СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ КОЛЛЕКТОРНЫМ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЕМ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1969 года по МПК H02K23/18 

Известен способ управления коллекторным электродвигателем постоянного тока путем перемещевия щеток по коллектору относительно нейтрала. Сущность изобретения состоит в том, что щ,еткам сообщают непрерывное колебательное движение, например, с помощью электромагнитного механизма, что позволяет получить линейную зависимость момента от управляющего сигнала. На фиг. 1 показан управляемый редукторный коллекторный двигатель без возбуждения с П-образным электромагнитным механизмом управления; на фиг. 2 - электрическая схема двигателя; на фиг. 3 - схема соединения обмоток электромагнитного механизма; на фиг. 4 показан график напряжений на обмотках электромагнитного механизма. Двигатель состоит из статора 1 статорной обмотки 2, ротора 3, коллектора 4 с контактными кольцами 5, щеткодержателя со щетками 5 для контактных колец, подвижного щеточного устройства 7 со щетками коллектора, двух П-образных электромагнитов 8 к 9 с обмотками управления 10-11, двух тяг 12 и коромысла 13, жестко соединенных с корпусом щеткодержателя. который подключен к однофазной сети через контактные кольца 17 и щет1а1 18. Редукторный двигатель может быть выполнен в двух варианта.х: без возбуждения зубцов ротора и с однополярным возбуждением всех зубцов ротора. В первом случае число зубцов ротора двигателя определяется формулой Zp Zf±2p, во втором - ZP ZC±P, где Zc-число зубцов статора, р - число пар полюсов статорной обмотки. Коллекторное устройство редукторного типа в первом случае выполняется так, чтобы число активных пластин должно быть равно удвоенному количеству зубцов ротора. Электромагнитный механизм для разворота щеток в зависимости от способа управления (формы управляюп его сигнала) может быть выполнен в трех вариантах: - пли П-образным (на фиг. 1 П-образный) при однополярном управляющем сигнале с шпротно-импульсной модуляцией, Ш-образным с возбуждением от постоянного магнита при двухполярном управляющем сигнале с щиротно-импульсной модуляцией, позиционным при линейно изменяющемся сигнале. его за положением вектора наибольшей магнитной проводимости рабочего зазора. Вектор магнитного поля, образованный обмоткой статора, стремится повернуть ротор таким образом, чтобы вектор -наибольшей 5 проводимости рабочего зазора, определяемый степенью перекрытия зубцов ротора зубцами статора, совпал с вектором магнитного поля. Для обеспечения этого необходимо, чтобы обмотка обр-азовала полюса по углу, равные 10 я/2/) градусов, что достигается намоткой обмотки по типу асинхронных двухскоростных двигателей с включением на большую скорость. Вращающееся магнитное поле создается с помощью обмотки 2 или 14 и специаль- 15 ного коллектора 4 редукторного типа или коллектора 16. При подаче постоянного напряжения на щетки 6 или электромагнит 8 происходит возбуждение статорной обмотки через контактные кольца 5 или 17, активные 20 пластины коллектора, и щетки. Коллектор двигателя выполнен таким образом, что количество активных пластин равно числу зубцов ротора. Активные пластины равномерно распределены по периметру коллектора и чере- 25 дуются с пассивными пластинами так, как это показано на фиг. 2. Щетки 15 расположены равномерно по диаметру в специальном устройстве 7, которое с помощью двух тяг 12 соединено с коромыслом 13 электромагнитно- 30 го механизма. Угол поворота коромысла, а следовательно, и щеткодержателя определяется величиной шага активных коллекторных пластин одинаковой полярности и для обеспечения полного реверса (см. фиг. 1) должен быть равен а ±/2ак, где а - угол поворота щеткодержателя, а - шаг активных коллекторных пластин одинаковой полярности. Электромагнитное устройство запитывается однополяряыми импульсами црямоугольной 40 формы с ШИМ с постоянной частотой в соответствии с графиком, приведенным на фиг. 5. Таким образом, коромысло вместе с щеткодержателем совершает колебания около своей оси с некоторой постоянной частотой. 45 Изменяя длительность импульсов в пределах заданной частоты, можно тем самым плавно менять время нахождения щеткодержателя в его крайних положениях, что обеспечивает регулировку величины и знака момента .на валу двигателя в соответствии с формулой Mg /С Л1 амакс . где момент на валу двигателя, -максимальное значение момента на валу двигателя, К эффициент команды, ti - длительность импульсов, поступающих на обмотки электромагнита 8 (фиг. 1), 4 - длительность импульсов, поступающих на обмотки электромагнита 9 (фиг. 1). Как видно из формулы, коэффициент команды может меняться в пределах от О до ±Л1,йкс по линейному закону. П.ри возбуждении одной из фаз статорной обмотки возникает магнитный поток, который вызывает появление момента на роторе двигателя, под воздействием этого момента ротор поворачивается, что приводит к перемещению коллектора относительно щеток. При этом происходит возбуждение следующей фазы статорной обмотки. С этой целью щетки одной фазы сдвинуты относительно щеток другой фазы на 120° эл. При повороте коллектора на одну пластину вектор магнитного поля -поворачивается на 60°. Таким образом, за один оборот вектора магнитного поля ротор двигателя поворачивается на два зубцовых деления. Предмет изобретения Способ управления коллекторным электродвигателем постоянного тока путем перемещения щеток по коллектору относительно нейтрали, отличающийся тем ,что, с целью получения линейной зависимости момента от управляющего сигнала применительно к коллекторному редукторному двигателю, щеткам сообщают непрерывное колебательное движение, например, с помощью электромагнитного механизма.

ti

(риг.1

|||1||И1|||1111мпи1птш

Схема соединения обмоток электромагнитного механизма

ЭО г-ЛЛЛ-ЛЛЛ0 4t0(2MV-W (3 +

fuZ-3

15

-16

J8

.2

t-