Шаговый электропривод Советский патент 1987 года по МПК H02P8/22 

Изобретение отйосится к управлению электрическими машинами и может быть использовано при создании простых шаговых электроприводом с гисте- резисными двигателями.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей путем т дискретного регулирования длины шага На фиг. 1 показана схема электропривода; на фиг, 2 - двигатель, продольный разрез; на фиг. 3 - расположение проекций осей обмоток на п,пос- кость, перпендикулярную оси двигателя; на фиг. 4 - циклограмма работы привода.

Электропривод (фиг.1) содержит источник 1 постоянного напряжения или тока, источник 2 импульсов, эле- 3 расширения импульсов, элемент 4 запрета с вьгоодами 5 и 6, а также электродвигатель с первой обмоткой 7 имеющей ось 8, второй обмрткой 9,, имеющей ось 10 и гистерезисным ротором 11. Обмотки 7 и 9 расположены на статоре.

Выход источника 2 импульсов соединен с входом элемента 3 расширения импульсов, выход источника 1 постоянного напряжения или тока соединен с 1входом элемента 4 запрета, выход элемента 3 расширения импульсов соедине с управляющим входом элемента 4 запрета, а выход элемента 4 запрета соединен с первой обмоткой 7 электродвигателя. Электропривод содержит также регистр 12, ключи 13 - 15, которые имеют выходные вьюоды 16-21.

На статоре электродвигателя расположены также первая дополнительная обмотка 22, имеющая ось 23, и вторая дополнительная обмотка 24, имеющая ось 25. Все обмотки 7, 9, 22 и 24 несоосны друг с другом. Если ось 8 имеет проекцию на плоскость, перпендикулярную оси вращения, в виде оси 26 (фиг. 1 и 3), то оси 10, 23 и 25 имеют проекции на ту же плоскость в виде соответственно осей 27 - 29. Углы А,, А4 и АЭ между указанными проекциями осей обмоток не равны |один другому (фиг. 3). Каждая из обмоток 7, 9, 22 и 24 электродвигателя имеет не.униполярную магнитную систему. Вторая обмотка 9 и дополнитель ныё обмотки 22 и 24 расположены по длине статора 30 последовательно одна за другой и с неперекрывающимися зонами магнитных полей обмоток 9, 22

0

15

20

25

gg

30

35

40

и 24 друг с другом. Первая обмотка 7 (фиг. 2) расположена на статоре 30 с перекрытием ее магнитным полем зон полей остальных обмоток 9, 22 и 24.

Выход источника 2 импульсов соединен с первыми входами ключей 13 - 15, разрядные выходы регистра 12 соединены с входами соответствующих ключей 13 - 15, выход первого ключа 13 соединен с второй обмоткой 9, а выходы остальных кхдачей 14 и 15 соединены с соответствующими дополнительными обмотками 22 и 24.

Для большей независимости магнитных полей обмоток 9, 22 и 24 (фиг.2) друг от друга статор 30 можно выполнять шихтованным с основными плоскостями магнитопроводящих пластин, перпендикулярными оси вращения ротора (шихтовка показана на фиг. 2). Меяду пластинами статора 30 можно помещать немагнитные (немагнитопроводящие) прокладки. Шихтовку можно также в ряде случаев заменить выполнением статора 30 из материала с магнитной неравномерностью, где магнитная проводимость статора 30 по продольной оси (фиг.. 2) делается минимальной, а в плоскостях, перпендикулярных оси вращения, максимальной.

В исходном положении элемент 4 запрета открыт и сигнал постоянного тока проходит от источника 1 через элемент 4 на обмотку 7. Этим обеспе- .чивается фиксация ротора 11, так как намагничивающая сила обмотки 7 делается небольшой, недостаточной для полного перемагничивания ротора 11.

g

Для совершения шага заданной величины на регистр 12 подают и записывают кодовую комбинацию. После запи- 5 си кодовой комбинации на регистре 12 источник 2 импульсов вьщает на свой выход импульс напряжения U, напри- мёр, с длительностью , . Импульс lOT источника 2, попадая на вход элемента 3 расширения импульсов, вызывает формирование на выходе элемента 3 6oJlee широкого импульса напряжения U с длительностью t,-t, , который поступает на управляющий вход элемента 4 запрета и вызывает появление в обмотке 7 паузы тока I, с соответствующей длительностью. В то же время импульс напряжения и, попадает также и на управляющие входы ключей 13-15, которые выпают ям0

313543844

пульсы токов, соответствующие кодо- Подавая от источника 2 последова- вой комбинации, записанной в регнет- тельность импульсов-команд на совер- ре 12.шение шагов, можно получать множество

Импульсы токов, действуя в соот- шагов с определенной, заданной кодом ветствующих из обмоток 9, 22 и 24, регистра 12, величиной, вызывают перемагничивание соответствующих цилиндрических зон или облас- Формула изобретения тей ротора 11 по осям соответствующих из обмоток 9, 22 и 24. Поскольку ю 1. Шаговый электропривод, содержа- каждой из обмоток 9, 22 и 24 соответ- щий гистерезисный двигатель с распо- ствует своя цилиндрическая зона ро- ложенными на статоре несоосными об- тора 11 (на фиг. 2 эти зоны разделе- мотками движения и перемагничивания вы прерьюистыми линиями на роторе 11), и блок управления, включающий источ- то намагниченность каждой из указан- is ник импульсов, источник постоянного ных зон определяется направлением тока, элемент расширения импульсов оси соответствующей обмотки. Напри- и элемент запрета, вход которого со- мер, зона ротора 11, находящаяся под единен с источником постоянного тока, обмоткой 9, намагничивается по оси 10 выход подключен к обмотке движения, обмотки 9, а, например, зона под об- 20 а управляющий вход через элемент рас- моткой 24 намагничивается по оси 25 ширения импульсов соединен с источ- обмотки 24. Поскольку магнитные сие- ником импульсов, отличающ ий- темы обмоток 9, 22 и 24 независимы с я тем, что, с целью расширения друг от друга, а обмотка 7 при пере- функциональных возможностей путем магничиванйи обесточена, то направле- 25 дискретного регулирования длины шага, ния на1-1агничивания указанных зон рото- статор двигателя снабжен дополнитель- ра 11 практически не зависят от не- „ ными обмотками перемагничивания, в стабильности токов и параметров цепей блок управления введены регистр и обмоток.ключи по числу обмоток перемагничива-,

После перемагничивания зон рото- зо ния, причем все обмотки перемагничи- ра 11 и когда импульсы токов в обмот- вания имеют непараллельные оси и разках 9, 22 и 24 заканчиваются, на об- мещены в расположенных последователь- мотку 7 опять начинает поступать но по длине статору зонах с неперекры- ток I/. Вследствие несовпадения на- вающимися магнитопроводами, обмотка правлений намагниченности зон рото- движения перекрьшаёт активную длину ра 11 с осью 8 обмотки 7, в соответ- статора, выводы ключей соединены с ствуюп{их зонах возникают вращающие . обмотками, входы ключей подключены моменты. Под действием их Суммарного к выводам регистра, а их управляющие момента ротор 11 поворачивается на входы - к источнику импульсов, определенный угол, т.е. совершает д 2. Электропривод по п. 1, о т л и- шаг, и в дальнейшем фиксируется с по- чающийся тем, что статор раз- мощью тока обмотки 7. -Величина угла делен вдоль оси на зоны немагнитными поворота или шага ротора 11 опреде- прокладками.

ляется соотношением направлений на- 3. ЭлeктpoДвигaтeJli по п.1, о т- магниченности зон ротора и, следова- личающийся тем, что статор тельно, зависит от кодовой комбина- выполнен шихтованным перпендикулярно ции регистра 12.к оси двигателя.

t

fl Ti.lL

I Т I I I I

2f -22

at.2

Vi 0

ITgj

25

L

/.J

Изобретение относится к электротехнике, к управлению электрическими машинами, и может быть использовано в простых шаговых электроприводах. Цель состоит в расширении функциональных возможностей путем дискретного регулирования длины шага. Устройство содержит электродвигатель с гистере- зисным ротором 11, на .статоре которого размещены обмотки 6 и 7 с осями 8 и 10, а также дополнительные обмотки 22 и 24 с осями 23 и 25. Все обмотки 7, 9, 22, 24 несоосны друг с другом. Схема управления подает постоянный ток от источника 1 на обмотку 7, обеспечивая фиксацию ротора 11. Для совершения шага на регистр 12 записывают кодовую комбинацию, элемент запрета 4 отрабатывает паузу тока в обмотке 7, а схема управления подает напряжение на обмотки 9, 22, 24, кото- рые намагнитят ротор 11 каждая вдоль своей оси. После перемагничивания ротора 1t на обмотку 7 опять поступит ток, и вследствии несовпадения направления намагниченности зон ротора с осью 8 обмотки 7 возникнут вращающие моменты, под действием которых ротор 11 совершит шаг, величина которого определяется соотношением .на- ;правлений намагниченности зон ротора. 2 з.п. ф-лы, 4 ил. С/) L. ЕНЭ Од ел 4 СО ОС 8 9ц.гЛ

Составитель В.Алфимов Редактор М.Вланар Техред И.Верес Корректор М.Пожо

Заказ 5711/53 Тираж 659 Подписное

.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

t/

бвв

3t

f tji

2.4