Моментный вентильный электродвигатель Советский патент 1986 года по МПК H02K29/06 

ifff/a

число каналов усиления равно числу фаз. При работе электродвигателя на входы Ф11 6 и 7 подается сигнап, пропорциональный требуемому электромагнитному моменту Kg. На выходе ФП 6 получается сигнал, пропорциональный Поперечному току in -2ig/3, а на выходе ФП 7 сигнал, зависящий от угла 0 между осью магнитодвижущей силы обмотки якоря и поперечной осью индуктора - tg0/3. На входы усипителей

75680

10 подаются сигнгшы, пропорциональгные оптимальным значением токов фаз 1д , ig,, ij, и действительным значениям токов фаз 1д , ig , i(. . Усилители 10 подают на фазы обмотки 1 напряжения-, обеспечиваюп ие повышение стабильности вращающего момента и КПД благодаря т.ому, что электродвигатель нечувствителен к небольшим погрешностям в определении угла 9 и угла об поворота ротора. 1 ил.

Изобретение относится к электротехнике, в частности к моментным вентильным электродвигателям МВД с неограниченным углом поворота ротора. Целью изобретения является повышение КПД и стабильности электромагнитного момента. МВД содержит якорь 10 с установленной на нем трехфазной обмоткой 1 на статоре с фазами А, В, С и с явнополюсным ротороминдуктором 2, трехфазный датчик 3 положения, например сельсин, модулятор 4, три фазочувствительных выпрямителя 5, два функциональных преобразователя (ФП) 6 и 7, три блока 8 перемножения, три блока 9 суммирования с одним инвертирующим и двумя неинвертирующими входами каждый, три усилителя 10 тока и три датчика 11 тока. Ротор-индуктор 2 механически соединен с ротором сельсина, его вход соединен с выходом модулятора 4, а выходы соединены с входами фазочувствительных выпрямителей 5. Выходы фазочувствительных выпрямителей соединены с входами блоков 8 перемножения и блоков 9 суммирования. Выход ФП 6 соединен с входом модулятора 4, выход ФП-7 соединен свторыми входами блоков 8 перемножения, выходы к-рых соединены с неинвертирующими с входами блоков 9 суммирования каналов опережающих фаз и с инвертируюсл щими входами блоков 9 суммирования каналов отстающих по направлению обхода вдоль якоря фаз. Выходы блоков 9 суммирования соединены с входами усилителей 10 тока, их выходы соединены с фазами обмотки 1 якоря и с входами датчика 11 тока, выходы к-рых соединены с вторыми входами ю ел усилителей 10 тока. Фазочувствительньй выпрямитель, блок суммирования, блок перемножения, усилитель тока, 35 соединенные по входу-выходу после00 довательно, образуют канал усиления.

I

Изобретение относится к электротехнике, в частности к моментным вентильным электродвигателям с неограниченным углом поворота ротора, которые находят широкое применение в прецизионных следящих системах.

Целью изобретения является повышение КПД и стабильности вращ;зющего момента.

На чертеже представлена блок-схема моментного вентильного электродвигателя.

Моментый двигатель содержит якорь с установлен1й,1м на нем трехфазной обмоткой 1 с явнополюсным ротороминдуктором 2f трехфазный датчик 3 положения (сельсин), модулятор 4, три фоточувствительнь х выпрямителя 5, первый 6 и второй 7 функциональнвх преобразователя5 три блока 8 перемножения, три блока 9 суммирования с одним инвертирующим и двумя неинвертирующими входами каждый, три усилитепя 10 тока и три датчика П тока

Ротор-индуктор 2 механически соединен ,с ротором сельсина 3, его вход соединен с выходом модулятора 4 и выходы соединены с входа1 ш фаэочувствительных выпрямителей 5, Выходы фазочувствительных выпря14ителей соединены с входами блока 8 перемножения и блоков 9 суммирования. Выход первого функционального преобразователя 6 соединен с входом модулятора 4, выход второго функционального преобразователя 7 соединен с вторыми входами блоков 8 перемножения, выходь которых соединены с неинвертируюцими входами блоков 9 сумк1/1рования каналов опережающих фаз и с инвертирующими входами блоков 9 суммирования каналов отстающих фаз. Выходы блоков суммирования 9 соединены с входами усилителей 10 тока, их выходы соединен с фазами обмотки 1 якоря и с входами датчика II тока, выходы которых соединены с вторыми входами усилителей 10 тока. Фазочувствительный выпрямитель, блок суммирования, блок перемножения, усилитель тока, coeд нeнныe по входу-выходу последовательно, образуют канал усиления. Число каналов равно числу фаа. Для канала фазы А канал фазы В является отстающим, а каиал фазы С опережающим, для каиала фазы В канал фазы С - отстающим, фазы А - опережающим, для канала фазы С канал фазы А - отстающим, фазы В - опережающим.

Двигатель работает следующим образом.

На входы функциональных преобразователей 6 и 7 подается сигнал, пропорциональный требуемому электромагнитному моменту MQ. На выходе функционального преобразователя 6 получается сигнал (2ic./3), пропорциональный поперечному току „ и поступающий на модулятор 4. На его выходе получается переменное напряжение, питающее обмотку возбуждения сельсина 3. На выходных фазах сельсина 3

возникают напряжения

vsiuUt;

(1) 24f - -iqsinCo :- --)sin6Jt, гЙе W частота питающего напряжения, -об - угол поворота ротора. Эти напряжения поступают на вход фазочувствительных выпрямителей 5, на выходахкоторых образуются напря жения 2. . , 2. . . 21Г. --iqsinot, - -iqsin(ui.- --), --iqsin(ot- --),(37 На выходе функционального преобразователя 7 получается напряжение , зависящее от угла 0 между осью МДС обмотки якоря и поперечно осью индуктора, которой поступает на входа блоков 8 перемножения, на вторые входы которь1х подаются напря жения (З). На выводах блоков перемножения получаются напряжения 2 л. G т - ---.1 G 1 П А/ - 9Л-поступающие на неинвертирующий и ин вертирующий входы блоков 9 суммирования соседних каналов. На третьи входы блоков 9 суммирования поступают напряжения (З) с выходом фазочувствительных выпрямителей 5, где ii - продольная составлякяцая системы статорных токов. На выходах блоков суммирования образуются сигналы - (cc-e); - I (,-e- (Dt-6- |-); являющиеся оптимальными значениями токов 1д , ig, i из условия миним ма электрических потерь в обмотке при заданном значении электромагни ного момента, где 1 - амплитуда системы статорных токов. На входах усилителей 10 токов сравниваются оптимальные токи i .6.0 1-Й действительные токи i ig, ij, пропорциональные которым сигналы поступают с выходов датчиков 11 тока. Усилители 10 токов по дают на фазы обмотки 1 статора,напряжения, обеспечивающие наполнени равенства tg0 ij/i. / ri у f- Ч Соотношения (1), (2) и (5) полуусловииают из .oz , oz (6) (7) А - 6 + 1., фмИН (Ld-) ij) const; 2/3(1, cosoi - ioSinto) -(ijcos(c -(i,co3( оответствукшщх минимуму электричесх потерь в обмотке статора и полуению требуемого электромагнитного оменты /(р - число пар полюсов элекодвигателя , Последние три уравнея известны в теории обобщенной ектрической машины и соответствуют левому току ее нулевой фазы. Соотношения (6)-(8) сводятся к едующим условиям ij) + in Ф-мин; РСУЛ. +( -(L.-Lj.i, Ч)м const. o О Функция Лагрантка и условия ее стаонарности по i1, iq имеют вид FCij.i-l, )i Г J о ) Ц), 2id () 0-1 (9) 2i, (у„ + ())о е L,, LQ - индуктивности фаз стаОu, ра по продольной и поперечной осям. ( - множитель Лагранжа. Исключая его из равенств(9) полуем ()1 Void- L J-4 ° куда i difJiiadiLii ii 2() 2a.. Положим tgS Тогда равенства (8) принимают вид (5), а из равенства (10) вытекает равенство (2). Равенство (1) получается подстановкой выражения (10) и выражет1е (7) Функции 2iay3 f(Mg) и Cf(Mg) не имеют явных аналитических выражений, Поэтоь1у целесообразно их затабулировать, задаваясь произвольными значениями тока и определяя по формулам (1) и (2) сответствующие значения М, и tg9.

Таким образом, благодаря введению двух функциональных преобразователей трех блоков перемножения и трех блоков суммирования моментый вентильный электродвигатель имеет стабильный электромагнитный момент при минимальных электрических потерях, т.е. при максимальном КПД работа в зоне максимума момента делает его нечувствительным к небольшим погрешностям в определении углов 6 и 9 а также к отклонению вектора МДС статора от его оптимального направления.

Формула изобретения

Моментный вентильный электродвигатель, содержащий якорь с установленной на нем трехфазной обмоткой и явнополюсный ротор-индуктор, модулятор , сельсин, ротор которого .механически соединен с ротором электродвигателя, а цепь питания соединена с выходом модулятора, три фазочувствительных выпрямителя, входы которых соединены с выходами сельсина, три усилителя тока и три датчика тока,, через которые фазы электрической машины соединены с выходами усилителей тока, выходы датчиков тока соединены с входами усилителей тока, отличающийся тем, что, с целью повышения КОД и стабильности вращающего момента, введены два функциональнь1Х преобразователя, три блока перемножения и три блока суммирования с одним инвертирующим и двумя неинвертирующими входами каждд 1Й, последовательно по входу-выходу соединенные фазочувствительньЕЙ выпрямитель, блок перемножения 5, блок суммирования, усилитель тока образуют канал усиления, число каналов равно числу фаз, выход первого функционального преобразователя соединен с управляющим входом модулятора, выход второго функционального преобразователя соединен с входами блоков перемножения, выходы фазочувствительных выпрямителей соединены с входами блоков суммирования и с вторыми входами блоков перемножения, выход каждого блока, перемножения соединен с неинвертирующим входом блока суммирования канала опережающей при обхо-

де вдоль якоря в направлении вращения фазы и с инвертирующим входом блока суммирования канала отстающей фазы, выходы блоков суммирования соединены с вторыми входами усилителей тока своего канала, первый функциональный преобразователь выполнен с возможностью реализации функции

Р ii , ., . I, .г

.2

гД 2 ° -%;

М. 1, 2

5 а второй функциональный преобразователь с возможностью реализации функции

JlLii Lil- ii

tgQ

Vo M(

где М - входной сигнал двигателя.

соответствукяций требуемому электромагнитному моменту i

ifl - поперечная составляющая системы токов статора;

9 - угол сдвига между осью МДС обмотки статора и поперечной осью ротора-индуктора,

Р - число пар полюсов

9о - максимальное потокосцепление фазы статора с потоком индуктора; LJ , индуктивности фаз обмотки статора соответственно по продольной и поперечной осям.