Вентильный генератор Советский патент 1991 года по МПК H02K29/06 

Изобретение относится к бесконтактным электрическим машинам, в частности к бесконтактным генераторам постоянного тока с малыми пульсациями выпрямленного напряжения, например тахогенератором следящих систем .

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и уменьшение массы и габаритов электромеханической части.

На фиг. 1 представлена электрическая схема вентильного генератора; на фиг. 2 ц; клограммы напряжений в этом генераторе

i енератор состоит из электромеханического преобразователя, содержащего ротор 1 с 2р полюсами и статор 2 с секциониров.зч- ной якорной обмоткой, основного выпрямителя на вентилях 3-8, датчика 9 положения ротора (ДПР), второго выпрямителя с вентилями 10-15, источника 16 постоянного н,э- пряжения, сумматора, выполненного на резисторах 17-19 и перемножителя 20 сигналов.

О 100 Јь 00

о

Уровень постоянного напряжения предопределяет уровень пульсации выходного напряжения генератора. ДПР выполнен с возможностью формирования на выходах плавно изменяющихся сигналов при вращении ротора. Он может быть выполнен в виде генератора Холла на статоре и кольцевого многополюсного магнита на роторе. Число его полюсов равно 2р, а число каналов (выходов N) равно или не равно числу S секций якорной обмотки. Если число каналов не равно числу S, генератор должен быть снабжен преобразователем сигналов ДПР, выполненным например, в виде дополнительных сумматоров, число которых на единицу меньше числа секций обмотки. Если, например, имеется два ДПР, а секций три дополнительных сумматоров должно быть два. Прямой и инверсный входы первого дополнительного сумматора должны быть соединены соответственно с вторым и первым выходом ДПР. Первый и второй инверсные входы второго сумматора - с первым и вторым выходами ДПР. Первый и второй дополнительные сумматоры должны быть выполнены с возможностью сдвига выходных сигналов относительно сигнала с первого выхода ДПР соответственно на 120-240°С при вращении ротора (подразумевается, что сигналы ДПР смещены друг относительно друга на 90°). Сумматоры (в том числе и основной) могут быть выполнены на пассивных элементах - резисторах, или на активных элементах - операционных усилителях. ДПР может быть выполнен с 2р is полюсами и единственными выходом, который соединен с единственным входом второго выпрямителя. Входы второго выпрямителя соединены с соответствующими выходами ДПР, если число выходов равно числу секций обмотки. В противном случае один из входов второго выпрямителя соединен с одним из выходов ДПР, а другие - с выходами преобразователя сигналов ДПР. Выход второго выпрямителя соединен с первым входом сумматора. Второй вход сумматора соединен с источником постоянного электрического сигнала. Первый вход перемножителя сигналов соединен с выходом сумматора, а второй - с выходом основ- кого выпрямителя.

Генератор работает следующим образом.

При вращении ротора приводным двигателем в секциях обмоток статора 2 наво- дятся ЭДС на выходах ДПР 9 формируются плавно изменяющиеся сигналы Напряжение на секциях обмотки генератора и сигналы ДПР преобразуются в пульсирующие напряжения соответственно основным и

вторым выпрямителями. Эти напряжения на периоде повторения Ф изменяются, как на фиг. 2а ( р - угол поворота ротора относительно статора).

Сумматор алгебраически складывает напряжения на выходе второго выпрямителя и источника 16 постоянного напряжения. Напряжение на выходе сумматора пульсирует на периоде повторения (фиг. 26). Перемножитель 20 сигналов перемножает пульсирующие напряжения на выходе основного выпрямителя и сумматора. Выходное напряжение перемножителя является выходным напряжением вентильного генератора и изменяется при вращении ротора на периоде повторения (фиг. 2в).

Пусть напряжения на секциях якорной обмотки и сигналы ДПР изменяются при повороте ротора по синусоидальному закону N S. Тогда напряжение U1 на выходе основного выпрямителя пропорционально выражению

Ui cos

(Н-с«)

напряжение 1/2 на выходе сумматора пропорционально выражению

U2 1 +а -a -cos | -(р .(О Ug Ri

где а

Е RIB -Ufl

Ug - амплитуда сигналов ДПР;

RIB-сопротивления резисторов 17 и 18 (резистор 19 отсутствует).

Выходное напряжение генератора U пропорционально произведению

(p) Ui -U2. (5)

Пульсацию е выходного напряжения генератора U определяют как

U

-I-U

мин

100 % . (4)

Анализируя функцию е с учетом (1)-(3) методами математического анализа, можно получить следующие результаты.

Минимуму этой функции соответствуют условия

Кмин Uo U f| 1 ;

а

1

cos tp/2

и Q + a)2 1 + cos p/2)25

имакс - 4 . a 4 cos p/2

Минимальная пульсация с может быть выражена в следующей функции от межкоммутзф ннного интервала ФЮ

(1

COS

W2)2

+ 6 cos Ф/2 + cos Ф/2

Если, например, число секций обмотки равно трем, а выпрямитель - мостового типа, то угол У равен л /3, а пульсация к равна 0,26%.

Если ДПР выполнен с 2p«s полюсами, единственным выходом и возможностью формирования синусоидального сигнала, то

л:

1/2 с - sin m Р

Если, кроме того, соблюдается выражение (1), то минимальная пулсация с. равна приблизительно 0,49%, при этом

и(0) и(у), С 7,464.

Такой результат получен в результате совместного анализа выражений (1), (3), (4) и (5).

Генератор может быть применен в каче- стве датчика частоты вращения точных следящих систем.

Формула изобретения

.1. Вентильный генератор, содержащий электромеханический преобразователь с 2р полюсами, статор с s-секционной якорной обмоткой, подключенной к выпрямителю, выход которого связан с цепью постоянного

5

Ю

15

20 .

25

30

с 40

дс

напряжения через сглаживающее устройство, включающее в себя источник переменного напряжения, частота которого жестко связана с частотой генератора, выход источника переменного напряжения связан через второй выпрямитель и сумматор с цепью постоянного напряжения, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения и снижения массы электромеханической части, он снабжен источником постоянного напряжения и перемножителем, источник переменного напряжения выполнен в виде датчика положения ротора, выход второго выпрямителя соединен с первым входом сумматора, второй вход сумматора соединен с источником постоянного напряжения, выход сумматора соединен с первым входом перемножителя сигналов, второй вход перемножителя соединен с выходом основного выпрямителя.

2.Генератор по п. 1,отличающий, с я тем, что датчик положения ротора выполнен с 2р полюсами и числом выходов, равным числу секций обмотки, второй выпрямитель выполнен по схеме основного выпрямителя.

3.Генератор по п. 1,отличающий, с я тем, что датчик положения ротора выполнен с 2р полюсами и числом выходов, не равным числу секций обмотки, второй выпрямитель выполнен по схеме основного выпрямителя, генератор снабжен дополнительными сумматорами, число которых меньше на единицу числа секций обмотки, два входа каждого дополнительного сумматора соединены с двумя выходами датчика, один из входов второго выпрямителя соединен с одним из выходов датчика, остальные входы этого выпрямителя соединены с выходами дополнительных сумматоров.

4.Генератор по п, 1, о.т л и ч а ю щ и й- с я тем, что датчик положения ротора выполнен с полюсами и одним выходом.

Изобретение относится к бесконтактным электрическим машинам, в частности к бесконтактным тэхогенерэторам постоянного тока с низким уровнем пульсации выпрямленного напряжения. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и снижение массы и габаритов электромеханической части. Вентильный генератор состоит из электромеханического преобразователя, содержащего ротор 1 и статор У. вентильного выпрямителя на вентилях 3-8, и сглаживающего устройства, последнее выполнено в виде второго выпрямителя на вентилях 10-15, датчика положения ротора (ДПР), источника 16 постоянного напряжения сумматора и перемножителя сигналов. ДПР выполнен с возможностью формирования на выходах плавно изменяющихся сигналов при повороте ротора. Входы второго выпрямителя связаны с соответствующими выходами ДПР. Выход этого выпрямителя соединен с первым входом сумматора. Второй вход сумматора соединен с источником постоянного электрического сигнала. П арвый вход перемножителя сигналов соединен с выходом сумматора, а второй - с выхс дом основ- ноговыпрямителя.Генератор предназначен для использования1 в качестве датчика частоты вращения точных следящих систем. 3 з.п.ф-лы, 2 ил. (Л

О

а

0v

v

ч