Исполнительный агрегат электропривода



Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода
Исполнительный агрегат электропривода

Владельцы патента RU 2656882:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") (RU)

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах. Техническим результатом является повышение плавности вращения нагрузки и расширение полосы пропускания электропривода. Исполнительный агрегат содержит синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, датчик скорости, выполненный на базе тахометрических обмоток двигателя, и датчик положения потока ротора, выполненный на m датчиках Холла (ДХ), размещенных на зубцах магнитопровода статора, свободных от обмоток двигателя. Магнитопровод статора содержит n идентичных пакетов, на каждом из которых размещены обмотки двигателя, тахометрические обмотки датчика скорости и m датчиков Холла датчика положения, при этом смежные пакеты развернуты в пространстве относительно друг друга одинаково (по или против часовой стрелки) на угол, обеспечивающий сдвиг фаз сигналов одноименных датчиков Холла на электрический угол радиан. 3 ил.

 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах.

Известны исполнительные агрегаты электрических приводов опорно-поворотных устройств [1]. Недостатком является сложность конструкции и высокие массогабаритные показатели. Наиболее близким к предлагаемому решению является исполнительный агрегат электропривода, содержащий расположенные на одном магнитопроводе синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, датчик скорости, выполненный на базе тахометрических обмоток двигателя и датчик положения потока ротора, выполненный на m датчиках Холла (ДХ), размещенных на зубцах магнитопровода статора, свободных от обмоток двигателя [2].

Недостатком такого решения является ограниченное количество зубцов, выделенных для размещения датчиков Холла датчика положения и тахометрических обмоток датчика скорости, поскольку их увеличение приводит к уменьшению момента двигателя [3]. В свою очередь, ограничение числа датчиков Холла и тахометрических обмоток приводит, во-первых, к ограничению плавности вращения вала агрегата (и нагрузки) за счет наличия пульсации момента в приводах с таким исполнительным агрегатом, так как размах пульсации момента определяется формулой [4]:

где n - число пакетов статора, m - число датчиков Холла в датчике положения,

и, во-вторых, к ограничению полосы пропускания привода за счет большой постоянной времени фильтра на выходе датчика скорости, поскольку величина пульсации выходного сигнала датчика скорости определяется формулой [4]:

Технический результат данного предложения заключается в увеличении числа датчиков Холла в датчике положения и числа тахометрических секций в датчике скорости и, соответственно, в повышении плавности вращения нагрузки и расширении полосы пропускания электропривода.

Указанный технический результат достигается тем, что исполнительный агрегат электропривода, содержащий расположенные на одном магнитопроводе синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, датчик скорости, выполненный на базе тахометрических обмоток двигателя? и датчик положения потока ротора, выполненный на m датчиках Холла (ДХ), размещенных на зубцах магнитопровода статора, свободных от обмоток двигателя, согласно изобретению, магнитопровод статора содержит n идентичных пакетов, на каждом из которых размещены обмотки двигателя, тахометрические обмотки датчика скорости и m датчиков Холла датчика положения, при этом смежные пакеты развернуты в пространстве относительно друг друга одинаково на угол радиан, обеспечивающий сдвиг фаз сигналов одноименных датчиков Холла на электрический угол .

На фиг. 1 представлено взаимное расположение двух пакетов статора в двух (n=2) пакетном варианте исполнительного агрегата. На фиг. 2 представлена схема формирования токов статора с помощью сигналов датчиков Холла датчика положения. На фиг. 3 приведена схема датчика скорости.

Исполнительный агрегат содержит закрепленные в одном корпусе два пакета статора (№1 и №2), магнитопровод которых выполнен с Z=12 зубцами. Общий для двух пакетов ротор выполнен с 2p=10 полюсами.

Каждый пакет снабжен m=3 ДХ (1, 2, 3), составляющими датчик положения потока ротора и тремя секциями тахометрической обмотки датчика скорости, размещенными на зубцах с ДХ. На остальных зубцах размещены секции m-фазной обмотки исполнительного двигателя.

Пакеты развернуты относительно друг друга на пространственный угол радиан (в данном случае на Δβ=15°) по или против часовой стрелки. При этом сдвиг фаз сигналов одноименных ДХ (например, 1-1 и 1-2) составляет величину радиан или в данном случае при m= 3, n=2? Δαэл=30°. При этом общая длина пакетов должна быть равна длине магнитопровода однопакетного варианта исполнительного агрегата. Таким образом, конструкция предлагаемого исполнительного агрегата позволяет увеличить число ДХ в датчике положения без уменьшения числа зубцов, выделенных под обмотку двигателя, а значит и без уменьшения его момента.

Увеличение числа ДХ в датчике положения агрегата дает возможность увеличить количество резистивно-ключевых схем (последовательного соединения резистора и ключа, управляемого сигналами ДХ) в формирователе тока управления усилителем мощности iy (фиг. 2). Последнее улучшает форму тока iy и, соответственно, тока статора исполнительного двигателя [4]. В результате уменьшаются пульсации момента (см. формулу 1) и, соответственно, повышается плавность вращения вала исполнительного агрегата и нагрузки.

В данном случае при n=2 и m=3 величина ΔМ уменьшается в 4 раза по сравнению с однопакетным вариантом (при n=1 и m=3) и составляет величину 3,4%.

Аналогичная картина будет и при построении датчика скорости (фиг. 3). При шести секциях тахометрической обмотки и шести резистивно-ключевых схемах пульсация выходного тока iДС датчика скорости, являющегося (как и раннее) суммой токов шести резистивно-ключевых схем, будет определяться формулой (2) и в данном случае составляет 3,4%. При этом частота пульсаций увеличивается в 2 раза. Это обстоятельство дает возможность уменьшить постоянную времени фильтра на выходе датчика скорости в 8 раз по сравнению с однопакетным вариантом исполнительного агрегата и расширить полосу пропускания привода, увеличив его точность.

Источники информации

1. А.С. СССР №978242. Привод опорно-поворотного устройства. Б.Н. Каржавов, В.Н. Бродовский, Ю.П. Рыбкин и др. 1982 г. БИ №44.

2. Каржавов Б.Н. Построение синхронных агрегатов для электроприводов с управлением моментом исполнительного двигателя. Электричество. 2013. БИ №4.

3. Беспалов В.Я., Каржавов Б.Н. Синхронные машины с зубцовым шагом обмотки в электрических следящих приводах. Электричество. 2017. БИ №6.

4. Каржавов Б.Н. Аппроксиматоры синусоидальных функции в электроприводах с управлением моментом исполнительных двигателей. Электричество. 2015 г., БИ №9.

Исполнительный агрегат электропривода, содержащий расположенные на одном магнитопроводе синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, датчик скорости, выполненный на базе тахометрических обмоток двигателя, и датчик положения потока ротора, выполненный на m датчиках Холла, размещенных на зубцах магнитопровода статора, свободных от обмоток двигателя, отличающийся тем, что магнитопровод статора содержит n идентичных пакетов, на каждом из которых размещены обмотки двигателя, тахометрические обмотки датчика скорости и m датчиков Холла датчика положения, при этом смежные пакеты развернуты в пространстве относительно друг друга одинаково по или против часовой стрелки на угол , обеспечивающий сдвиг фаз сигналов одноименных датчиков Холла на электрический угол радиан, где n - число пакетов статора, m - число датчиков Холла в датчике положения, Z - число зубцов магнитопровода.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в управляемых электрических двигателях, в частности для формирования управляющих сигналов в системе с двухфазным вентильным двигателем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах. Технический результат заключается в улучшении технических характеристик исполнительного агрегата и привода в целом, а именно в повышении момента двигателя и крутизны генератора; компенсации четных гармоник в токе статора двигателя, в выходном напряжении генератора и в выходных сигналах датчика положения; улучшении формы тока в двигателе; снижении пульсации момента двигателя и выходного напряжения датчика скорости, а также в уменьшении взаимоиндуктивной связи обмоток двигателя и генератора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих системах автоматического управления и регулирования для формирования управляющих сигналов в системе с вентильным двигателем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления трехфазным бессенсорным синхронным двигателем с постоянными магнитами.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в составе управляющих двигателей-маховиков (УДМ) систем ориентации и стабилизации космических аппаратов (КА) и в областях, где требуется высокоточное управление бесколлекторными электрическими двигателями и устойчивость к сбоям компонентов блока управления.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным моментным приводам на базе синхронных электродвигателей, и может быть использовано при разработке электроприводов для систем автоматического управления летательными аппаратами.

Изобретение относится к электротехнике, а именно к следящему электроприводу. Следящий электропривод содержит блок 1 задания, интегральный регулятор 2, пропорциональный регулятор 3, пропорционально-дифференциальный регулятор 4, силовой преобразователь 5, электродвигатель 6 с исполнительным механизмом 7, датчик 8 положения, блок 9 дифференцирования, пропорциональное звено 10, сумматор 11, сумматор-вычитатель 12, блоки 13 и 14 сравнения и мультиплексор 15.

Изобретение относится к способу и устройству мониторинга износа скользящих электрических контактов (4) вращающегося коллектора (3) тока, который входит в состав электрической машины (1), генерирующей этот ток для автотранспортного средства.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах с исполнительными двигателями постоянного тока или с синхронными машинами, работающими в режимах вентильного двигателя или бесколлекторного двигателя постоянного тока.

Изобретение относится к машиностроению и может быть использовано в ручных электрических шлифовальных машинах. .

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в управляемых электрических двигателях, в частности для формирования управляющих сигналов в системе с двухфазным вентильным двигателем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах. Технический результат заключается в улучшении технических характеристик исполнительного агрегата и привода в целом, а именно в повышении момента двигателя и крутизны генератора; компенсации четных гармоник в токе статора двигателя, в выходном напряжении генератора и в выходных сигналах датчика положения; улучшении формы тока в двигателе; снижении пульсации момента двигателя и выходного напряжения датчика скорости, а также в уменьшении взаимоиндуктивной связи обмоток двигателя и генератора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих системах автоматического управления и регулирования для формирования управляющих сигналов в системе с вентильным двигателем.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для формирования управляющих сигналов в системе с вентильным двигателем. Техническим результатом является создание системы, оптимальной по точности угла поворота выходного вала вентильного двигателя, инвариантной (не зависящей) от изменяющегося момента нагрузки, путем аналитического конструирования оптимального по точности регулятора угла поворота вентильного двигателя и подчиненного ему регулятора тока вентильного двигателя.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электрических машинах с бесконтактной коммутацией секций якорной обмотки. Технический результат - расширение области применения бесконтактных электродвигателей, включая эксплуатацию в предельно жестких условиях окружающей среды.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в роторных и линейных вентильных реактивных электродвигателях, содержащих различное число фаз и различную геометрию, для восстановления фронта импульса после его потери.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано при создании вибрационных электроприводов для перемешивания сыпучих, пастообразных и жидких веществ, в автоматизированных электроприводах механизмов с колебательным движением рабочего органа, вибрационных установках в горной промышленности, строительстве, машиностроении или сельском хозяйстве.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в составе управляющих двигателей-маховиков (УДМ) систем ориентации и стабилизации космических аппаратов (КА) и в областях, где требуется высокоточное управление бесколлекторными электрическими двигателями и устойчивость к сбоям компонентов блока управления.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным моментным приводам на базе синхронных электродвигателей, и может быть использовано при разработке электроприводов для систем автоматического управления летательными аппаратами.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для управления синхронным двигателем с постоянными магнитами. Техническим результатом является - приведение в действие поворотного электродвигателя в эффективной рабочей точке.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в следящих электроприводах. Технический результат заключается в улучшении технических характеристик исполнительного агрегата и привода в целом, а именно в повышении момента двигателя и крутизны генератора; компенсации четных гармоник в токе статора двигателя, в выходном напряжении генератора и в выходных сигналах датчика положения; улучшении формы тока в двигателе; снижении пульсации момента двигателя и выходного напряжения датчика скорости, а также в уменьшении взаимоиндуктивной связи обмоток двигателя и генератора.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах. Техническим результатом является повышение плавности вращения нагрузки и расширение полосы пропускания электропривода. Исполнительный агрегат содержит синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, датчик скорости, выполненный на базе тахометрических обмоток двигателя, и датчик положения потока ротора, выполненный на m датчиках Холла, размещенных на зубцах магнитопровода статора, свободных от обмоток двигателя. Магнитопровод статора содержит n идентичных пакетов, на каждом из которых размещены обмотки двигателя, тахометрические обмотки датчика скорости и m датчиков Холла датчика положения, при этом смежные пакеты развернуты в пространстве относительно друг друга одинаково на угол, обеспечивающий сдвиг фаз сигналов одноименных датчиков Холла на электрический угол радиан. 3 ил.

Наверх