УСТРОЙСТВО ДЛЯ ПЕРЕМЕЩЕНИЯ ОБЪЕКТОВ, НАПРИМЕР ВОРОТ И ДВЕРЕЙ Российский патент 2000 года по МПК E05F15/18 B60L9/00 H02K33/00 

Изобретение относится к устройствам для перемещения объектов, в частности к устройствам для открывания и закрывания ворот и дверей на предприятиях промышленности, сферы обслуживания, в частных усадьбах и т.д., дверей лифтов, дверей транспортных средств, а также может быть использовано как устройство для перемещения транспортных средств, например тележек, конвейеров и т.п.

Известно устройство для перемещения раздвижных ворот по авт.св. N 1564317, М.кл. E 05 F 15/14, 1990, содержащее линейный привод, выполненный в виде линейного асинхронного двигателя, включающего статор и ротор. Статор состоит из магнитопровода с зубцами и катушек возбуждения, соединенных с источником питания, а ротор выполнен зубчатым.

Недостатком известного устройства является сложность получения малой (0,1-0,2 м/с) скорости перемещения створки, требуемой для безопасной эксплуатации, т. к. даже при минимальных размерах зубцов и пазов статора электродвигателя и промышленной частоте 50 Гц синхронная скорость бегущего магнитного поля двигателя составляет не менее 1-2 м/с.

Известно устройство для перемещения раздвижных ворот по патенту РФ N 2054112, М.кл. E 05 F 15/14, 1996, содержащее электрический двигатель и систему управления. Двигатель включает статор и ротор. Статор выполнен в виде магнитопровода с зубцами, охваченными катушками. Катушки связаны в группы, содержащие не менее двух катушек, и соединены с источником тока. Ротор выполнен ферромагнитным и содержит зубцы. Система управления включает датчик относительного положения зубцов магнитопровода статора и ротора, установленный на статоре, и таймер для отключения привода через заданное время в случае остановки створки ворот под действием препятствия. Выход датчика относительного положения соединен с входом таймера. Перемещение ротора происходит путем поочередного переключения групп катушек по сигналам от датчиков относительного положения.

Недостатком известного устройства является невозможность регулирования (изменения) скорости перемещения объекта на различных этапах его движения. Например, с целью сокращения времени скорость перемещения створки при открывании ворот должна быть большей, а при закрывании, с целью безопасности, меньшей. Известная конструкция устройства не обеспечивает перемещения створки с различной скоростью, так как интервал времени переключения групп катушек магнитопровода, определяющий скорость перемещения створки, не регулируется и определяется величиной силы тяги и величиной силы сопротивления перемещению, которые, в свою очередь, зависят от конструкции двигателя, в частности числа витков и силы тока в катушках магнитопровода, сечения зубца магнитопровода, шага рейки и т.д. По этой же причине невозможно применять одно и тоже устройство для различных объектов, которые необходимо перемещать с разной скоростью. Все это ограничивает возможности применения известного устройства.

В основу изобретения поставлена задача создать такое устройство для перемещения объектов, в котором новая конструкция системы управления и новая взаимосвязь между элементами системы управления и двигателя позволили бы обеспечить возможность регулирования скорости перемещения объекта, например, для изменения скорости на различных этапах движения объекта или для использования устройства одной и той же конструкции для перемещения различных объектов с разной скоростью, и тем самым расширить возможности применения устройства.

Поставленная задача решается тем, что в устройстве для перемещения объектов, например ворот и дверей, включающем систему управления и электрический двигатель, содержащий статор, выполненный в виде магнитопровода с зубцами, охваченными катушками, связанными в группы, включающими не менее двух катушек, и соединенными с источником тока, и ротор, выполненный ферромагнитным и снабженный зубцами, а система управления включает установленный на статоре датчик относительного положения зубцов магнитопровода статора и зубцов ротора и таймер, причем выход датчика относительного положения соединен с входом таймера, согласно изобретению система управления дополнительно содержит арифметическо-логическое устройство и преобразователь частоты тока, вход арифметическо-логического устройства соединен с выходом датчика относительного положения, а выход арифметическо-логического устройства подключен к входу преобразователя частоты тока, при этом арифметическо-логическое устройство соединено с таймером, а катушки связаны с источником тока через преобразователь частоты тока.

Система управления устройства дополнительно содержит регулятор силы тока, установленный в цепи источник тока - преобразователь частоты тока - катушки и связанный с арифметическо-логическим устройством.

Статор выполнен разомкнутым, а ротор выполнен с возможностью линейного перемещения относительно статора.

Статор выполнен замкнутым, а ротор выполнен с возможностью вращения относительно статора.

Расстояние между осями зубцов статора, охваченных катушками одноименной группы, равно S₁=t•a, где t - расстояние между осями зубцов ротора; а - целое число.

Расстояние между осями зубцов статора, охваченных катушками разноименных групп, кратно величине t/k, где t - расстояние между осями зубцов ротора; k - число групп катушек.

Преимущество заявляемого устройства заключается в том, что благодаря такой конструкции и взаимосвязи элементов можно задавать интервал времени переключения групп катушек и тем самым устанавливать необходимую скорость перемещения объекта. То есть одно и то же устройство можно использовать для перемещения объектов различных масс и с различной скоростью, а также можно регулировать скорость перемещения объекта на различных этапах его движения. При этом устройство обеспечивает стабилизацию скорости, т.е. выравнивание скорости до заданной в случае ее уменьшения или увеличения.

Сущность заявляемого устройства для перемещения объектов поясняется чертежами: на фиг. 1 показан общий вид устройства, в котором статор выполнен разомкнутым, а ротор - с возможностью линейного перемещения относительно статора; на фиг.2 - принципиальная электрическая схема устройства фиг.1: на фиг. 3 - пример размещения устройства фиг. 1 на воротах, на фиг. 4 показан общий вид устройства, в котором статор выполнен замкнутым, а ротор - с возможностью вращения относительно статора; на фиг.5 - принципиальная электрическая схема устройства фиг.4; на фиг.6 - пример размещения устройства фиг. 4 на двери.

Пример 1. Устройство для перемещения створки ворот (фиг. 1) включает электрический двигатель и систему управления. Двигатель содержит статор 1 и ротор 2. Статор 1 выполнен разомкнутым и представляет собой линейный магнитопровод 3 с шестью зубцами 4, 5, 6, 7, 8, 9, охваченными катушками возбуждения 10,11,12,13,14,15 соответственно. Ротор 2 выполнен в виде зубчатой ферромагнитной рейки 16.

Катушки 10-15 связаны попарно и образуют три группы катушек: 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15. Расстояние S₁ между осями зубцов 4 и 5, охваченных катушками 10 и 11, зубцов 6 и 7, охваченных катушками 12 и 13, зубцов 8 и 9, охваченных катушками 14 и 15, равно S₁ = t•a, где t - расстояние между осями зубцов рейки (шаг рейки); a - целое число;
Расстояние S₂ между осями зубцов, охваченных катушками разноименных групп, например между осями зубцов 5 и 6, 7 и 8, кратно величине t/k, где t - расстояние между осями зубцов рейки (шаг рейки): k - число групп катушек.

Система управления состоит из установленного на статоре 1 датчика 17 относительного положения зубцов 4-9 магнитопровода 3 статора 1 и зубцов рейки 16 ротора 2, таймера 18, арифметическо-логического устройства 19, преобразователя частоты тока 20, и регулятора силы тока 21. Выходы датчика 17 соединены с входами таймера 18 и арифметическо-логического устройства 19. Выходы арифметическо-логического устройства 19 подключены к входам преобразователя частоты тока 20 и регулятора силы тока 21. При этом арифметическо-логическое устройство 19 связано с таймером 18, а катушки 10-15 магнитопровода 3 статора 1 соединены с источником тока 22 через преобразователь частоты тока 20 и регулятор силы тока 21.

Для примера 1 принципиальная электрическая схема устройства для перемещения створки ворот приведена на фиг. 2. Система управления содержит микроконтроллер 23 модели МБ57.01 с двумя блоками питания 24 и 25, датчик 17 относительного положения, состоящий из трех индуктивных датчиков 26,27,28 модели ВПБ-18, выпрямительный мост 29, транзисторы 30,31 и 32 и кнопки 33 "открыть" и 34 "закрыть" для подачи команд на открывание и закрывание ворот. В состав микроконтроллера 23 входят арифметическо-логическое устройство 19 и таймер 18, а преобразователь частоты тока 20 и регулятор силы тока 21 выполнены в виде выпрямительного моста 29 и транзисторов 30-32.

Микроконтроллер 23 включает модуль ввода 35, к которому подключены датчики относительного положения 26,27 и 28 и кнопки 33 и 34, и модуль вывода 36, к которому подключены базы транзисторов 30,31 и 32. Питание модуля ввода 35 осуществляется блоком питания 24, питание модуля вывода 36 - блоком питания 25.

Транзисторы 30,31,32 подключены к источнику переменного тока, которым является блок питания 25, через выпрямительный мост 29. Катушки 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15 попарно подключены к коллекторам транзисторов 30,31,32 соответственно. Для предотвращения перенапряжения транзисторов 30,31,32 при выключении параллельно группам катушек 10 и 11, 12 и 13, 14 и 15 подключены шунтирующие диоды 37,38,39.

Статор 1 закреплен неподвижно с помощью кронштейна 40 на направляющей 41, установленной на колоннах 42. Ротор 2 закреплен на створке 43 ворот, подвешенной на направляющей 41 посредством роликов 44. На направляющей 41 закреплены упоры 45 для ограничения перемещения створки 43 ворот.

Работа устройства для перемещения створки ворот осуществляется следующим образом.

Например, шаг рейки 16 t = 21 мм, расстояние между осями зубцов статора 1, охваченных катушками одноименной группы, т.е. между осями зубцов 4 и 5, 6 и 7, 8 и 9, S₁ = 21 мм, расстояние между осями зубцов статора 1, охваченных катушками разноименных групп, т.е. между осями зубцов 5 и 6, 7 и 8, S₂ = 28 мм. Маршевая скорость перемещения створки 43 ворот V_м =210 мм/с. Интервал времени переключения транзисторов 30,31,32 преобразователя частоты тока 20 для заданной маршевой скорости составляет 0,033 с. Для обеспечения плавной остановки створки в крайнем положении на участке доводки устанавливается доводочная скорость V_д = 70 мм/с, задаваемая интервалом времени переключения транзисторов 30,31,32 преобразователя частоты тока 20, равным 0,1 с.

В начале процесса открывания (т.е. в процессе разгона) створки микроконтроллер 23 по состоянию датчиков 26-28 положения определяет, что в левой половине расстояния между зубцами рейки 16 находится пара зубцов 8 и 9 статора 1, охваченных одноименной группой катушек 14 и 15 (см. фиг. 1). Микроконтроллер 23 подает сигнал на базу транзистора 32, который открывается и подает ток максимального значения на катушки 14 и 15 от блока питания 25 через выпрямительный мост 29. Рейка 16 перемещается вправо за счет электромагнитного притяжения зубцов рейки 16 к зубцам 8 и 9 статора 1. При этом зубцы 4,5, охваченные одноименной группой катушек 10 и 11, оказываются в левой половине расстояния между зубцами рейки 16, датчики положения 26-28 подают сигнал на микроконтроллер 23, и по его команде транзистор 30 открывается и подает ток максимального значения от блока питания 25 через выпрямительный мост 29 на катушки 10 и 11.

При дальнейшем движении рейки 16 перед тем, как зубцы 8 и 9 окажутся в правой половине расстояния между зубцами рейки 16, по сигналу от микроконтроллера 23 транзистор 32 закрывается и снимается напряжение с катушек 14 и 15. Рейка 16 продолжает перемещаться вправо за счет электромагнитного притяжения зубцов рейки 16 к зубцам 4 и 5 статора 1. При этом зубцы 6 и 7, охваченные одноименной группой катушек 12 и 13, оказываются в левой половине расстояния между зубцами рейки 16. По сигналу от датчиков положения 26-28 микроконтроллер 23 подает команду на базу транзистора 31, который открывается и подает ток максимального значения на катушки 12 и 13 от блока питания 25 через выпрямительный мост 29.

При дальнейшем движении рейки 16 перед тем, как зубцы 4 и 5 окажутся в правой половине расстояния между зубцами рейки 16, по сигналу от микроконтроллера 23 транзистор 30 закрывается, и напряжение с катушек 10 и 11 снимается. Рейка 16 продолжает движение вправо за счет электромагнитного притяжения зубцов рейки 16 к зубцам 6 и 7 статора 1.

Таким образом, в процессе разгона створки 43 до маршевой скорости, когда интервал времени между переключением групп катушек превышает 0,033 с, их переключение происходит по сигналам от датчиков положения 26-28.

При достижении створкой 43 маршевой скорости перемещения дальнейшее переключение групп катушек происходит через интервал времени 0,033 с, отсчитываемый таймером 18. Например, при движении створки 43 с маршевой скоростью, через 0,033 с после включения катушек 14 и 15 в левой половине расстояния между зубцами рейки 16 окажутся зубцы 4 и 5 одноименной группы катушек 10 и 11. Это положение зубцов 4 и 5 контролируется датчиками 26-28. По команде микроконтроллера 23 открывается транзистор 30 и на катушки 10 и 11 через выпрямительный мост 29 от блока питания 25 подается ток номинального значения, т.е. ток, достаточный для обеспечения перемещения створки 43 с маршевой скоростью. Створка 43 продолжает перемещаться с маршевой скоростью вправо за счет электромагнитного притяжения зубцов рейки 16 к зубцам 4 и 5 статора 1. При этом перед тем, как зубцы 8 и 9 статора 1 окажутся в правой половине расстояния между зубцами рейки 16, по сигналу от микроконтроллера 23 транзистор 32 закрывается, и напряжение с катушек 14 и 15 снимается.

Затем через 0,033 с после включения катушек 10 и 11 в левой половине расстояния между зубцами рейки 16 окажутся зубцы 6 и 7 одноименной группы катушек 12 и 13. Датчики 26-28 контролируют это положение зубцов 6 и 7. По сигналу микроконтроллера 23 открывается транзистор 31 и подается ток номинального значения на катушки 12 и 13. Створка 43 продолжает движение за счет притяжения зубцов рейки 16 к зубцам 6 и 7 статора 1. При этом перед тем, как зубцы 4 и 5 статора 1 окажутся в правой половине расстояния между зубцами рейки 16, по сигналу от микроконтроллера 23 транзистор 30 закрывается, и напряжение с катушек 10 и 11 снимается.

Через 0,033 с после включения катушек 12 и 13 в левой половине расстояния между зубцами рейки 16 окажутся зубцы 8 и 9, и цикл повторяется.

В случае, если скорость перемещения створки 43 начнет превышать маршевую, и зубцы, например 4 и 5, статора 1 окажутся в левой половине расстояния между зубцами рейки 16 раньше, чем через 0,033 с после включения катушек 14 и 15, то независимо от того, что датчики 26-28 подают сигнал о положении зубцов 4 и 5 в микроконтроллер 23, последний подаст команду на открывание транзистора 30 и включение катушек 10 и 11 только по сигналу таймера 18 через 0,033 с. При этом катушки 14 и 15 остаются включенными, и зубцы 8 и 9, входя в правую половину расстояния между зубцами рейки 16, создают отрицательное тяговое усилие, снижая тем самым скорость перемещения створки 43 до маршевой.

В случае, если из-за внешнего воздействия движение створки 43 замедляется, и пара зубцов статора 1, например 4 и 5, окажется в левой половине расстояния между зубцами рейки 16 через интервал времени, превышающий 0,033 с (например, через 0,05 с) после включения группы катушек 14 и 15, то микроконтроллер 23 подает команду на открывание транзистора 30 только после того, как датчики 26-28 определят, что зубцы 4 и 5 оказались в левой половине расстояния между зубцами рейки 16. Т.е. включение группы катушек 10 и 11 произойдет после фактического вхождения зубцов 4 и 5 в левую половину расстояния между зубцами рейки 16 (0,05с). При этом микроконтроллер 23 подает сигнал на регулятор тока 21, который увеличивает силу тока в катушках 10 и 11 до максимального значения и соответственно силу тяги для приближения фактической скорости створки 43 к маршевой.

После устранения препятствия и разгона створки 43 до маршевой скорости переключение групп катушек происходит через заданный интервал времени (0,033 с), сила тока устанавливается на номинальное значение, и возобновляется перемещение створки с маршевой скоростью.

Когда створка 43 достигает участка доводки ее до крайнего положения, дальнейшее переключение групп катушек происходит через интервал времени 0,1 с, соответствующий доводочной скорости. При этом при переходе створки 43 с маршевой скорости на доводочную происходит следующее. Например, зубцы 4 и 5 статора оказались в левой половине расстояния между зубцами рейки 16 на участке доводки раньше, чем через 0,1 с, т.е. через 0,033 с после включения группы катушек 14 и 15, т.к. рейка 16 еще перемещается с маршевой скоростью. Независимо от того, что датчики 26-28 подают сигнал в микроконтроллер 23 о положении зубцов 4 и 5, микроконтроллер 23 откроет транзистор 30 только через 0,1 с. В это время катушки 14 и 15 остаются включенными, и зубцы 8 и 9, входя в правую половину расстояния между зубцами рейки 16, создают отрицательное тяговое усилие, снижая тем самым скорость перемещения створки 43 до доводочной. Когда створка 43 достигнет доводочной скорости, переключение групп катушек магнитопровода 3 будет происходить аналогично переключению при маршевой скорости.

Пример 2. Устройство для перемещения (открывания) двери (фиг.4) включает электрический двигатель и систему управления. Двигатель содержит статор 46 и ротор 47. Статор 46 выполнен замкнутым и представляет собой кольцеобразный магнитопровод с восьмью зубцами 48 - 55, обращенными вовнутрь, охваченными катушками 56 - 63 соответственно. Ротор 2 выполнен в виде вала с зубцами.

Катушки 56-63 связаны попарно, причем пару составляют катушки, охватывающие диаметрально противоположные зубцы, и образуют четыре группы катушек: 56 и 60, 57 и 61, 58 и 62, 59 и 63. Расстояние S₁ между осями зубцов 48 и 52, 49 и 53, 50 и 54, 51 и 55, охваченных катушками 56 и 60, 57 и 61, 58 и 62, 59 и 63 соответственно, равно S₁=t•a, где t - расстояние между осями зубцов рейки; а - целое число.

Расстояние S₂ между осями зубцов, охваченных катушками разноименных групп, например между осями зубцов 48 и 49, 49 и 50, 50 и 51 должно быть кратно t/k, где t - расстояние между осями зубцов рейки; k - число групп катушек.

Система управления состоит из датчика 64 относительного положения зубцов 48 - 55 магнитопровода статора 46 и зубцов ротора 47, установленного на статоре 46, таймера 65, арифметическо-логического устройства 66, преобразователя частоты тока 67 и регулятора силы тока 68. Выходы датчика 64 соединены с входами таймера 65 и арифметическо-логического устройства 66. Выходы арифметическо-логического устройства 66 подключены к входам преобразователя частоты тока 67 и регулятора силы тока 68. При этом арифметическо-логическое устройство 66 связано с таймером 65, а катушки 56-63 магнитопровода статора 46 соединены с источником тока 69 через преобразователь частоты тока 67 и регулятор силы тока 68.

Для примера 2 принципиальная электрическая схема устройства для открывания двери приведена на фиг. 5. Система управления содержит микроконтроллер 70 модели МБ57.01 с двумя блоками питания 71 и 72, датчик 64 относительного положения, состоящий из двух индуктивных датчиков 73 и 74 модели ВПБ-18, выпрямительный мост 75, транзисторы 76-79 и кнопки 80 "Открыть" и 81 "Закрыть" для подачи команд на открывание и закрывание двери. В состав микроконтроллера 70 входят арифметическо-логическое устройство 66 и таймер 65, а преобразователь частоты тока 67 и регулятор силы тока 68 выполнены в виде выпрямительного моста 75 и транзисторов 76-79.

Микроконтроллер 70 включает модуль ввода 82, к которому подключены датчики относительного положения 73,74 и кнопки 80 и 81, и модуль вывода 83, к которому подключены базы транзисторов 76-79. Питание модуля ввода 82 осуществляется блоком питания 71, питание модуля вывода 83 - блоком питания 72.

Транзисторы 76-79 подключены к источнику переменного тока, которым является блок питания 72, через выпрямительный мост 75. Катушки 56 и 60, 57 и 61, 58 и 62, 59 и 63 попарно подключены к коллекторам транзисторов 76-79 соответственно. Для предотвращения перенапряжения транзисторов 76-79 при выключении параллельно группам катушек 56 и 60, 57 и 61, 58 и 62, 59 и 63 подключены шунтирующие диоды 84 - 87.

Статор 46 закреплен неподвижно с помощью кронштейна 88 на колонне 89. Ротор 47 соединен с цапфой 90, на которой закреплена дверь 91, с помощью ременной передачи 92. Цапфа 90 установлена в петлях 93, закрепленных на колонне 89.

Работа устройства для открывания двери осуществляется следующим образом.

Например, шаг рейки t = 36^o , расстояние между осями зубцов статора 46, охватываемых катушками одноименной группы, т.е. между осями зубцов 48 и 52, 49 и 53, 50 и 54, 51 и 55, S₁ = 180^o, расстояние между осями зубцов статора 46, охватываемых катушками разноименных групп, т.е. между осями зубцов 48 и 49, 49 и 50, 50 и 51, S₂ = 45^o . Угловая скорость вращения ротора 47 ω_м = 0,25 об/с. Интервал времени переключения транзисторов 76,77,78 и 79 преобразователя частоты тока 67 для заданной угловой скорости вращения ротора 47 составляет 0,1 с. Для обеспечения плавной остановки двери в крайнем положении на участке доводки устанавливается угловая доводочная скорость ω_д = 0,08 об/с, задаваемая интервалом времени переключения транзисторов 76,77,78,79, равным 0,3 с.

В начале процесса открывания двери (см. фиг.4, ротор вращается по часовой стрелке) микроконтроллер 70 по состоянию датчиков 73 и 74 относительного положения определяет, что в левой половине расстояния между зубцами ротора 47 находится пара зубцов 48 и 52 статора 46, охваченных одноименной группой катушек 56 и 60. Микроконтроллер 70 подает сигнал на базу транзистора 76, который открывается и подает ток максимального значения на катушки 56 и 60 от блока питания 72 через выпрямительный мост 75. Ротор 47 поворачивается по часовой стрелке (вправо) за счет электромагнитного притяжения зубцов ротора 47 к зубцам 48 и 52 статора 46. При этом зубцы 49 и 53 статора 46, охваченные одноименной парой катушек 57 и 61, оказываются в левой половине расстояния между зубцами ротора 47, датчики положения 73 и 74 подают сигнал на микроконтроллер 70, и по его команде транзистор 77 открывается и подает ток максимального значения на катушки 57 и 61.

При дальнейшем вращении ротора 47 перед тем, как зубцы 48 и 52 окажутся в правой половине расстояния между зубцами ротора 47, по сигналу от микроконтроллера 70 транзистор 76 закрывается, и напряжение с катушек 56 и 60 снимается. Ротор 46 продолжает вращение за счет электромагнитного притяжения зубцов ротора 47 к зубцам 49 и 53 статора 46. При этом зубцы 50 и 54, охваченные одноименной группой катушек 58 и 62, оказываются в левой половине расстояния между зубцами ротора 47. По сигналу от датчиков 73 и 74 микроконтроллер подает команду на базу транзистора 78, который открывается, и подает ток максимального значения на катушки 58 и 62 от блока питания 72 через выпрямительный мост 75.

При дальнейшем вращении ротора 47 перед тем, как зубцы 49 и 53 статора 46 окажутся в правой половине расстояния между зубцами ротора 47, по сигналу от микроконтроллера 70 транзистор 77 закрывается, и напряжение с катушек 57 и 61 снимается. Ротор 47 продолжает вращаться за счет электромагнитного притяжения зубцов ротора 47 к зубцам 50 и 54 статора 46.

Таким образом, в процессе разгона двери 91 до маршевой скорости перемещения, когда интервал времени между переключением групп катушек превышает 0,1 с, их переключение происходит по сигналам от датчиков относительного положения 73 и 74.

При достижении маршевой скорости перемещения двери 91 дальнейшее переключение групп катушек происходит по таймеру 65 через интервал времени 0,1 с, соответствующий заданной угловой скорости вращения ротора 47. Например, при дальнейшем вращении ротора 47 через 0,1 с после включения катушек 58 и 62 в левой половине расстояния между зубцами ротора 47 оказались зубцы 51 и 55 статора 46. Датчики 73 и 74 контролируют положение зубцов 51 и 55. Микроконтроллер 70 подает сигнал на базу транзистора 79, который подает на катушки 59 и 63 ток номинального значения, т.е. ток, достаточный для обеспечения перемещения двери 91 с маршевой скоростью.

Ротор 47 продолжает вращение за счет магнитного притяжения зубцов ротора 47 к зубцам статора 51 и 55. При этом зубцы 52 и 48 статора 46, охваченные одноименной группой катушек 60 и 56, окажутся в левой половине расстояния между зубцами ротора 47 через 0,1 с. Датчики 73 и 74 контролируют положение зубцов 52 и 48. По сигналу микроконтроллера 70 открывается транзистор 76 и подает ток номинального значения на катушки 60 и 56 от блока питания 72 через выпрямительный мост 75.

Ротор 47 продолжает вращаться, и перед тем, как зубцы 51 и 55 статора окажутся в правой половине расстояния между зубцами ротора 47, по сигналу микроконтроллера 70 транзистор 79 закрывается, и напряжение с катушек 59 и 63 снимается. Ротор 47 продолжает вращаться за счет электромагнитного притяжения зубцов ротора 47 к зубцам 52 и 48 статора.

Через 0,1 с после включения катушек 60 и 56, отсчитываемой таймером 65, в левой половине расстояния между зубцами ротора 47 окажутся зубцы 53 и 49 статора 46, и цикл повторяется.

В случае, если скорость перемещения двери 91 начнет превышать маршевую, и зубцы, например 48 и 52, статора 46 окажутся в левой половине расстояния между зубцами ротора 47 раньше, чем через 0,1 с после включения катушек 59 и 63, то независимо от того, что датчики 73 и 74 подают сигнал о положении зубцов 48 и 52 в микроконтроллер 70, последний подаст команду на открывание транзистора 76 и включение катушек 56 и 60 только по сигналу таймера 65 через 0,1 с. При этом катушки 59 и 63 остаются включенными, и зубцы 51 и 55, входя в правую половину расстояния между зубцами ротора 47, создают отрицательное тяговое усилие, снижая тем самым скорость перемещения двери до маршевой.

В случае, если из-за внешнего воздействия движение двери 91 замедляется, и пара зубцов статора 46, например зубцы 48 и 52, окажется в левой половине расстояния между зубцами ротора 47 через интервал времени, превышающий 0,1 с (например, через 0,15 с) после включения группы катушек 59 и 63, то микроконтроллер 70 подаст команду на открывание транзистора 76 только после того, как датчики 73 и 74 определят, что зубцы 48 и 52 статора 46 оказались в левой половине расстояния между зубцами ротора 47. Т.е. включение группы катушек 56 и 60 произойдет после того, как зубцы 48 и 52 фактически окажутся в левой половине расстояния между зубцами ротора 47(через 0,15 с). При этом микроконтроллер 70 подает сигнал на регулятор силы тока 68, который увеличивает силу тока в катушках 56 и 60 до максимального значения и, следовательно, силу тяги, чтобы приблизить фактическую скорость перемещения двери к маршевой.

После устранения препятствия и разгона двери 91 до маршевой скорости переключение групп катушек происходит через заданный интервал времени 0,1 с, сила тока устанавливается на номинальное значение и возобновляется перемещение двери с маршевой скоростью.

Когда дверь 91 достигнет участка доводки до крайнего положения, дальнейшее переключение групп катушек будет происходить через интервал времени 0,3 с, соответствующий заданной угловой доводочной скорости вращения ротора 47. При этом при переходе вращения ротора 47 с маршевой угловой скорости на доводочную происходит следующее. Например, зубцы 48 и 52 статора 46 оказались в левой половине расстояния между зубцами ротора 47 на участке доводки раньше, чем через 0,3 с, т.е. через 0,1 с после включения группы катушек 59 и 63, т.к. ротор 47 еще продолжает вращаться с маршевой скоростью. Независимо от того, что датчики 73 и 74 подают сигнал в микроконтроллер 70 о положении зубцов 48 и 52, микроконтроллер 70 откроет транзистор 76 только через 0,3 с. В это время катушки 59 и 63 остаются включенными, и зубцы 51 и 55, входя в правую половину расстояния между зубцами ротора 47, создают отрицательное тяговое усилие, снижая тем самым угловую скорость вращения ротора 47 до доводочной. Когда ротор 47 достигнет доводочной угловой скорости вращения, переключение групп катушек статора 46 будет происходить аналогично переключению при маршевой угловой скорости.

Изобретение относится к устройствам для открывания и закрывания ворот и дверей на предприятиях промышленности, сферы обслуживания, в частных усадьбах, дверей лифтов, дверей транспортных средств, а также для перемещения транспортных средств, например тележек, конвейеров. Устройство содержит электрический двигатель и систему управления. Статор двигателя выполнен в виде магнитопровода с зубцами, охваченными катушками, которые связаны в группы, включающие не менее двух катушек. Ротор выполнен ферромагнитным и снабжен зубцами. При этом статор может быть выполнен разомкнутым, а ротор - с возможностью линейного перемещения относительно статора, или статор может быть выполнен замкнутым, а ротор - с возможностью вращения относительно статора. Система управления содержит установленный на статоре датчик относительного положения зубцов магнитопровода статора и зубцов ротора, арифметическо-логическое устройство, преобразователь частоты тока, таймер и регулятор силы тока. При этом арифметическо-логическое устройство связано с таймером, а катушки подключены к источнику тока через преобразователь частоты тока и регулятор силы тока. Технический результат изобретения состоит в регулировании скорости перемещений объектов. 7 з.п. ф-лы, 6 ил.

1. Устройство для перемещения объектов, например ворот и дверей, включающее электрический двигатель и систему управления, двигатель содержит статор и ротор, статор выполнен в виде магнитопровода с зубцами, охваченными катушками, связанными в группы, включающими не менее двух катушек, и соединенными с источником тока, ротор выполнен ферромагнитным и снабжен зубцами, система управления включает установленный на статоре датчик относительного положения зубцов магнитопровода статора и зубцов ротора и таймер, при этом выход датчика относительного положения соединен с входом таймера, отличающееся тем, что система управления дополнительно содержит арифметическо-логическое устройство и преобразователь частоты тока, вход арифметическо-логического устройства соединен с выходом датчика относительного положения, а выход арифметическо-логического устройства подключен к входу преобразователя частоты тока, при этом арифметическо-логическое устройство соединено с таймером, а катушки связаны с источником тока через преобразователь частоты тока. 2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что система управления дополнительно содержит регулятор силы тока, установленный в цепи источник тока - преобразователь частоты тока - катушки и связанный с арифметическо-логическим устройством. 3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что статор выполнен разомкнутым. 4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что статор выполнен замкнутым. 5. Устройство по пп.1 и 3, отличающееся тем, что ротор выполнен с возможностью линейного перемещения относительно статора. 6. Устройство по пп.1 и 4, отличающееся тем, что ротор выполнен с возможностью вращения относительно статора. 7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние между осями зубцов статора, охваченных катушками одноименной группы, равно S₁ = t • a, где t - расстояние между осями зубцов ротора, а - целое число. 8. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние между осями зубцов статора, охваченных катушками разноименных групп, кратно величине t/k, где t - расстояние между осями зубцов ротора, k - число групп катушек.