеристику датчика к желаемой, необходимо снизить амплитуду питания.Итак, для формирования нужной характеристики датчика необходимо определить реальную характеристику, изобразить на том же чертеже желаемую, а затем деформировать вершину импульса питания обратно пропорционально разности между желаемой и реальной характеристиками датчика. Задающий генератор для синусоидальной формы характеристики, как известно, должен генерировать меандр (например, генератор 13). Второй задающий генератор (например 14) должен иметь форму вершины импульса, деформированную в соответствии с методикой, приведенной выше. Так, например, для линейной формы характеристики Ч 1 соответствует форма Чч.Форма вершины импульсов генератора 14 может быть произвольной. Все зависит от характеристики, которую надо получить из синуса. Можно, например, получить релейную характеристику при форме напряжения Ч,ч в виде ступеньки.В общем случае датчик положения рото. ра может вырабатывать несколько произвольных законов изменения его выходных импульсов в зависимости от угла поворота с ротора 6. При этом должно быть соответствующим образом увеличено число задающих генераторов, ключей, схем совпадения, а схема управления работой упомянутых элементов, представленная на фиг. 1, третьим генератором 19 и инвертором, может быть, например, кольцевым распределителем импульсов.Итак, в схеме датчика положения за счетчередования форм питающих чувствительных элементов напряжения обеспечивается выработка различных законов изменения относительной длительности выходных импульсов в зависимости от угла поворота ротора. Отмеченное новое свойство изобретения позволяет использовать один набор чувствительных элементов для различных целей, например, в качестве датчика положения ротора вентильного электродвигателя, источника информации для устройств измерения скорости упомянутых двигателей и др.Формула изобретения20 Датчик положения ротора, например,для вентильного электродвигателя, содержащий магнитомодуляционные чувствительные элементы, обмотки которых через нагрузочные резисторы подключены к выходуусилителя мощности, вход которого соединен25с выходом источника опорной частоты, исигнальный элемент в виде постоянного магнита, причем нагрузочные резисторы в каждом канале усиления подключены к последовательно соединенным выпрямителям иЗ 0 формирователям, отличающийся тем, что,с целью расширения функциональных возможностей, он снабжен дополнительно двумя ключами, двумя схемами совпаденияна каждый канал усиления инвертором идополнительным генератором, выходнаяЗ 5 частота которого в два раза выше опорнойчастоты, источник опорной частоты выполненв виде двух задающих генераторов, одиниз которых выполнен с возможностью генерирования напряжения прямоугольной фор 40мы, а другой - с возможностью генерирования напряжения изменяемой формы вершины импульса, причем ко входу усилителямощности подключены через два ключа двазадающих генератора, одни входы схемсовпадения соединены с выходами форми 45 рователя, а вторые входы подключены куправляющим входам первого и второгоключа и к выходам последовательно соединенных дополнительного генератора и инвертора.Источники информации,50 принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССР313343, кл. Н 02 К 29/02, 1971.2. Авторское свидетельство СССРЮо 481968, кл. Н 02 К 29/02, 1975.817895 Фиг иг. 3 ор Н. Швыдкое И 1130илиал 5 ая,Редактор Н. КузнецовЗаказ 146 Ц 74 Составитель А. СТехред А. БойкасТираж, 730ИПИ Государственного кпо делам изобретений иМосква, Ж - 35, РаушсПП Патент, г. Ужгород нталовКорре Подпи митета ССС открытий ая наб., д.ул. Проек
СмотретьЗаявка
2730859, 27.02.1979
ДАЛЬНЕВОСТОЧНЫЙ ОРДЕНА ТРУДОВОГО КРАС-НОГО ЗНАМЕНИ ПОЛИТЕХНИЧЕСКИЙ ИНСТИТУТИМ. B. B. КУЙБЫШЕВА
СУЛЯЕВ АЛЕКСАНДР СЕРГЕЕВИЧ
МПК / Метки
МПК: H02K 29/02
Метки: датчик, положения, ротора
Опубликовано: 30.03.1981
Код ссылки
<a href="https://patents.su/4-817895-datchik-polozheniya-rotora.html" target="_blank" rel="follow" title="База патентов СССР">Датчик положения ротора</a>
Предыдущий патент: Датчик перемещения “индуктокор
Следующий патент: Вентильный электродвигатель
Случайный патент: Механизм включения ловителей лифта