Устройство согласования для бесконтактного двигателя постоянного тока

 

Союз Советских

Социалистических

Республик

О П И С А Н И Е «7487ОО

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ е (61 ) Дополнительное к авт. свии-ву (22) Заявлено 19.06.78 (21) 2632145/24-07

Ъ (5! )М. Кл.

Н 02 К 29/02 с присоединением заявки ¹Государственный комитет

СССР (23)Приоритет(53 ) Уд К 621,313. .0 14.2: 62 1. . 282 (088. 8) пс делам изобретений н открытий

Ону 15.07.80. Бюллетень №26

Дата опубликования описания 15.07.80 (72) Авторы изобретения

Я. И. Онацкий и В. С. Бердяев

Минский рациотехнический институт и Научноисследовательский институт средств автоматизации (71) Заявители (54) УСТРОЙСТВО СОГЛАСОВАНИЯ

ДЛЯ БЕСКОНТАКТНОГО ДВИГАТЕЛЯ

ПОСТОЯННОГО ТОКА

Изобретение относится к электротехнике, а именно к бесконтактным двигателям постоянного тока и может быть использовано цля согласования датчиков положения ротора с двигателями при различном числе пар полюсов между ними, а также при различных скоростях вращения двигателя и датчика положения, Известен бесконтактный электроцвигатель постоянного тока, соцержащий датчик скорости вращения, выполненный на основе обращенного бесконтактного сель сина, подключенного ко-фазному генератору опорной частоты и соединенного с коммутатором тока обмоток через п дешифраторов, кажцый из которых двумя входами подключен к выходу датчика, а цругими входами — к соответствующей фазе генератора опорной частоты $1).

Устройство управления двигателем обеспечивает работу только при одном за» цанном соотношении числа пар полюсов двигателя и сельсина, поэтому известное устройство не может работать, если чис2 ло пар полюсов двигателя и сельсина от» личается от заданного.

Известно также устройство согласования цля бесконтактного двигателя постоян5 ного тока, которое содержит синусно--косинусный вращающийся трансформатор . (СКВТ}, синхронизатор, два модулятора с фильтрами нижних частот, устройство: запоминания, выходной усилитель и двига 1O тель с К парами полюсов. СКВТ, имеющий м пар полюсов, укреплен на одной оси сдвигателем,,причем КЪИ и К/й является целым числом. Выходное напряжение СКВТ, являющееся функцией угла

1.> поворота, преобразуется синхронизатором в импульсную форму и синхронизирует работу устройства запоминания двух управ- ляющих сигналов, сдвинутых друг по ог, ношению к другу на 90О. Управляющие сигналы от запоминающего устройства преобразуются в сигналы, модулированные по ширине импульса, которые управляют двигателем. Устройство управления обеспечи00 а тремя вхоцами логического блока перекл1очения скоростей, вторые три входа которого соединены с каждым из трех выходов формирователя, а три выхода - с коммутатором, причем логический блок пере ключения скоростей снабжен входом для подключения управляющего устройства.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 - структурная схема формирователя; на фпг. 3 — структурная схема логического блока переключения скоростей; на фиг. 4 и 5 - циаграммы сигналов на различных элементах устройства.

Устройство (фиг. 1) содержит цвигатель 1 с трехфазной обмоткой с m napa ми полюсов, датчик 2 положения (сельсин) с и парами полюсов, коммутатор 3, формирователь 4, логический блок 5 переключения скоростей, делитель 6 периода, на 6, кольцевой счетчик 7 на 9, дешифратор 8, триггеры 9-11, вход 12 сигнала управления при одинаковой скорости вращения цвигателя и цатчика положения, либо при одинаковом числе пар полюсов, вход 13 сигнала управления при отношении скорости вращения двигателя и датчика 0 —" = 2, либо отношение числа пар полю + сов двигателя к числу пар полюсов датчика III /n = 2, вход 14 сигнала ,правления при отношении скорости враще.ния цвигателя и датчика — ALII= 3 либо от

, yarn ° ношение числа пар полюсов двигателя к числу пар полюсов цатчика a/8 = 3,вход 15-17 сигналов формирователя на логическое устройство, выход 18-20 сигналов управления коммутатором, вхоц. 21-23 сигналов коммутатора от триггеров, выход 24 сигнала управления цешифратором, вхоц

25-27 сигналов управления на формирователь от датчика положения, выход 28 импульсной последовательности Ва целитель периода, сигнал 29 установки триггеров

9-11 и кольцевого счетчика 7.

Устройство (фиг. 2) также соцержит фазочувствительные триггеры 30-32, схемы 33-35 вьшеления перецнего и зацнего фронтов, элемент 36 ИЛИ.

Недостатком известного устройства управления является сложность и громоздкость схемы при использовании двигателя и цатчика положения с различным числом пар полюсов.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является устройство 10 согласования цля бесконтактного цвигат ля постоянного тока, имеющего п пар полюсов, с СКВТ, имеющим w пар полюсов, содержащее цвигатель, СКВТ, генераторы, формироввтели, делители частоты, схему сравнения, логические элементы, " трпггерй, схему зацержки и фазосцвигаюшие цепи. B этом устройстве обеспечивается"согласование СКВТ, который имеет пар полюсов, с цвигателем, имеющим 20

m пар полюсов, Согласование обеспечивается за счет использования генератора с номинальной частотой xm Ilm, где

Х вЂ” целое число;(д — частота возбуждения СКВТ 131.

Недостатком этог устройства управления является сложность схемы управления прп согласовании машин, наобхоцимость иметь cTàáèëüíblé номинальный генератор, частота которого должна быть 30 изменена в случае применения СКВТ с другим числом пар полюсов.

Бель изобретения — повышение надежностии при оцновременном упрощении устройства согласования двигателя с цатчи- 35 хами положения при различном числе пар полюсов этих элементов, а также при различных скоростях вращения двигателя и датчика положения.

Эта цель достигается тем, что в ус 40 ройство согласования цля бесконтактного цвпгателя постоянного тока, содержащее двигатель, коммутатор, датчик положения, формирователь и триггеры, ввецен логический блок переключения скоростей, це- 45 шифратор, кольцевой счетчик и делитель ! ! перпоца импульсов, вход которого соеди " Не)I с выхоцом формирователя, BblxoII — . со счетным входом кольцевого счетчика

) разрядные выходьl которого соединены с S0 цешифратором, вход которого соединен с выхоцом логического блока переключения скоростей, один из выхоцов - со входом сброса кольцевого счетчика, а три других выхоца соецпнены со счетными входами ss — - триггеров,"уг. тановочйые входы которых

coeIImle«bI с формирователем и вхоцом с сброса xoIll,цевого счетчика, а выходы кажцого нз триггеров соецинены с первыми

3 7487 вает сдвиг по фазе сигналов управления и деление частоты на коэффициент g tN.

Кроме того, устройство (фиг.3) содержит элементы 37-39 И, элемент 40 НЕ, элементы 41-43 И, элементы 44-46

ИЛИ, R-5 триггер 47.

На фиг. 4 привецены диаграммы для случая работы устройства при отношении скорости вращения двигателя и цатчика, равного 2, или отношении числа пар полюсов цвигателя к числу пар по-. люсов датчика m/n =- 2:

5 а - сигнал выхода формирователя 4 по линиям 1 5«17, б - выходные сигналы формирователя|

4 по линии 28; в выходной сигнал после делителя

6 периода; г разрядные выходы кольцевого счет» чика 7, д, выхопные сигналы пешифратора 8; е - сигналы управления коммутатором

3 по линиям 21 - 23 при скорости вращения пвигателя больше скорости вращения датчика в цва раза или отношении г /n = 2.

На фиг. 5 приведены диаграммы для случая работы устройства при отношении скорости вращения пвигателя и датчика, равного 3, или отношении числа пар полюсов двигателя к щслу пар полюсов датцатчика го /,= 3:

20 а - сигнал выхода формирователя 4 по линиям 15-17; б - выходные сигналы формирователя

4 по линии 28; в - выходной сигнал после делителя 6 пери оца;

r - -разрядные выходы кольцевого счеч чика 7; д - выхоцные сигналы дешифратора 8; е - сигналы управления коммутатором . ЗО

3 по линиям 21-23 при скорости вращения цвигателя больше скорости вращения датчика в три раза или. отношениигп/о = 3.

Датчик 2 положения предназначен для

35 определения положения ротора в текущий момент времени, В качестве цатчика положения может быть использован любой датчик (сельсин,фотоэлектрический датчик, датчик Холла и др.),обеспечивающий на линиях 15-17 сигналы, изображенные на фиг., 4 а и 5 а. В устройстве используется сельсин с о парами полюсов и двигатель- постоянного тока с тремя обмотками ию парами полюсов. В случае

45 использования вместо сельсина СКИТ пе- рехоц СКВТ-сельсин может быть осуществлен с помощью, например, трансформато ра Скотта.

Коммутатор 3 используется цля nepeS0 ключения тока в обмотках пвигателя 1 в последовательности, определяемой управляющими сигналами, изображенными на. на фиг. 4е и 5е.

Формирователь 4 предназначен для пре

55 преобразования входных сигналов сельсина, поступающих по линиям 25-27, к виду, изображенному на фиг. 4а и 5 а. Указанное преобразование осуществляется

748700 6 при использовании известных фазочувствительных триггеров 30-32. Кроме этого, формирователь 4 с помощью схем 33-35 осуществляет выделение этих фронтов и сложение полученных импульсов на элементе 36 ИЛИ. Выход элемента 36 ИЛИ по линии 28 изображен на фиг. 4б и Gб.

По линии 29 по переднему фронту сигнала от фазочувствительного триггера 30 осуществляется установка триггеров 911 и кольцевого счетчика 7. Сигналы фазочувствительных триггеров по линиям

15-17 поступают на логический блок 5 переключения скоростей.

Логический блок 5 переключения скоростей предназначен цля выдачи на комму» татор 3 управляющих сигналов в зависимости от соотношения между скоростями вращения двигателя и датчика, равного

1: 1„2: 1 и 3: 1, или в зависимости от оготношения числа пар полюсов между ними, которое может быть равным п /й = 1,2 и

3. Выдача сигналов на коммутатор осуше ствляется по линиям 18-20 при подаче соответствующих сигналов на шйны управ ления 12 14 (см. фиг. 1 и 3). При подаче управляющего сигнала на шину 12 (например, высокого уровня) открываются элементы 37-39 И и на выход 18-20 через элементы 44-46 ИЛИ подаются сигналы управления коммутатором при соотношении между скоростями вращения двигателя и датчика 1;1: или одинаковом числе полюсов. При этом управляющие сигналы от триггеров 9-11 по линиям

21-23 не проходят на элементы 44-46

ИЛИ, так как разрешающий сигнал (вы- сокий уровень на шине 12) инвертируется инвертором 40 и закрывает элементы

И 41-43, При подаче на шину 12 (например, низкого уровня ) элементы 37-39 И закрыты, а элементы 41-43 И открьпзаются вслецствие инвертирования низкого уровня шины 12 инвертором 40. При этом на выходе 18-20 через элементы 44-46

ИЛИ в зависимости от сигнала 24 управления дешифратором 8 поступают сигналы управления коммутатором при соотнош нии между скоростями:вращения цвигareля и патчика 2: 1 или отношении числа пар полюсов цвигателя к числу пар полюсов датчика гп/и= 2. Это происходит при низком уровне на линии 24 P-5 триггера

47 при управляющих сигналах высокого и низкого уровня соответственно на шинах

13 и 14. При сигналах, соответствующих низкому и высокому уровню на шинах 13 и 14, на линии 24 обеспечивается высо00 8

Изменение уровней разрядов кольцево-, го счетчика 7 показано на фиг. 4 г и 5 г.

Поразряпно выхоцные уровни кольцевого счетчика поступают на дешифратор 8, который в случае согласования при соотг ношении между скоростями вращения двигателя и цатчика в цва раза или отношении числа пар полюсов двигателя к чис лу пар полюсов патчикап1 = 2 осуществляет управление триггерами 9-11 от коцов 0001, 0111 и 0100 соответственно, как это показано на фиг. 4 ц и 4е.

В случае согласования при соотношении между скоростями вращения двигателя и датчика в три раза или отношении числа пар полюсов двигателя к числу пар полюсов цатчикапф= 3 управление триггерами 9-11 осуществляется от дешифратора

8 при наличии коцов 000 1, 0 10 1 и

0011 соответственно, как это показано на фиг. 5 д и 5е. Управление переключением цешифраторов осуществляется от логического блока 5 переключения скороо» тей прп наличии соответствующих сигналов нуля или единицы на линии 24.

Сформированные сигналы управления с выходов триггеров 9-11поступают на. логический блок 5 переключения скоростей, который вьщает сигналы управления на - вхоц коммутатора 3 (см. фиг. 4е и 5 е).

При этом при поцаче на шину 12 сигнала управления высокого уровня осуществляется работа цвигателя при оцинаковой скорости вращения двигателя и датчика псложения или оцинаковом числе пар полюсов межцу ними, так как на коммутатор 3 поступают сигналы управления непосредственно с датчика 2 положения через формирователь 4.

Таким образом, цанное устройство tlaет воэможность согласования двигателей и датчиков при оцинаковом значении их скоростей вращения и одинаковом числе пар полюсов, а также при соотношении между ними 2:1 и 3:1, 15

Устройство работает следующим об, разом.

При вращении ротора двигателя в пат» чике 2 положения вырабатываются сигналы, спвинутые цруг TIo отношению друга;. на 120 эл. град. !

В формирователе 4 указанные сигналы йривойятся к випу, показанному на фиг.4 а и Ga. Помимо этого формирователь 4 осуществляет выделение среднего и заднего фронтов сформированных сигналов и их сложение, как это изображено на фиг. 4 б и 5б. По переднему фронту первой фазы от цатчика 2 положения осуществляется установка триггеров 9 и 10 в положение О, триггера 11 — в положение 1 и сброс кольцевого счетчика 7, как это показано на фиг. 4е и 5е. Периоц импульсной последовательности от формирователя 4 с помощью делителя 6 периоца

aåëèòñII на 6 равных частей. Выхоцной сигнал целителя периоца изображен На фиг. 4 в и 5в, где сигналы фронтов дат чика 2 положения имеют условно большую

40 амплитуцу, Сформированная импульсная последовательность (фиг. 4в и 5в) с периодом, равным периоца сигналов датчи4 ка положения, поступает на кольцевой счетчик 7 с коэффициентом счета равю 45 ным 9. Выбранный коэффициент целення периоца на 6 и коэффициент счета 9 обеспечивают согласовайие при соотношении между скоростями вращения цвигателя и цатчика в ця, а и три раза йли соотношении числа пар полюсов двигателя к

50 числу пар полюсов датчикаоу = 2 и 3.

При необходимости согласования скоростей вращения или числа полюсов двигателя и цатчйка в отличное число от выше55 приведенных значений коэффициенты деления делителя 6 периода и счета кольцевого счетчика 7 цолжны быть соответствующим образом поцобраны.

7 7487

"кий уровень и, следовательно, на выход

18-20 поступают сигналы управления коммутатором при соотношении межпу скоростями вращения двигателя и цатчика 3:1 или отношении числа дар полюсов QBHI aòåëÿ к числу пар полюсов дат чика гг /и .3.

Делитель 6 периода осуществляет деление периода поступающих импульсов на

6 равных частей. 1Î

Назначение остальных элементов, входящих в состав устройства согласования для бесконтактного двигателя, определяется их названием.

Использование прецложенного устрой ства согласования дает возможность при» менения разнообразных цвиигателей постоянного тока совместно с цатчиками, имеющими межцу собой различное число пар полюсов.

Формула изобретения

Устройство согласования для бесконтактного двигателя постоянного тока, со держащее 2 в-полюсный цвигатель и ф, 74

2п-полюсный датчик положения ротора, установленный на валу цвигателя, коммутатор, подключенный к двигателю, формирователь и триггеры, о т л и ч а ю щ е с я тем, что, с целью повышения надежности и упрощения, оно содержит логический блок перекЛючения скоростей, дешифратор, кольцевой счетчик и целитель периода импульсов, вход которого соединен с выходом формирователя, выход - со. входом кольцевого счетчика, разрядные выходы которого соединены с выходами цешифратора, вход которого поцключен к одному выходу логического блока, один из выхоцов соецинен с вхоцом сброса кольцевого счетчика, а три других выхода соединены со счетными входами триггеров, установочные входы которых соединены с

8700 10 формирователем и входом сброса кольце вого счетчика, а выходы каждого из rpsr геров соединены с первыми тремя входами логического блока переключения сксь ростей, вторые три входа которого соедннены с вйходами формирователя, а три выхода - с. вхоцами коммутатора, причем логический блок переключения скоростей: снабжен входом цля подключения управляющего устройства.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 327552, кл. Н 02 К 29/02, 1969.

2. Патент США № 3465226, кл. 318-138, 1969.

3. Патент CIOA № 3483457, кл. 318-138, 1969.

748700

Составитель B. Комаров

Редактор С. лыжова 1 ехред А ШепанскаЯ КоРРектоР И. МУска

Заказ 4380/l8 Тираж 783 Подписное

UHHHHH Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушскаянаб., д. 4/5

Филиал ЛПП Патент, r.Óæãîðîä, ул. Проектная, 4