Шаговый электропривод

 

Изобретение относится к электротехнике , к управлению электрическими машинами. Цель состоит в расширении функциональных возможностей путем дискретного регулирования длины шага. Устройство содержит электродвигатель, гистерезисный ротор 11, статор, на котором размещены основные 7 и 9 и дополнительные обмотки 27 и 29, несоосные друг другу. Фиксация ротора 11 обеспечивается постоянным током,, который схема управления подает на обмотку 7 от источника 1. Для совершения шага на регистр 12 записывают кодовую комбинацию. После этого схема управления подает от источника 2 импульс на обмотку 7, намагничивающую ротор 11 вдоль ее оси, а затем одновременно с подачей импульсов на обмотки 9, 27, 29, намагничивающие ротор 11 вдоль их осей, подается через элемент задержки 6 пауза на обмотку 7. Поскольку направление суммарного вектора намагниченности ротора 11 не совпадает с направлением оси обмотки 7, то возникает вращающий момент, перемещающий ротор на один шаг, величина которого определяется соотношением направлений осей обмоток и кодом регистра 12. 6 з.п. ф-лы, 7 ил. 23 (Л 2 21 22 i9 со ел 00 оо со 2Q 6 fe./

СО)ОЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (11) 4383 А1 (g1) 4 Н 02 Р 8/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABTOPCHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И О ГНРЫТИЙ (21) 3993583/24-07, 3993582/07, 3993691/07, 3993593/07 (22) 23. 12.85 (46) 23.11 ° 87. Бюл. У 43 (75) В.В.Арсеньев (53) 621.313.525(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

В 650194, кл. Н 02 К 19/08, 1972.

Авторское свидетельство СССР

Ф 961086, кл. Н 02 К 19/08, 1980. (54) ШАГОВЫЙ ЭЛЕКТРОПРИВОЛ (57) Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами. Цель состоит в расширении функциональных возможностей путем дискретного регулирования длины шага.

Устройство содержит электродвигатель, гистерезисный ротор 11, статор, на котором размещены основные 7 и 9 и дополнительные обмотки 27 и 29, несоосные друг другу. Фиксация ротора 11 обеспечивается постоянным током, который схема управления подает на обмотку 7 от источника 1. Для совершения шага на регистр 12 записывают кодовую комбинацию. После этого схема управления подает от источника 2 импульс на обмотку 7, намагничивающую ротор 11.вдоль ее оси, а затем одновременно с подачей импульсов на обмотки 9, 27, 29, намагничивающие ротор 11 вдоль их осей, подается через элемент задержки 6 пауза на обмотку 7.

Поскольку направление суммарного вектора намагниченности ротора 11 не совпадает с направлением оси обмотки 7, то возникает вращающий момент, перемещающий ротор на один шаг, вели- р чина которого определяется соотношением направлений осей обмоток и кодом регистра 12. 6 з.п. ф-лы, 7 ил.

4383

1

Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами, и может быть использовано при создании простых шаговых электроприводов с гистерезисными двигателями.

Цель изобретения — расширение функциональных возможностей путем дискретного регулирования длины шага.

На фиг. 1 показана схема электропривода; на фиг. 2 — двигатель, продольный разрез; на фиг. 3 — расположение проекций осей обмоток на плоскость, перпендикулярную оси двигателя; на фиг. 4 — циклограмма работы привода; на фиг. 5 — 7 — схемы электропривода, варианты выполнения.

Электропривод (фиг. 1) содержит .источник 1 постоянного напряжения ,или тока, источник 2 импульсов, элемент 3 запрета с выходными выводами 4 и 5, элемент 6 задержки, @ также электродвигатель с первой обмоткой 7, . имеющей ось 8, второй обмоткой 9, имеющей ось 10, и гистерезисным ротором 11. Несоосные обмотки 7 и 9 находятся на статоре. Ротор 11 может быть гладким.

Выход источника 1 постоянного напряжения или тока соединен с первым входом элемента 3 запрета, а выход его соединен с обмоткой 7.

В электропривод введены регистр 12, первый ключ 13, который имеет выходные выводы 14 и 15, вторые ключи 16—

18, которые имеют выходные выводы 1924, одновибратор-формирователь 25 импульсов, а также элемент 26 сужения импульсов.

На статоре электроцвигателя расположены также первая дополнительная обмотка 27, имеющая ось 28, и вторая дополнительная обмотка 2,9, имеющая ось 30. Обмотки 7,.9, 27 и 29 несоосны. Если ось 8 обмотки 7 имеет проекцию на плоскость, перпендикулярную оси вращения электродвигателя, в виде оси 31, то оси 10, 28 и 30 имеют проекции на ту же плоскость (фиг.3) в виде соответственно осей 32-34. Как видно на фиг.3, углы А, - А „ между указанными проекциями осей обмоток не равны друг другу. Каждая из обмоток 7, 9„ 27 и 29 электрического двигателя (фиг.2) имеет неунипслярную магнитную систему.

Вторая обмотка 9 и дополнительные обмотки 27 и 29 (фиг. 2) расположены по длине статора 35 последовательно, оцна за другой и с неперекрытием зон магнитных полей обмоток 9, 27 и 29 друг с другом. Первая обмотка 7 расположена по всей длине статора 35 с перекрытием зон магнитных полей остальных обмоток 9, 27 и 29. Элементы 6, 13, 25 и 26 в совокупности образуют распределитель импульсов, который может быть вь1полнен и по другим схемам. Он может содержать также элемент 36 расширения импульсов, соединенный входом с входами элемента 37 сужения импульсов, и формирователь 38 импульсов (фиг. 5) или элемент 39 задержки, соединенный выходом с входом элемента 40 сужения импульсов, а входом — с входом элемента 41 сужения импульсов (фиг. 6) или состоять из едного только элемента 40 сужения импульсов.

В схеме привода выход источника 2 импульсов соединен с входом формирователя 25 импульсов, выход источника

2 импульсов соединен с входом первого ключа 13, выход которого соединен с первой обмоткой 7 электродвигателя, выход формирователя 25 импульсов соединен с входом элемента 6 задержки и с запрещающим входом элемента 3 запрета. Выход элемента 6 задержки соединен с входом элемента 26 сужения импульсов, выход которого соединен с управляющими входами вторых ключей 16 " 18. Разряднь.е выходы регистра 12 соединены с вхсдами соответствующих ключей 16-18, выход ключа 16 соединен с второй обмоткой 9 электродвигателя, а выходы ключей 17 и 18 соединены с соответствующими дополнительными обмотками 27 и 29 °

Для большей независимости магнитных полей обмоток 9, 27 и 29 друг от друга (фиг. 2) статор 35 двигателя можно выполнять шихтсванным с основными плоскостями, магнитопроводящих пластин, перпендикулярными оси вращеб0 ния электродвигателя. Между магнитопроводящими пластинами статора 35 могут быть помещены немагнитные прокладки. Шихтовку можно в ряде случаев заменить выполнением статора 35 из материала с магнитной неравномерностью, где магнитная проводимость статора 35 по продольной оси (фиг.2) делается минимальной, а магнитные проводимости в плосксстях, перпендикулярных оси вращения электродвигателя, делаются максимальными.

Регистр 12 в каждом разряде может иметь сигнал единицы в виде высокого уровня направления либо нуля в виде низкого уровня напряжения. Возможно выполнение регистра для троичного кода, в этом случае каждый разряд регистра может иметь сигнал трех значе-ний (положительная единица — это положительный уровень напряжения, нульэто нулевой уровень напряжения, а отрицательная единица — это отрицательный уровень напряжения).

Ключ 13 питается от отдельного источника питания. Если же ключ 13 питать напряжением или током от источника 1, то в составе элемента 3 запрета нужно предусмотреть аттенюатор напряжения. В исходном положении элемент 3 запрета открыт и сигнал постоянного тока проходит от источника 1 через элемент 3 на обмотку 7. Этим обеспечивается фиксация ротора 11.

Намагничивающая сила от тока обмотки 7 небольшая, недостаточная для полного перемагничивания ротора 11.

Для совершения шага определенной величины на регистр 12 подают и записывают кодовую комбинацию. В простейшем случае код может быть простым, двоичным. После записи кодовой комбинации (задания величины шага) на регистре 12 источник 2 выдает на свой выход импульс напряжения Б, (фиг.4), например, длительностью t --t, . Импульс напряжения U является коман- дой. на совершение шага. Импульс напряжения U от источника 2, попадая 4 на вход ключа 13, вызывает появление на выходе указанного ключа 13 импульса тока, который подается в обмотку.7, В обмотке 7 действует, таким образом, импульс тока I, отчего обмотка 7 на- 4 магничивает весь ротор 11 по оси 8.

От заднего фронта импульса источника 2 срабатывает формирователь 25 импульсов, который выдает элементу 6 задержки и на управляющий вход элемента 3 запрета широкий импульс напряжения П длительностью и -t . Элемент 3 при этом не пропускает сигнал постоянного тока, и в обмотке 7 формируется пауза тока длительностью t " 5

Импульс напряжения, появляясь через определенное время задержки на входе элемента 26 сужения импульсов, вызывает формирование на выходе эле1354383 4 мента 26 импульса напряжения П, длительностью t -t . Указанный импульс напряжения U, поступает на управляющие входы ключей 16 — 18, и они пропускают через обмотки 9, 27 и 29 токи тех сигналов, которые имеются на разрядных выходах регистра 12 и соответствуют его кодовой комбинации.

1р Так, к примеру, если на регистре 12 быпа записана двоичная кодовая комби-, нация 101, то соответственно на выходах ключей 16 и 18 (и в обмотках 9 и 29) появятся импульсы высокого уров16 ня, а на выходе ключа 17 (и в обмотке 27) импульса нет.

Импульсы токов, действуя в соответствующих обмотках (например, обмотках 9 и 29), вызывают перемагни2о чивание соответствующих цилиндрических зон ротора 11 по осям этих обмоток. В то же время намагниченности зон ротора 11, находящихся под обмотками,где действуют сигналы-нули от

25 регистра 12, определяются направлением оси 8 обмотки 7. Пос, кольку магнитные системы обмоток 9, 27, 29 независимы друг от друга, а

-обмотки 7 при перемагничивании рото3д ра 11 импульсами в обмотках из ряда 9, 27.и 29 обесточена, то направления намагничиваний укаэанных зон ротора 1 1 практически не зависят от нестабильности токов и параметров цепей обмоток и ключей.

После намагничиваний зон ротора 11 в различных (указанных) направлениях и когда импульсы токов в соответствующих им обмотках закончатся, на об0 мотку 7 опять поступает ток I с выхода элемента 3. Поскольку направление ,суммарного вектора намагниченности ротора 11 не совпадает с направлением оси 8 обмотки 7, то в электродвиg гателе возникает вращающий момент, который поворачивает ротор 11 до совпадения направлений суммарной намагниченности ротора 11 и оси 8 обмотки 7. Величина угла поворота определяется только стабильными соотношениями направлений осей обмоток и кодом

:регистра 12. Меняя кодовые комбинации в регистре 12, можно соответственно изменять или регулировать вели5 чину угла поворота или величину шага. формула у з о б р е т е н и я

1. Шаговый электропривод, содержащий гистерезисный двигатель с расположенными на статоре несоосными об1354383 мотками движения и перемагничивания и блок управления, включающий источник импульсов, источник постоянного тока и элемент запрета, вход которого

5 соединен с источником постоянного тока, а выход подключен к обмотке движения, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей путем дискретного регулирования длины шага, статор двигателя снабжен дополнительными обмотками перемагничивания„ в блок управления введены ключи по числу обмоток перемагничивания, регистр и распределитель импульсов, причем все обмотки перемагничивания имеют непараллельные оси и размещены в расположенных последовательно по длине статора зонах с неперекрывающимися магнито-. проводами. обмотка движения перекрывает активную длину статора, выводы ключей соединены с обмотками перемагничивания, входы ключей подключены к выходам регистра, вход распределителя импульсов соединен с источником импульсов, а его выходы — с элементом запрета и управляющими входами ключей.

2. Электропривод по и. 1, о т л и- 3я ч а ю шийся тем, что распределитель импульсов включает в себя последовательно соединенные одновибратор, элемент задержки и элемент сужения импульсов, выход которого соединен

35 с входами ключей, связанных с обмотками перемагничивания, выход одновибратора соединен с управляющим входом блока. запрета, а его вход — с управляющим входом ключа, выход которого соединен с выходом элемента запрета.

3. Электропривод по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что распределитель импульсов включает в себя первый элемент сужения импульсов и последовательно соединенные элемент задержки..и второй элемент сужения импульсов, выход которого соединен с управляющими входами ключей, вход элемента задержки соединен с источником импульсов, управляющими входами элемента запрета и первого элемента сужения импульсов, выход которого соединен с выходом элемента запрета.

4. Электропривод по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что распределитель импульсов включает в себя элемент расширения импульсов, элемент сужения импульсов и одновибратор, соединенные входами с источником импульсов, а выходами — соответственно с управляющим входом и выходом элемента запрета и управляющими входами ключей.

5. Электропривоц по п. 1, о т л ич а ю шийся тем, что распределитель импульсов выполнен в виде элемента сужения импульсов, вход которого соединен с управляющнм входом элемента запрета и источником импульсов, а выход — с управляющими входами ключей. б. Электропривод по пп. 1-5, о тл и ч а ю шийся тем, что статор электродвигателя содержит немагнитные прокладки, разделяющие его на зоны действия различных обмоток перемагничивания.

7. Электропривод по пн. 1-5, о тл и ч а ю шийся тем, что статор электродвигателя выполнен шихтованным перпендикулярно его оси.

1354383

1354383

Составитель В.Алфимов

Редактор В.Петраш Техред И.Верес Корректор М. Пожо

Заказ 5711/53 Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д, 4/5

° ему ююевте «Ф еефюе е евефаюае еее

Производственно-полиграФическое предприятие, г.Ужгород, ул,Проектная, 4