Вентильный электродвигатель

ОП ИКАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТВЛЬСТВУ Союз Советских(22) Заявлено 3112.80 (21)3238165/24-07 1 И М. Кл. Н 02 К 29/02 с присоединением заявки йоГосударственный комитет СССР но делам нзобретеннй н открытнй.014.2 фб 21.382 (088 8) Дата опубликования описания 0710.82 Г.И,Каплун и А.С,Михалев(72) Авторы изобретения ВСЕСОЮЗНА,9з ПАТЕНШ 10- ТЕХНИЧЕИАЙ СИИИЭТЫя Дальневосточный ордена Трудового Красного Знполитехнический институт им. В.В.Куйбвваева(54 ) ВЕНТИЛЬНЫИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ Изобретение относится к электротехнике, а именно к исполнительным элементам систем автоматического управления.Известны вентильные электродвига-. тели постоянного тока с позиционно зависимой широтно-импульсной модуляцией фазных напряжений по сигналам индуктивных датчиков положения ротора (1.Недостатком этих двигателей является их сложность так как используются конструктивно сложные магнитно- модуляционные датчики положения ротора по числу фаз двигателя. Известны также бесконтактные двигатели постоянного тока с позиционно зависимой широтно-импульсной модуляцией, в ко-. торых в качестве датчика положения ротора используется иикросин. На двух выходных обмотках микросина формируются периодические синусоидальные напряжения с амплитудой, пропорциональной произведению входного сигнала на синус и косинус угла поворота вала двигателя. Выходные обмотки микросина соединены с входами широтно- импульсных преобразователей, выходы которых через фазочувствительные преобразователи соединены со входаьы ключевых усилителей мощности, к входам которых подключены статорные обмотки двигателя (,2).Недостатком этого устройства яв-ляется невозможность непЬсредственного определения углового положениявала двигателя о выходным сигналаммикросииа, что требует применения дополнительного датчика углового положения при использовании двигателя вкачестве исполнительного элемента САУ.Наиболее близким к предлагаемомупо технической сущности и достигаемому результату является устройство,содержащее коммутатор, выходом подключенный к обмоткам вентильного электродвигателя, а входом - к выходудешифратора, генератор высокой час- О тоты, механически связанный с валомвентильного электродвигателя, нульорган, счетчик, выполненный на триггерах с коэффициентом пересчета равным произведению числа фаз электродвигателя на число пар полюсов его 25 якоря, и регистр кода положения,причем выход генератора высокой частоты соединен со входом счетчика,вход триггера старшего разряда которого через фазоврщатель подклю- ЗО чек ко входу нуль-органа, выход последнего соединен ср входом разрешения эаписи регистра кода положения, его информационные входы подключены к выходам триггеров счетчика, а выходы регистра через дешифратор подключены к входу коммутатора. 5Устройство позволяет с помощью чувствительного элемента - фазовращателя не только управлять двигате,лем, но и получать код углового положения вала 31. 10Недостатком известного двигателя является значительный уровень пульсаций вращающего момента.Целью изобретения является снижение пульсаций вращающего момента. 15Поставленная цель достигается тем, что в вентильный двигатель постоянного тока, содержащий синхоонную машину с двухфазной обмоткой на статоре, токовые ключи в обмотках статора, ротор, выполненный в виде постоянного магнита с укрепленным на нем фазовращателем, поключенным к выходам двухфазного Формирователя синусоидальных напряжений, входом соединенного с выходом старшего разряда счетчика, выполненного на триггерах, счетный вход которого соединен с выходм генератора, а выходы триггеров соединены с инфор-,. мационными входами регистра, входразрешения записи которого соединен с выходом нуль-органа, соединенного входом с выходом фазовращателя, дополнительно введены два аналоговых элемента, соединенные выходами с входами двух широтно-импульсных модуляторов, причем выходы широтно-импульсных модуляторов соединены с входами соответствующих токовых ключей, выходы формирователя синусоидальных напряжений соединены с информацион ными входами соответствующих запоминающих элементов, управляющие входыкоторых подключены к выходу нуль-органа.На фиг, 1 изображена структурная схема вентильного электродвигателя, 45 на Фиг. 2 - диаграммы сигналов на информационных входах и выходах запоминающих элементов при постоянной скорости вращения двигателя.Вентильный электродвигатель содер жит генератор 1 высокой частоты(фиг.1),подключенный ко входу счетчика 2 . Выход триггера старшего разряда счетчика 2 подключен ко входу двухфазного Формирователя 3 синусоидальных напряжений. Выходы формирователя синусоидальных напряжений соединены со входами фазовращателя 4 ротор которого закреплен на валу синхронной машины 5. Выход фазовращателя 4 через нуль-орган б соединен с входом разрешения записи регистра 7 кода положения. ИнФормационные входы регистра соединены с выходами триггеров счетчика 2. Выход нуль-орган Б соединен также с входамн разрешения 65 записи двух аналоговых запоминающих элементов 8, информационные входы которых соединены с соответствующими выходами формирователя 3 синусоидальных напряжений, Выходы запоминающих элементов 8 через элементы 9 умножения соединены со входами широтно-импульсных модуляторов 10, выходы которых через токовые ключи 11 подключены к соответствующим Фазам статорной обмотки 12, На вторые входы элементов умножения подан внешний сигнал управления скоростью и направлением вращения.Вентильный электродвигатель работает следующим образом.Счетчик 2 выполняет Функцию делителя частоты генератора 1 высокой частоты. Формирователь 3 синусоидальных напряжений Формирует из прямоугольных выходных сигналов счетчика синусоидальные опорные напряжения фазовращателя 4, имеющие взаимный фазовый сдвиг на четверть периода (диаграммы 13 и 14 на Фиг. 2), Нуль- орган б формирует из выходных синусоидальных сигналов Фазовращателя 4 прямоугольные периодические сигналы (диаграммы 15 на фиг. 2), по переднему фронту которых осуществляется запись кода счетчика 2 в регистр 7 кода положения. Одновременно по переднему фронту выходного сигнала фазовращателя осуществляется запись мгновенных значений выходных синусоидальных сигналов Формирователя 3 в аналоговые запоминающие элементы 8, Поскольку частота выходных сигналов нуль- органа б значительно выше частоты вращения двигателя 5, то дискретно изменяющиеся с частотой выходных сигналов нуль-органа б выходные напряжения запоминающих элементов 8 с высокой точностью аппроксимируют синусную и косинусную зависимости от угла поворота вала.Реверсивные широтно-им; пульсные модуляторы 10 преобразуют выходные напряжения запоминающих элементов 8 в широтно-импульсные модулирован. ные сигналы, которые усиливаются токовыми ключами 11. В результате средние значения токов в статорных обмот, - ках 12 с некоторым постоянным коэффициентом пропорциональны значениям напряжений на выходах запоминающих элементов 8. Множительные элементы 9 позволяют изменять коэффициент пропорциональности, тем саблям изменяя величину вращающего момента электродвигателя,Реверс двигателя осуществляется изменением знака управляющего напряжения.В предлагаемом вентильном электродвигателе один и тот же чувствительный элемент - Фазовращатель использован как для получениякода углового положения вала двигателя, так и для формирования позиционно модулирован964882 формула изобретения ЧпуаЬеице Риг.1ных сигналов управления ключами в статорных обмотках двигателя. Благодаря этому исключена необходимость в дополнительном точном датчике углового положения вала.Вентильный электродвигатель может быть эффективно использован в качестве исполнительного элемента высоко,точных цифровых систем автоматического управления при жестких ограничениях на величину пульсаций вращаю щего момента и скорости вращения.В схеме управления предложенного вентильного электродвигателя исполь/.зованы выпускаемые элементы цифровой и аналоговой техники, так что реали-. 15 эация устройства не связана с техническими затруднениями. 1. Вентильный электродвигатель, содержащий синхронную машину с двухфазной обмоткой на статоре, токовые ключи в обмотках статора, Ротор выполненный в виде постоянного магнита с укрепленным на нем фазовращателем, подключенным к выходам двухфазного формирователя синусоидальных напряжений, выходом соединенного с выходом старшего разряда счетчика, выполненного на триггерах, счетный вход счетчика соединен с выходом генератора импульсов, а выходы триггеров соединены с информационными входами регистра, вход разрешения записи которого 8 ад уеюобого пояоженив соединен с выходом нуль-органа, соединенного своим входом с выходом фазовращателя, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью снижения пульсаций вращающего момента, в состав устройст ва дополнительно введены два аналоговых запоминаницих элемента, соединенные выходами с входами двух широтно-импульсных модуляторов, причем выходы широтно-импульсных модуляторов соединены с входами соответствующих токовых ключей, выходы Формирователя синусоидальных напряжений соединены с информационными входами запоминающих элементов, управляющие входы которых подключены к выходу нуль-органа.2. Электродвигатель по п. 1, с тл и ч а ю щ и й с я тем,что с цельючуправления скоростью и направлением вращения, между выходами аналоговых запоминающих элементов и входами широтно-импульсных модуляторов включены элементы умножения, вторые входы которых объединены и подключены к входной шине управления скоростью и направлением вращения.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Лвторское свидетельство СССРР 464044, кл. Н 02 К 29/02,1975.2. Лзов Л.К. и др. Электронныеустройства следящих систем. Л., "Судостроение", 1978, с. 151-147.3. Авторское свидетельство СССРпо заявке 9 2779796, кл. Н 02 К 29/02,1979,964882 ль Л.Сан аритонч оставит ехред,Е актор А,Химчук е аэ 7 4 ППП фПатент", г.ужгород, ул.Проектная-, .4 Фил 2/41 Тираж 72 ВНИИПИ Государственнопо делам иэобретени 113035, Иосква, Ж,алов:орректор Г. Решетник Подписо комитета СССРи открнти 9Раушская наб.,