Способ управления коллекторным электродвигателем постоянного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Етое Ссеотоинк

Социалистических

Республик

1 1 т. . Г.1:ТР0

Т1.Хт 11 -:=", л, 1Ц

БИБ:. 116 ТЕ1.;д

Зависимое от авт. свидетельства №

Кл. 21дт, 37

Заявлено 04.1Х.1967 (№ 1183340/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 10Х11 1969. Бюллетень № 23

Дата опубликования описания 5.1.1970

МПК Н 02k

УДК 621.3.076.44 (088.8) Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

Авторы изобретения

Л. М. Периков и Л. А. Борисов

Заявитель

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОЛЛЕКТОРНЫМ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА

Известен спосоо управления коллекторным электродвигателем постоянного тока путем перемещения щеток по коллектору относительно нейтрал.и.

Сущность изобретения состоит в том, что щеткам сообщают непрерывное колебательное движение, например, с помощью электромагнитного механизма, что позволяет получить линейную зависимость момента от управляющего сигнала.

На фиг. 1 показан управляемый, редукторHbIH коллекторный двигатель без возбуждения с П-образным электромагнитным механизмом управления; на фиг. 2 — электрическая схема двигателя; на фиг. 3 — схема соединения обмоток электромагнитного механизма; на фиг. 4 показан график напряжений на обмотках электромагнитного механизма.

Двигатель состоит из статора 1 статорной обмотки 2, ротора 3, коллектора 4 с контактными кольцами 5, щеткодержателя со щетками б для контактных колец, подвижного щеточного устройства 7 со щетками коллектора, двух П-образных электромагнитов 8 и 9 с обмотками управления 10 — 11, двух тяг 12 и коромысла 18, жестко соединенных с корпусом щет коде р ж а тел я.

Статор двигателя имеет трехфазную двухполюсную обмотку 14, соединенную со щетками 15, расположенными на коллекторе lб, который подключен к однофазной сети через контактные кольца 17 и щетки 18.

Редукторный двигатель может быть выполнен в двух вариантах: без возбуждения зубцов ротора и с однополярным возбуждением всех зубцов ротора. В первом случае число зубцов ротора двигателя определяется формулой Zp:Zz 2р, во втором — Zp — — Л+-р, где Z — число зубцов статора, р — число пар полюсов статорной обмотки.

Коллекторное устройство редукторного типа в первом случае выполняется так, чтобы число активны.: пластин должно быть равно удвоенному количеству зубцов ротора.

Электромагнитный механизм для разворота щеток в зависимости сТ способа управления (формы управляющего сигнала) может быть выполнен в трех вариантах: — плп П-образным (на фиг. 1 П-образный) при однополярном управляющем сигнале с широтно-импульсной модуляцией, Ш-образным с возбуждением от постоянного магнита прп двухполярном управляющем сигнале с широтно-импульсной модуляцией, позиционным при линейно изменяющемся сигнале.

Принцип действия управляемого редукторного коллекторного двигателя (на фпг. 1) основан на основании вращающегося вектора чп м агнитного поля с автоматическим слежением

248049

3 его за положением вектора наибольшей магнитной проводимости рабочего зазора.

Вектор магнитного поля, образованный обмоткой статора, стремится повернуть ротор таким образом, чтобы вектор наибольшей проводимости рабочего зазора, определяемый степенью перекрытия зубцов ротора зубцами статора, совпал с вектором магнитного поля.

Для обеспечения этого необходимо, чтобы обмотка образовала полюса по углу,,равные л/2р градусов, что достигается намоткой обмотки по типу асинхронных двухскоростных двигателей с включением на большую скорость. Вращающееся магнитное поле создается с помощью обмотки 2 или 14 и специального коллектора 4 редукторного типа или коллектора 1б. При подаче постоянного напряжения на щетки б или электромагнит 8 происходит возбуждение статорной обмотки через контактные кольца 5 или 17, активные пластины коллектора и щетки. Коллектор двигателя выполнен таким образом, что количество активных пластин равно числу зубцов ротора. Активные пластины равномерно распределены по периметру коллектора и чередуются с пассивными пластинами так, как это показано на фиг. 2. Щетки 15 расположены равномерно по диаметру в специальном устройстве 7, которое с помощью двух тяг 12 соединено с коромыслом 18 электромагнитного механизма. Угол поворота коромысла, а следовательно, и щеткодержателя определяется величиной шага активных коллекторных пластин одинаковой полярности и для обеспечения полного реверса (см. фиг. 1) должен быть равен а= + / а„, где а — угол поворота щеткодержателя, сс„— шаг активных коллекторных пластин одинаковой полярности.

Электромагнитное устройство запитывается однополярными импульсами црямоугольной формы с ШИЛ! с постоянной частотой в соответствии с графиком, приведенным на фиг. 5. Таким образом, коромысло вместе с щеткодержателем совершает колебания около своей оси с некоторой постоянной частотой.

Изменяя длительность импульсов в пределах заданной частоты, можно тем самым плавно менять время нахождения щеткодержателя в его крайних положениях, что обеспечивает регулировку величины и знака момента на,ва5 лу двигателя в соответствии с формулой

М вЂ” — К М,,, где M> — момент на валу двигателя, М „ — максимальное значение

4 — s момента на валу двигателя, К в ко4+ г

10 эффициент команды, 1 — длительность импульсов, поступающих на обмотки электромагнита 8 (фиг. 1), l2 — длительность импульсов, поступающих на обмотки электромагнита 9 (фиг. 1).

15 Как видно из формулы, коэффициент команды может меняться в пределах от 0 до

:hf по линейному закону.

При возбуждении одной из фаз статорной обмотки возникает магнитный поток, который

20 вызывает появление момента на роторе двигателя, под воздействием этого момента ротор поворачивается, что приводит к перемещению коллектора относительно щеток. При этом происходит возбуждение следующей фа2S зы статорной обмотки. С этой целью щетки одной фазы сдвинуты относительно щеток другой фазы на 120 эл. При повороте коллектора на одну пластину вектор магнитного поля поворачивается на б0 . Таким образом, ЗО за один оборот вектора магнитного поля,ротор двигателя поворачивается на два зубцовых деления.

Предмет изобретения

Способ управления коллекторным электродвигателем постоянного тока путем перемещения щеток по коллектору относительно ней40 трали, отличающийся тем, что, с целью, получения линейной зависимости момента от управляющего сигнала применительно к коллекторному редукторному двигателю, щеткам сообщают непрерывное колебательное движе4> ние, например, с помощью электромагнитного механизма.

248049 хек соеоиненив odeomoe эяекщромагнитного механизма дог +

Риз.

Фиг.4

Составитель Кузнецова

Редактор П. А. Вербова Техред А, А. Камышникова Корректоры: М, Коробова и А. Абрамова

Заказ 3253/П Тираж 480 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва Ж-35, Раушская наб., д. 4 5

Типография, пр. Сапунова, 2