Шаговый электропривод Советский патент 1987 года по МПК H02P8/30 

1 . 1354382

Изобретение относится к управлению электрическими машинами и может б1,|ть использовано при создании шагового электропривода повьшенной надежности.

Цель изобретения - повышение точности отработки шага и динамического момента.

На фиг, 1 показана схема шагового электропривода; на фиг. 2 - зависимости напряжений и токов от времени в разных точках предлагаемого привода .

Электропривод содержит источник 1 постоянного напряжения, источник 2 импульсов, дифференциальный блок 3,

Оси обмоток 8 и 9 лежат в одной плоскости (они перпендикулярны оси вращения ротора 10), ось обмотки 1 совпадает с осью 11 вращения ротор или осью вала электродвигателя.

Шаговый электропривод работает дующим образом.

fO

Перед совершением шага источник постоянного напряжения выдает на с выход постоянное напряжение (фиг, 2), которое через блок 14 запрета попадает на второй вход диффе J5 ренциального блока 3. Последний вьщ ет на свой выход,соответствующий си нал, которьй в виде тока величины по линии связи через диод 6 попада в обмотку 8 движения и фиксации. 0

первый вход которого соединен с выходом источника 2 импульсов, а выходные выводы 4 и 5 подключены к двух- проводной линии связи, в состав элект-20 8 создает магнитное поле неропривода также входят первьй 6 и второй 7 диоды, а также электродвигабольшой величины, недостаточной для полного перемагничивания ротора 10 отчего ось намагниченности ротора фиксируется в направлении оси обмо 25 ки 8. Таким образом, с помощью обм ки 8 осуществляется фиксация ротора 10 в исходном положении.

тель, имеющий на статоре насосные оббольшой величины, недостаточной для полного перемагничивания ротора 10, отчего ось намагниченности ротора 10 фиксируется в направлении оси обмот- 25 ки 8. Таким образом, с помощью обмот ки 8 осуществляется фиксация ротора 10 в исходном положении.

Дпя совершения шага источник 2 импульсов вьщает на свой выход один

мотки 8 и 9 и гистерезисный. poTfop 10 с осью 11 вращения.

Анод одного диода соединен с катодом другого диода и с первым выводом 4 дифференциального блока 3, второй вы- аод первого диода 6 соединен с первым выводом первой обмотки 8 электродвига- О импульс напряжения U, , например, дли- теля, второй вывод которой соединен тельностью , (где t, - время на- G вторым ВЫВОДОМ 5 дифференциального блока 3. Элемент 12 задержки включен между вторым диодом 7 и обмоткой 9,

цепью питания он подключен к источни-35 вызывает появление на выходе ку 1 постоянного напр жения. Блок 13 временного расширения импульсов соединен входом с источником 2 импульсов, а выходом - к управляющему входу блока 14 запрета, а на статоре электродвигателя расположена третья обмотка 15, ось которой совпадает с осью 11 вращения ротора электродвигателя. Блок 14 запрета соединяет ис- точник 1 постоянного напряжения с который поступает на запрещающий вход рым входом дифференциального блока 3, блока 14 запрета. От поступления указанного широкого запрещающего импульса на блок 14 запрета последний формирует на своем выходе соответствую- 50 ЩУЮ пшрокую паузу напряжения U,, которое подается на второй вход дифференциального блока 3. В результате, на выходе дифференциального блока 3 (в линии связи) ток I после импульсачала импульса, t - время окончания импульса). Указанный импульс, попадая на первый вход дифференциального блоблока 3 импульса тока величиной I, . В то же время, импульс от источника 2, попадая на вход блока 13 временного расширения импульсов, способствует 40 формированию им более широкого импульса с амплитудой или величиной Uj и длительностью , (где t, - время начала импульса, t - время окончания импульса на вькоде блока 13),

Блок 13. временного расширения импульсов, который выполняет функцию получения более широких импульсов на своем выходе, чем на входе, может быть выполнен из последовательно соединенных дифференцирующей цепочки и формирователя импульсов, реагирующе- ,5 всплеска (величины I,) спадает до ну- го на входные импульсы положительной ля на время паузы, равной t ,-t (где полярности, который можно выполнить, например, в виде ждущего мультивибратора или блокинг-генератора.

tj -время окончания импульса на вы- ходе источника 2, t j - время окончания импульса на выходе блока 13)- ПоОси обмоток 8 и 9 лежат в одной плоскости (они перпендикулярны оси 11 вращения ротора 10), ось обмотки 15 совпадает с осью 11 вращения ротора или осью вала электродвигателя.

Шаговый электропривод работает следующим образом.

fO

Перед совершением шага источник 1 , постоянного напряжения выдает на свой выход постоянное напряжение (фиг, 2), которое через блок 14 запрета попадает на второй вход диффе- J5 ренциального блока 3. Последний вьща- ет на свой выход,соответствующий сигнал, которьй в виде тока величины 1 . по линии связи через диод 6 попадает в обмотку 8 движения и фиксации. 0620 8 создает магнитное поле не20 8 создает магнитное поле небольшой величины, недостаточной для полного перемагничивания ротора 10, отчего ось намагниченности ротора 10 фиксируется в направлении оси обмот- 25 ки 8. Таким образом, с помощью обмот ки 8 осуществляется фиксация ротора 10 в исходном положении.

Дпя совершения шага источник 2 импульсов вьщает на свой выход один

О импульс напряжения U, , например, дли- тельностью , (где t, - время на-

импульс напряжения U, , например, дли- тельностью , (где t, - время на-

чала импульса, t - время окончания импульса). Указанный импульс, попадая на первый вход дифференциального бло вызывает появление на выходе который поступает на запрещающий вход блока 14 запрета. От поступления указанного широкого запрещающего импульса на блок 14 запрета последний формирует на своем выходе соответствую- ЩУЮ пшрокую паузу напряжения U,, которое подается на второй вход дифференциального блока 3. В результате, на выходе дифференциального блока 3 (в линии связи) ток I после импульсаблока 3 импульса тока величиной I, . В то же время, импульс от источника 2, попадая на вход блока 13 временного расширения импульсов, способствует формированию им более широкого импульса с амплитудой или величиной Uj и длительностью , (где t, - время начала импульса, t - время окончания импульса на вькоде блока 13),

всплеска (величины I,) спадает до ну- ля на время паузы, равной t ,-t (где

tj -время окончания импульса на вы- ходе источника 2, t j - время окончания импульса на выходе блока 13)- Поеле указанной паузы ток в линии связи восстанавливается до величины 1о . Ток, передаваемый по линии связи, поступает к двигателю. Так, импульс тока величиной I, (т.е. сигнал на

Совершение шага) через диод 7 поступает к обмотке 15. В то же время из- за наличия диода 6 обмотка 8 обесточивается. Обмотка 8 остается обесто ченной и во время паузы тока 1 длиЦ-t,

тельностью чала паузы, узы).

Импульс тока

t, далее фиксируется с помощью магнитного поля обмотки 8.

При подаче от источника 2 нового импульса описанные процессы повторяют ся и ротор 10 двигателя совершает но- вьй шаг. Таким образом при подаче импульсов от источника 2 электропривод совершает шаговое точное движение 10 с шагом, определяемым углом между осями обмоток 9 и 8.

При частой подаче импульсов от источника 2 движение ротора 10 становится практически непрерьшным, т.е. действуя в обмот- 15 привод можно использовать как в шаго(где t, - время на- время окончания паке 15, перемагничивает гистерезисный ротор 15 в направлении оси 11, т.е. намагниченность ротора, которая до этого была направлена по оси обмотки 8, меняет свое направление и становится направленной по оси 11. Паразитного отрицательного момента вращения ротора 10 при этом не возникает.

Импульсi проходя через диод 7, помимо обмотки 15 попадает также и на вход устройства 12 задержки. От этого устройство 12 задержки выдает на свой выход импульс тока 1, задержанный относительно импульса тока в обмотке 15. Задержанный импульс тока 1ф поступает в обмотку 9. Последняя создает импульс магнитного ,поля, который намагничивает ротор 10 в направлении оси обмотки 9, т.е. намагниченность ротора, которая была направлена до этого по оси 11 вращения ротора, изменяет снова свое направление, и становится направленной по оси обмотки 9. Паразитного отрицательного момента вращения ротора 10 при этом опять не возникает.

Перемагнитив ротор 10 в направлении оси обмотки 9, импульс тока в обмотке 9 оканчивается, после чего на обмотку 8 движения вновь начинает поступать постоянный ток величины 1.

Под действием магнитного поля, создаваемого постоянным током величины 1 в обмотке 8, гистерезисный ротор 10, будучи намагниченным (в начале шага) в направлении оси обмотки 9 совершает шаговое движение до совпадения оси намагниченности ротора с осью обмотки 8 движения и фиксации .

Совершив шаговое движение на угол, определяемый углом между осями обмоток 9 и 8, гистерезисный ротор 10

вом режиме, так и в режиме непрерывного вращения.

При совершении шага или подаче импульса на движение гистерезисный

ротор 10 каждый раз меняет направление своей намагниченности по циклу (ось обмотки 8 - ось 11 - ось обмотки 9), после чего ротор из-за направления его намагниченности совершает

шаговое движение от оси обмотки 9 до оси обмотки 8. Таким образом, при перемагничивании ротора по указанному циклу отрицательного момента, вращающего ротор в направлении, противопо-

ложном направлению основного вращения, не возникает.

Устранение отрицательного момента и является основным положительным эффектом от использования электропривода. При этом устраняется движение ротора в обратном направлении при совершении шага особенно при малоинерционном роторе, чем повьшхается точность отработки шага. Повьш1ается

средний момент электродвигателя,

то имеет место как в шаговом режиме, так и в режиме непрерывного вращения.

Формула изобретения

Шаговый электропривод, содержащий

гистерезисньй двигатель с обмотками движения и перемагничивания, оси которых расположены в плоскости, перпендикулярной к оси двигателя, и не совпадают между собой, источник постоянного напряжения, источник импульсов, дифференциальный усилитель и два иода, подключенной разноименными

ьшодами к выходу дифференциального силителя, один вход которого соедиен с. источником импульсов, а другой вязан с источником постоянного наряжения, второй вывод первого диода

соединен с обмоткой движения, второй вывод второго днода связан с обмоткой перемагИичивания, отличающийся тем, ЧТО( с целью повышению точности отработки шага и повышения динамического момента, дополнительно введены расширитель импуль- coBj элемент запрета и элемент за держки, соединенный выходом с обмот кой перемагничивания, входом - с вы

«л tt

е,т t,

Составитель В.Алфимов Редактор М.Вланар .Техред и.Верес Корректор C.

Заказ 5711/53 Тираж 659 Подписное ВНИИПИ Государственног-) ксг штета СССР

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

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

водом второго диодг., вход расширит .- ля импульсов подключен к источнику импульсов, ВЫХ.ОД к управляющему входу элемента запрета, соединяющего источник постоянного напряжения с входом дифференциального усилителя, на двигателе вьшолкена вторая обмотка перемагничиваник, ось которой совпадает с осью ротора, а выводы подключены параллельнс элементу задержки.

t

t, ti t|

la EB

Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими МашинамиJ и может быть использовано при создании шагового электропривода повьшенной надежности. Цель состоит в повышении точности отработки шага и динамического момента. Электропривод, содергкит электродвигатель с несо- осными обмотками 8 и 9 на статоре и гистерезисным ротором 10. Кроме того, на статоре расположена третья обмотка 15, ось которой совпадает с осью вращения 11 ротора. Перед совершением шага с источника 1 постоянного тока подается напряжение в обмотку 8 движения и фиксации, которая создает магнитное поле недостаточное для полного перемагничивания ротора 10 и его ось намагниченности фиксируется вдоль оси обмотки 8. Для совершения шага схема управления подает управляющий импульс тока к обмотке 15, который перемагничивает ротор 10 в направлении оси 11. Обмотка 8 при этом обес- точивается. Далее управляющий импульс через устройство 12 задержки поступа- . ет в обмотку 9, перемагнггчивая ротор 10 в направлении ее оси. Совершив ша- с говое перемещение на угол, определяемый углом между осями обмоток 9 и 8, гистерезисный ротор 10 фиксируется магнитным полем обмотки 8. При этом устраняется движение ротора в обратном направлении. 2 ил. (в СО е рэ 00