Бесконтактный электродвигатель постоянного тока

 

ii) 479202

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ" (б1) Зависимое от авт, свид-,ва № 327552 (22) Заявлено 25,04.73 (21) 1908603/24-7 с присоединением заявки М— (32) Приоритет—

Опубликовано 30.07.75. Бюллетень № 28

Дата опубликования описания 01.12.76

Ссиоь Соаетсккх

Соцмдлмстическкх

Респубттмк (51) М. Кл. Н 02к 29/02

Гесударствеккый комитет

Совета Микистров СССР ео делам иэооретекий и открытий (53) УДК 621.313.392 (088,8) (72) Авторы изоретения

Е. И. Усышкин и В. N. Зельдин

Всесоюзный научно-исследовательский кииофотоинститут (71) Заявитель

БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к регулируемым по скорости электроприводам в устройствах записи и обработки информации.

По основному авт, св. № 327552 известен бесконтактный электродвигатель постоянного тока с синхронной скоростью вращения, содержащий m-фазный,коммутатор тока в его обмотках, датчик скорости вращения на основе обращенного бесконтактного сельсина с формирователем и задающего генератора, подключенных через дешифраторы к коммутатору тока обмоток, а также фазочувствительный узел синхронизации и регулятор напряжения

Недостатками известного электродвигателя являются низкий к. п. д. и малый диапазон устойчивости.

Целью изобретения является устранение указанных недостатков.

Поставленная цель достигается тем, что между выходом датчика скорости и дешифраторами включен элемент регулируемой задержки времени, управляющий вход которого через КС-<рильтр подключен к выходу регулятора напряжения.

На чертеже изображена структурная схема предлагаемого устройства.

Электродвигатель имеет постоянный магнит на роторе 1 и m-фазную обмотку 2 статора и снабжен полу проводниковым ком2 мутатором 3 тока обмоток с m триггерами 4.

В качестве датчика положения на общем валу с ротором укреплен миниатюрный бескоптактныи сельсин 5 (датчик угла). Коммутатор 3 также снабжен диоднымп дешифраторами 6 и нерегулируемым высокочастотным опорным гп-фазным генератором I, подключепым к дешифраторам и <разным обмоткам сельспна 5. Выходная обмотка сель1О сина через элемент 8 регулируемой задержки времени и формирователь 9 подключены к фазочувствительному регулятору 10 напря>кения питания, а через дешифраторы 6 — к коммутатору 3. Регулятор 10 напряжения

15 имеет два триггеры 13 и 1 l3 ;lofri÷åñêèå ячейки 13 типа «И». Триггер 11 своими раздельными входами через логические ячейки

13 и формирователь 9 включен на выход сельсипа 5, а выходами через дифференцирующие цепочки — ва один из раздельных входов триггера 12, На другой вход триггера

12 подключен синхродатчик 14 частоты вращения, а один из выходов триггера 12 соединен со входами ячеек «И». Чежду выходом регулятора 10 напряжения и входом элемента 8 регулируемой временной задержки вкл3очеп RC-фильтр 15.

Электродвигатель работает следующим образом.

Трехфазное напряжение высокой частоты

479202 о опорного генератора 7 создает в расточке статора сельсина 5 вращающееся магнитное поле, которое трансформирует в выходной обмотке сельсина также высокочастотное переменное напряжение. При неподвижном электродвигателе частота выходного сигнала равна частоте f.»x опорного генератора, причем при повороте ротора на некоторый угол фаза выходного сигнала изменяется на тот же угол. Таким образом, информацию оо угловом положении ротора двигателя получают от сельсина 5 в виде фазы выходного высокочастотного напряжения. При вращении двигателя с частотой F фаза выходного сигнала датчика непрерывно изменяется, что может быть интерпретировано как изменение частоты выходного сигнала на величину

j»ix=f+F (знак перед F определяется направлением вращения).

Выходное напряжение сельсина 5 поступает на элемент 8 регулнуемой задержки, например, на двух компараторах, а с него на формирователь 9, что обеспечивает преобразование формы сигнала элемента 8 в симметр ич но- п р я м оу гольную.

Схема каждого из диодных дешифраторов

6 выполнена с такой логической программой, что при совпадении полярностей дифференцированных коротких импульсов от формирователя 9 и какого-либо из фазных напряжений опорного генератора 7 короткие высокочастотные импульсы поступают на один выход дешифратора, а при обратном сочетании полярностей — на другой выход.

При вращении двигателя логические состояния дешнфраторов изменяются с частотой Г, причем со сдвигом в 120 эл. град. между дешифраторами в каждом из трех фазовых каналов. Подключением каждого из дешифраторов на вход триггера 4 коммутатора 3 осуществляется формирование трехфазной системы низкочастотных напряжений для управления коммутатором .в функции угла поворота ротора электродвигателя, что ооеспечивает работу двигателя в режиме двигателя постоянного тока.

Прямоугольные импульсы напряжения от формирователя 9 поступают поочередно через логические ячейки 13 па раздельные входы триггера 11. В процессе каждого очередного псреключеггпя триггера 11 формнруется короткий импульс, который поступает па один из входов триггера 12 и переводит его в такое положение, при котором поступление напряжения от формирователя 9 па триггер 11 блокируется ячейками 13. Прп поступлении короткого импульса от сннхродатчика 14 триггер 12 вновь переводит ячейки 13 в положение, при котором триггер 11 подключается к формирователю 9.

Если частота переключения формирователя ниже частоты синхродатчика, что имеет место в процессе разгона двигателя, величина напряжения па двигателе .максимальна

) >r

2,5

4 Г)

G> и не изменяется в процессе пуска двигателя.

Если частота вращения двигателя превы. шает заданную частоту синхродатчика 14, то в моменты переключения формирователя

9 ячейки 13 блокуруют входы триггера 11 до момента поступления импульса от синхродатчика па триггер 12, чем создается фазовый сдвиг в работе формирователя 9 и триггера 11. Н апряжение на двигателе уменьшается в соответствии с этим фазовым сдвигом, принимая такое значение, при ко. тором обеспечивается заданная частота вращения двигателя.

Полезная функция элемента регулируемой задержки времени 8 временной задержки сводится к следующему.

Угол коммутации 0 бесколлекторного двигателя устанавливается положением датчика на валу сообразно максимальному моменту нагрузки и наибольшей скорости вращения, При отсутствии элемента 8 в данном устройстве x÷ ол 0 не может изменяться, ToI;IB как для использования двигателя по моменту и реализации оптимальных энергетических режимов требуется уменьшение угла 0 со снижением момента нагрузки.

Применение элемента регулируемой задержки времени 8 позволяет регулировать угол

0 в функции нагрузки и заданной сшгхронпой скорости вращения. Напряжение, вырабатываемое фазочувствительным регулятором 10, помимо двигателя поступает также и на вход элемента 8, обуславливая тем самым определенное фазовое запаздывание сигнала формирователя от сигнала датчика, которое посредством заранее предусмотренной переполюсовки концов формирователя преобразуется в опережение фазы. Первоначальной установкой датчика 5 на валу двигателя обеспечивают значение угла коммутации, оптимальное для номинальных значений нагрузки и скорости вращения двигателя. При уменьшении нагрузки или заданной синхронной скорости опережащий фазовый сдвиг сигнала формирователя соответственно уменьшается, а при их увеличении — увеличивается. Прн фазовом изменении сигнала от датчика на некоторый фазовый угол трехфазная система напряжений от дешифраторов также изменяется»а тот же угол, но пространственный. Поэтому изменение фазового запаздывания обуславливает равное ему (в градусах) изменение угла коммутации О. Таким образом, при уменьшении (увеличении) нагрузки и заданнон скорости угол 0 соответственно уменьшается (увеличивается), что соответствует поставленной задаче.

Второй важной функцией элемента 8 является расширение диапазона устойчивости и улучшение качества переходных процессов при синхронизации двигателя.

Передаточная функция инерционного

RC-фильтра шунтпрует персдаточнуlо фуп479202

Предмет изобретения

Составитель В. Лозенко

Техред 3. Тараненко

Еорректор P. Юсипова

Редактор В. Левитов

Изд. Хо 1637 Тираж 782 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 45/

Обл. тин. Костромского управления издательств, полиграфии и книжной торговли кцию двигателя. Действие шунтирующего инерционного RC-фильтра в этом случае подобно действию последовательного форсирующего звена, применение которого является для большинства замкнутых систем весьма полезным или необходимым, так как благодаря этому обеспечивается достатчное для условий устойчивости затухание в системе в сочетании с высоким быстродействием.

Практически благодаря применению элемента задержки в системе обеспечивается такой запас устойчивости, что электродвигатель может синхронно работать с любым инерционным диском, момент инерции которого OI раничен лишь механической прочностью электродвигателя.

Бесконтактный электродвигатель постоянного тока по BBT. св. Я 327552, отлича1ощийся тем, что с целью повышения к.п.д. и расширения диапазона устойчивости, меж10 ду |выходом датчика скорости и дешифраторами включен элемент регулируемой задержки времени, управляющий вход которого через RC-фильтр подключен к выходу регулятора напряжения.