Моментный вентильный электродвигатель Советский патент 1987 года по МПК H02K29/06 

11 3

И юбретение относится к электротехнике, в частности к моментным Ь И ктродвигателям с неограниченным yi jiOM попорота, которые находят широ- кое применение в прецизионных следящих системах.

Целью изобретения является повышение использования электродвигателя при сохранении высокой стабильности электромагнитного момента вентильного электродвигателя (ВД),

На фиг. 1 представлена функциональная схема предлагаемого электродвигателя; на фиг, 2 - графики маг- нитной индукдии в зазоре, функции (Г и ((Л); на фиг. 3 - характеристика функционального преобразователя.

Электродвигатель содержит ротор- индуктор 1 и статор 2 с двухфазной обмоткой (фиг. 1), Каждая сторона одной фазы занимает, половину полюсного деления с равномерным распределением проводников. В статоре с зубцово-па- зовым слоем каждая фаза занимает поло вину всех пазов. При этом выполнен скос на один паз. Б двигателе с гладким статором выполняется секторная o6koTKa без скоса.

С ротором-индуктором 1 механичес- ки связан ротор синусно-косинусного вращающегося трансформатора 3, питаемого переменным напряжением повышенной частоты. Фазы его вторичной обмотки соединены с входами двух фазо- чувствительных выпрямителей 4, выходы которых соединены с входами двух функциональных преобразователей 5, Выхо- ды последних соединены с входами двух блоков 6 перемножения, на вторые вхо- ды которых подан управляющий сигнал. Выходы блоков 6 перемножения соедине- i-tbi с входами усилителей 7 мощности, выходы которых соединены с фазами обмотки 2 и входами датчиков 8 тока. Выходы последних соединены с вторыми входами усилителей мощности, образуя отрицательную обратную связь по току электродвигателя,

Электродвигатель работает следующим образом.

На выходах синусно-косинусного вр щающет ося трансформатора 3 напряжения и, и и изменяются по законам

U - Uivisln Л sin Lot

sinCi - f/2) siniJt,

Uj- U

i-де П

(фиксированная амплитуда;

i- угол поворота ротора в электрических радианах; - угловая частота модуляции. Эти напряжения выпрямляются с учетом фазы. На входы функциональных преобразователей 5 поступают сигналы , («(-f/2) .

На выходах функциональных преобразователей 5, имеющих одинаковые характеристики, получаются сигналы fW, f(c - 5 /2) . Функция f(r) в общем виде определяется равенствами:

f )

tw - -/4F)+™4r- /2).

Мз () y(ot-f/2) Ig

(1)

где Mj - электромагнитный момент; а д ig - токи фаз А, В обмотки якоря; - угол, равный соответственно .

.(Аи ik-fil2,

На выходах блоков 6 перемножения получают ся оптимальные значения токов фаз:

i, ); С M-f(.-f/2) ,

(2)

где - заданное значение электромагнитного момента.

Усилители 7 мощности с датчиками 8 тока поддерживают значения фазных токов, близкие к оптимальным.

Формулы (1) и (2) получаются в результате решения методом множителя Лагранжа задачи на условный экстремум: найти токи i , ig, удовлетворяющие условию минимума потерь

Ч

+ 12

I- min

при ограничении

VU) i. + V() L М„

Переход от синусной двухфазной обмотки к обмотке с равномерным распределением проводников каждой фазы в пределах половины каждого полюсного деления повышает обмоточный коэффи- циен ; с 0,7854 до О,,9003, что позволяет получить требуемый электромагнитный момент при меньщих значениях фазных токов и, следовательно, при меньших потерях мощности в обмотке якоря, благодаря чему повышается использование электродвигателя.

На фиг, 2 приведены примеры функций В(), (П и (/ )/где B(j3) - магнитная индукция в рабочем зазоре, созданная ротором-индуктором уз - угол в электрических радианах, отсчитываемый от поперечной оси ротора.

На фиг. 3 показана соответствующая характеристика функционального преобразователя, являющаяся нечетной моно- IQ циональные преобразователи выполнены

тонно возрастающей функцией.

Формула изобретения

Моментный вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с двухфазной обмоткой якоря, каждая из фаз которой подключена к выходу одного из каналов усиления-преобразования , вход каждого из которых подключен к одной из фаз вторичной обмотки синусно-косинусного вращающегося трансформатора, первичная обмотка которого подключена к цепи питания повышенной частоты, ротор механически соединен с ротором электродвигателя, а каждый канал усиления-преобразования содержит последовательно связанные по входу-вькоду фазочувствитель- ный выпрямитель, функциональный преобразователь, блок перемножения и усилитель, охваченный отрицательной

обратной связью по току фпзы, иторо) вход каждого блока перемноженля соединен с вькодом задатчика момента, отличающийся тем, что, с целью повышения использования, обмотка якоря выполнена с равномерным распределением проводников каждой фазы, на половине полюсного деления функс возможностью реализации функции

f(r)

Ч (Л)

2(fC,(j.-,,-/2)

при Подаче на вход преобразователя

сигнала U, sin/ ,

где и,„ - амплитуда напряжения на выходе фазочувствительного выпрямителя;Л - угол, равный соответственно

и ,(

с( - угол поворота ротора электродвигателя в электрических радианах; (J ) функция, связьшающая токи

, ig фаз якоря и электромагнитный момент, определяемая экспериментально и имеющая вид

М5 (Oi. + U - 72)i. .

Изобретение относится к электротехнике, в частности к магнитным электродвигателям с неограниченным углом поворота. Целью изобретения является повышение использования при сохранении высокой стабильности электромагнитного момента. В моментном вентильном электродвигателе ротор-индуктор 1 синхронного электродвигателя механически связан с ротором синусно-коси- нусного вращающегося трансформатора 3, выходы которого соединены через фазочувствительные выпрямители 4, функциональные преобразователи 5, блоки перемножения 6 и усилители 7 с датчиками тока 8 и фазами обмотки якоря 2, выполненными с равномерным распределением проводников на половине каждого полюсного деления. Функциональные преобразователи выполнены с возможностью реализации функции f(r) V(/)/(V4r) +V4/ - 72)) при подаче на вход преобразователя сигнала , где Uh, - амплитуда напряжения на выходе фазочувствительного выпрямителя; V - угол, равный соответственно (L и о( (. - угол поворота ротора в электрических радианах; V(Г) - функция, определенная экспериментально и имеющая вид Mj, V()i (- Г/2)1„. 3 ил. о б (Л С Р tzti-zJ MO ел ю со

ff)

фи&.З

Urn 7/ irrif

Составитель A. Санталов Редактор А. Лежнина Техред А.Кравчук

Заказ 4928/52 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

Корректор И. Муска