Датчик положения вентильного двигателя

%24тного обученспетчерского ии стран-членД, Н. Карабан ия летногоперсоналаов СЗВов 8.8)М 3849720,Н ЖЕНИЯ ВЕНТИЛЬНОГО(54)ДАТЧИК ПОДВИГАТЕЛЯ ОСУДАРСТВЕННЫИ КОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИРИ ГКНТ СССР ОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(21) 4773021/07 (22) 25.10,89 (46) 30,06.92. Бюл. (71) Центр совме технического и д гражданской авиа (72) О. Н. Аронов и (53) 621,313,292(08 (56) Патент США 39/00, 1974.(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 кон центратора света. Кон центратор света выполнен в виде полого цилиндра с двумя прорезями. Чувствительные элементы реагируют на свет. 4 ил.Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах с высокомоментнымибесконтактными электродвигателями, например в электроприводах авиационных 5механизмов.Известен датчик положения ротора набазе синусно-косинусного вращающегосятрансформатора (СКВТ), используемый дляуправления моментным вентильным электродвигателем, который обеспечивает управление электродвигателем путем подачив ео синусную и косинусную статорные обмотки напряжений, снимаемых с синуснойи косинусной обмоток СКВТ и преобразовэнных в фазочувствительных выпрямителях, функциональных преобразователях иблока перемножения.Необходимость преобразований в указанных элементах структурной схемы управления электродвигателем вызвана тем,что низкочастотные сигналы, снимаемые собмоток СКВТ и пропорциональные углу поворота его ротора, модулированы напрякениями более высокой частоты, в связи с чем 25указанная структурная схема отличаетсяслокностью,Известен также датчик положения ротора вентильного электродвигателя, имеющий втулку из магнитопроводящего 30материала с радиальными выступами и постоянными магнитами,Однако конструкция такого датчика достаточно сложна,Известны также датчики положения ротора с использованием модуляции светового потока. направленного от источникаизлучения через закрепленный на валуэлектродвигателя диск с дорожками от прозрач: ых и не прозрачных участков на неподвижный фотоприемник (например,обтюратор-диск с двумя дорожками, или выключатель поворотный дискретный фотоэлектрический ПДФ, УДК621,316,57:621,383, ОКП 34 3991 РГ 4545,41.33),Сигналы, снимаемые с этих датчиков,выдаются в дискретной форме, в связи с чемреализация напряжений, пропорциональных синусу и косинусу угла поворота ротора, 50требует.услокнения схемы.Наиболее близким к предлагаемому является электромеханический синусно-косинусный генератор, представляющий собойцилиндр с,осью вращения, имеющей эксцентриситет, относительно продольной геометрический оси с двумя чувствительнымибесконтактными элементами, сдвинутымиодин 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 ымикосинусоидальными 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 положения 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, располагаемыми 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 напрякений, сформированных в низкочастотном двухканальном генераторе. В предлагаемом устройстве операционные усилители используются в качестве сумматоров дляформирования синусоидального и косинусоидального напрякений, 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 неподвикного 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 управлениивентильным двигателем от датчика положе 5 ния схема приводится в действие включением выключателя в цепи источника 7 света(нафиг. 1 и 2 не показан). Световые лучи, проходя через прорези 9 концентратора 8 светаи светопроницаемую часть 4 поверхности10 ротора 3, попадают на часть чувствительныхэлементов 2, облучая их, Чувствительныеэлементы одного ряда предназначены дляформирования синусоиды, а другого ряда -для формирования косинусоиды. В зависи 15 мости от количества облученных чувствительных элементов на выходах сумматоров10 или 11 (фиг, 3), а также 12 или 13 формируются напряжения соответствующегоуровня положительной или отрицательной20 полуволн синусоиды или косинусоиды. Этинапряжения подаются на один из входовсумматоров 14 и 15. Появляющееся на выходе сумматора 14 напряжение в зависимостиот заданного направления вращения двига 25 теля подается на выход 16 схемы и далее насинусную обмотку управления двигателя либо через размыкающие контакты переключающего устройства 17, либо череззамыкающие контакты того же устройства и30 инвертор 18, Выходное напряжение сумматора 15 поступает на косинусную обмс;.,ууправления двигателя. Ротор двигателя поворачивается, поворачивая ротор 3 датчика,что приводит к изменению количества облу 35 ченных чувствительных элементов 2. Уровень выходных напряжений сумматоров 14и 15 изменяется, в связи с чем вновь меняется положение ротора двигателя.Снимаемые с выходов схемы суммиро 40 вания напряжения О имеют форму ступенчатых кривых, функционально связанных суглом поворота а ротора датчика (фиг. 4).Огибающие этих кривых представляют собой синусоиду и косинусоиду, Форма кри 45 вых может быть улучшена за счетувеличения количества чувствительных элементов и применения соответствующихфильтров. Переключающее устройство 17 иинвертор 18 могут быть исключены из схемы50 в случае применения системы управлениядвигателем по заданному закону,Устройство существенно отличается отпрототипа упрощенной конструкцией путемобеспечения синусоидальности выходного55 напряжения без дополнительных устройств. Формула изобретения Датчик положения вентильного двигателя, состоящий из статора, чувствительныхэлементов синусного и косинусного сигна 1744768лов, закрепленных на статоре, и ротора, о тл и ч а ю щ и й с я 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 10 40 50 Редактор М,Петрова Заказ 2202 Тирак Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж, Раушская наб 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент". г. Ужгород, ул.Гагарина, 101 и1