Бесконтактный электродвигатель постоянного тока

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

K АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

327552

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

М. Кл. Н 02k 29/02

Заявлено 25 1V.1969 (№ 1324137/24-7) с присоединением заявки №

Приоритет

Комитет по делам изобретеиий и открытий при Совете Мииистрав

СССР

Опубликовано 26.1.1972. Бюллетень № 5

Дата опубликования описания 20.III.1972

УДК 621.313.292 (088.8) Авторы изобретения

Е. И. Усышкин, В. Ш. Зельдин и Я. Г. Дахия

Всесоюзный научно-исследовательский кинофотоинститут

Заявитель

БЕСКОНТАКТН Ь1Й ЭЛ ЕКТРОДВИ ГАТЕЛЬ ПОСТОЯ Н НОГО ТОКА

Изобретение относится к регулируемым по скорости бесколлекторпым двигателям постоянного тока, вращение которых синхронизировано с частотой некоторого задающего электрического сигнала, и моукет быть использовано в устройствах записи и считывания информации с магнитными лентами, в кинотехнике, автоматических регулирующих устройствах и т. д.

Известны бесконтактные электродвигатели постоянного тока с синхронной скоростью вращения, содержащие т-фазный коммутатор тока обмоток, датчик скорости вращения и фазочувствительный узел синхронизации, подключенный к выходу датчика. Однако такие электродвигатели сложны по своей конструкции.

Предлагаемь|й электродвигатель отличается от известных тем, что датчик скорости вращения выполнен на основе обращенного бесконтактного сельсина, подключенного к т-фазному генератору опорной частоты и соединенного с коммутатором тока обмоток через nz дешифраторов, каждый из которых двумя входами подключен к выходу датчика, и другими входами — к соответствующей фазе генератора опорной частоты.

Такое выполнение электродвигателя позволяет упростить его конструкцию за счет использования одного датчика как для управлепия коммутатором, так и для слежения за фазой вращения двигателя, а также осуществить высокую устойчивость синхронизации, плавность частоты вращения и быстродейстs впе при как угодно малых, включая нулевую, частотах вращения, что расширяет диапазон регулирования скорости при синхронном вращениH.

На фиг. 1 дана структурная схема предла1п гаемого электродвигателя; на фиг. 2 — диаграммы, поясняющие работу электродвигателя.

Электродвигатель имеет постоянный магнит на роторе 1 и ггг-фазную обмотку 2 статора и

15 снабжен полупроводниковым коммутатором 8 тока обмоток с ггг триггерами 4. В качестве датчика положения на общем валу с ротором укреплен миниатюрный бесконтактный сельсин 5. Коммутатор 8 также снабжен диодцыми дешифраторами б и нерегулируемым высокочастотным опорным т-фазным генератором 7, подключенным к дешифраторам и фазным обмоткам сельсина 5. Выходная обмотка сельсина через формирователь 8 под25 ключена к фазочувствительному регулятору 9 напряжения питания, а через дешифраторы б — к коммутатору 8. Регулятор 9 напряжения имеет два триггера 10 и 11 и две логические ячейки 12 типа «И». Триггер 10 своими

30 раздельными входами через логические ячей327552

65 ки 12 и формирователь 8 включен на выход сельсина 5, а выходами через дифференцируюцие цепочки — на один из раздельных входов триггера 11. На другой вход триггера

11 подключен синхродатчик 18 частоты врашения, а один из выходов триггера 11 соединен со входами ячеек «И».

Электродвигатель работает следующим образом. .- ppхфазпое напряжение Bblcol oll 12cTQTbl

f<, опорного генератора 7 создает в расточке ст атора сельсина 5 вращающееся магнитное

>-,оле, которое трансформирует в выходной обмотке сельспна также высокочастотное переменное напряжение. Прп неподвижном электродвигателе частота f»«выходного сигнала равна частоте fp опорного генератора, причем при повороте ротора на некоторый угол фаза выходного сигнала изменяется на тот же угол. Таким образом, информацию об угловом положении poropa двигателя получают от датчика 5 в виде фазы выходного высокочастотного напряжения. При вращении двигателя с частотой 1- фаза выходного сигнала датчика непрерывно изменяется, что может быть интерпретировано как изменение частоты выходного сигнала на величину jâû (д +1 (знак перед F определяется направлением вращен I;) .

Выходное напряжение датчика 5 поступает на формирователь 8, который состоит из высоко-IacToTного фильтра и усилителя-ограничитсля, что обеспечивает преобразование формы выходного сигнала датчика в симметрично-прямоугольную.

Схема каждого из диодных дешифраторов б выполнена с такой логической программой, что при совпадении полярностей дифференцированных коротких импульсов от формирователя 8 и какого-либо из фазных напряжений опорного генератора 7 короткие высокочастотные импульсы поступают на один выход дешифратора, и при обратном сочетании полярностей — на другой выход. При вращении двигателя логические состояния дешифраторов изменяются с частотой Р, причем со сдвигом в 120 эл. град. между дешифраторами в каждом из трех фазовых каналов. Подключением каждого из дешифраторов на вход триггера 4 коммутатора 8 осуществляется формирование трехфазной системы низкочаcTGTHIlx напряжений для управления коммутатором в функции угла поворота ротора электродвигателя, что обеспечивает работу двигателя в режиме постоянного тока.

Фазочувствительпый регулятор 9 напряжения работает следующим образом.

Прямоугольные импульсы напряжения от формирователя 8 поступают поочередно через логические ячейки 12 на раздельные входы триггера 10. В процессе каждого очередного переключения триггера 10 формируется короткий импульс, который поступает на один из входов триггера li II переводит еl о в такое положение, при котором поступление IIB5

45 пряжепия от формирователя на триггер 11 блокируется ячейками 12. При поступлении короткого импульса от синхродатчика 18 триггер II вновь переводит ячейки 12 в положение, при котором триггер 11 подключается к формирователю.

Если частота переключения формирователя ниже частоты синхродатчика, что имеет место в процессе разгона двигателя, когда формирователя открыты, поэтому триггер 10 и формирователь переключаются синфазно. При этом величина напряжения на двигателе, пропорц,юнальная фазорассогласованию формирователя и триггера 10, максимальна и не изменяется в процессе пуска двигателя (см, фиг. 2).

Если >ке скорость двигателя превышает заданную синхродатчиком 18 скорость вращения, о в моменты переключения формировагеля 8 ячейки !2 блокируют входы триггера

10 до момента поступления импульса от синхродатчика на триггер 11, чем создается фазовый сдвиг в работе формирователя и триггера 10. Поэтому напряжение на двигателе уменьшается в соответствии с этим фазовым сдвигом, принимая такое значение, при котором обеспечивается заданная частота вращения двигателя, синхронная с электрическим сигналом синхродатчика.

Таким образом, регулятор 9 напряжения осуществляет синхронизацию и регулирование напряжения питания электродвигателя только по достижении синхронной заданной скорости вращения, а разгон электродвигателя осуществляется по его механической характеристике.

На фиг. 2 диаграммы 14 — 17 — диаграммы фазно o и дифференцированного напряжений опорного генератора 7, напряжений формирователя 8 и триггера 4 соответственно, диаграммы 18 — 20 — диаграммы напряжений синхродатчика 18, триггера 11 и двигателя при разгоне соответственно, диаграммы 21—

28 — диаграммы напряжений синхродатчика, триггера 10 и двигателя в режиме синхронного вращения соответственно.

Предмет изобретения

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока с синхронной скоростью вращения, содержащий т-фазный коммутатор тока в его обмотках, датчик скорости вращения и фазочувствительный узел синхронизации, подключенный к выходу датчика, отличающийся тем, что, с целью расширения диапазона син«роппого регулирования скорости и упрощения конструкции, датчик скорости вращения выполнен на основе обращенного бесконтактного сельсина, подключенного к т-фазному генератору опорной частоты и соединенного с коммутатором тока обмоток через т дешифратороь, каждый из которых двумя входами подкпочеп к выходу датчика, а другими входами -- к соответствующей фазе генератора опорной частоты.

327552

РьЕ 1

Редактор А. Пейсоченко

Заказ 633/1О Изд. М 145 Тираж 448 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений н открытий прп Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4, 5

Типография, пр. Сапунова, 2

Составитель В, Ратайко

Текред 3. Тараненко

Корректоры: E. Исакова и Н. Шевченко