Трансформаторный датчик углового положения"

 

О П И С А Н И Е (и) 556541

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Сояз Советскиз

Соэалистическик

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву 443402 (22) Заявлено 1912.68 (21) 1292904/07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет

Опубликовано 30.04.77. Бюллетень № 16

Дата опубликования описания 23.05.77 (51) М. Кл.z H 02К 29f02

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.313.392 (088.8) ло делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Э. А. Лодочников, В. П. Колесников, В. Е. Агеев, В. П. Хижняк, Э. Г. Кузнецов, В. М. Поляков и В. В. Ларионов (71) Заявитель (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ

Изобретение относится к электрическим машинам, в частности к конструкции одного из узлов бесконтактного двигателя постоянного тока — к устройству для определения углового положения ротора двигателя.

Известны бесщеточные электродвигатели постоянного тока с трансформаторными датчиками положения ротора i1J

Однако такие устройства имеют большое количество соединительных проводов, идущих от двигателя.

Известны также трансформаторные датчики углового положения для бесконтактных двигателей постоянного тока, содержащие общий для всех каналов питающий трансформатор с первичной обмоткой, подключенной к источнику высокой частоты, и двумя на каждое плечо коммутатора встречно намотанными вторичными обмотками и трансформатор насыщения, первичная обмотка которого соединена встречно с дросселем насыщения и одной из обмоток питающего трансформатора, а две встречно намотанные вторичные обмотки со средней точкой соединены одна с выходом демодулятора непосредственно, а другая — через другую вторичную обмотку питающего трансформатора (2). Данное предложение наиболее близкое к изобретению по технической сущности и достигаемому результату.

Недостатком указанного датчика является большое количество проводников между электродвигателем и бесконтактным коммутатором, особенно в тех случаях, когда электродвигатель и коммутатор разнесены друг от друга на большое расстояние.

Цель изобретения — создание индуктивного датчика положения ротора бесщеточного

10 электродвигателя постоянного тока с минимальным количеством соединенных проводников между электродвигателем и бесконтактным коммутатором.

Это достигается тем, что дроссели насыще15 ния расположены в датчике положения ротора, а соединенные с дросселями переходные трансформаторы — в коммутаторе. Управление коммутатором осуществляется сигналами с вторичной обмотки переходных трансформа20 торов.

Такое конструктивное решение обеспечивает управление мостовым инвертором тремя чувствительными элементами датчика положения ротора вместо шести, позволяет объединить

25 питание всех чувствительных элементов датчика положения ротора и передать информацию о положении ротора электродвигателя в коммутатор при количестве соединительных проводников между электродвигателем с датЗО чиком положения ротора и коммутатором, 556541

Зо

45 равном 7 вместо 30 при трехфазном двигателе.

На чертеже предс1авлена принципиальная схема описываемого устройства для бесщеточного электродвигателя постоянного тока с трехфазным инвертором при межкоммутационном интервале 180 эл. град. (управление одной фазой).

Статор датчика положения 1 состоит из трех дроссслей 2 насыщения, выполненных на ферритовых сердечниках с прямоугольной петлей гистерезиса и высокой магнитной проницаемостью.

Ротор 3 датчика положения выполнен из постоянного магнита с полюсными наконечниками, которые концентрируют поле постоянного магнита таким образом, что области с высокой и низкой индукцией чередуются.

Обмотка 4 дросселя 2 насыщения соединена последовательно с первичной обмоткой 5 переходного трансформатора 6, расположенного в коммутаторе 7, и подключена к обмотке 8 питающего трансформатора 9, первичная обмотка которого подсоединена к источнику переменного напряжения высокой частоты.

Управление транзисторами 10, 11 усилителяограничителя осуществлено от вторичной обмотки переходного трансформатора 6, имеющей среднюю точку, для чего полуобмотка 12 через демодулятор, например выпрямляющий диод 13, подключена к базе транзистора 10, а полуобмотка 14 соединена последовательно — встречно с дополнительной обмоткой 15 и через выпрямляющий диод 16 подключена к базе транзистора 11, а средняя точка— к эмиттерам транзисторов 10, 11. При этом параметры обмоток 14, 15 выбраны таким образом, чтобы амплитуда напряжения обмотки

15 была равной максимальной амплитуде напряжения обмотки 14. Такое включение обмоток 12, 14, 15 позволяет получить от одного дросселя насыщения два выходных сигнала с частотой вращения, сдвинутых между собой на 180 эл. град., для управления транзисторами 10, 11 усилителя-ограничителя. Выходной сигнал с коллекторов транзисторов 10, 11 подается на управление выходными транзисторами 17, 18.

Работает предлагаемое устройство следующим образом.

В случае отсутствия подмагничивания дросселя 2 насыщения полем постоянного магнита ротора датчика индуктивность дросселя максимальна и, при соответствующем выборе параметров дросселя и первичной обмотки 5 переходного трансформатора 6, почти все напряжение обмотки 8 приложено к дросселю.

При насыщении дросселя полем постоянного магнита ротора 3 датчика индуктивность его резко уменьшается, ток в цепи обмотки 8 увеличивается, что ведет к изменению магнитного состояния переходного трансформатора 6.

Изменяется магнитная проницаемость сердечника, индуктивность трансформатора 6 достигает максимального значения, следовательно, почти все напряжение обмотки 8 прикладывается к первичной обмотке 5 трансформатора

6. Выбор такого режима работы датчика, при котором уменьшение индуктивности одного из элементов вызывает увеличение индуктивностп второго элемента, приводит к тому, что нагрузка для высокочастотного источника переменного напряжения никогда не превышаег полного сопротивления одного из элементов дагчнка. Это обеспечивает экономичный режим работы датчика.

Предлагаемое устройство может быть выполнено не только для трехфазного электродвигателя, но и для электродвигателя с любым другим количеством фаз и полюсности.

Использование изобретения позволит упростить индуктивный датчик положения ротора и повысить надежность бесщеточного электродвигателя постоянного тока.

Фор мула изобретения

Трансформаторный датчик углового положения ротора по авт. св. № 443402, отлич аю шийся тем, что, с целью повышения надежности за счет уменьшения количества соединительных проводников между датчиком положения ротора и коммутатором, дроссели насыщения расположены в датчике положения ротора, а соединенные с дросселями переходные трансформаторы — в коммутаторе.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе:

1. Патент США № 3091728, кл. 318 — 138, 1963.

2. Авт. cB. № 443402, кл. Н 02К 29/02, 1965.

556541

1

I I ! I

Составитель А. Санталов

Техред 3. Тарасова

Редактор А. Осочников

Корректоры: Л. Котова и И. Позняковская

Заказ 1103/11 Изд, № 399 Тираж 914 Подписное

ЦНИИПИ Государственного комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-ЗБ, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2

Г !

I

I

I ! !

I !

I !

I ! ! ! ! ! ! ! !

I