БЕСКОНТАКТНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА Советский патент 1972 года по МПК H02K29/00 

Изобретение относится к регулируемым по скорости бесколлекторным двигателям постоянного тока, вращение которых синхронизировано с частотой некоторого задающего электрического сигнала, и может быть использовано в устройствах записи и считывания информации с магнитными лентами, в кинотехнике, автоматических регулирующих устройствах и т. д.

Известны бесконтактные электродвигатели постоянного тока с синхронной скоростью вращения, содержащие т-фазный коммутатор тока обмоток, датчик скорости вращения и фазочувствительный узел синхронизации, подключенный к выходу датчика. Однако такие электродвигатели сложны по своей конструкции.

Предлагаемый электродвигатель отличается от известных тем, что датчик скорости вращеиия выполнен на основе обращенного бесконтактного сельсина, подключенного к т-фазному генератору опорной частоты и соединенного с коммутатором тока обмоток через т дещифраторов, каждый из которых двумя входами подключен к выходу датчика, и другими входами - к соответствующей фазе генератора онорной частоты.

ния коммутатором, так и для слежения за фазой вращения двигателя, а также осуществить высокую устойчивость синхронизации, плавность частоты вращения и быстродействне при как угодно малых, включая нулевую, частотах вращения, что расщиряет диапазон регулирования скорости при синхронном вращении. На фиг. 1 дана структурная схема предлагаемого электродвигателя; на фиг. 2 - диаграммы, поясняющие работу электродвигателя.

Электродвигатель имеет постоянный магнит на роторе / и т-фазную обмотку 2 статора и

снабжен полупроводниковым коммутатором 3 тока обмоток с т триггерами 4. В качестве датчика положения на общем валу с ротором укреплен миниатюрный бесконтактный сельсин 5. Ком.мутатор 3 также снабжен диодными дешифраторами 6 и нерегулируемым высокочастотным опорным /л-фазным генератором 7, подключенным к дещифраторам и фазным обмоткам сельсина 5. Выходная обмотка сельсина через формирователь 8 подключена к фазочувствительному регулятору .9 напряжения питания, а через дещифраторы 6 - к коммутатору 3. Регулятор 9 напряжения имеет два триггера 10 тл 11 и две логические ячейки 12 типа «И. Триггер 10 своими

ки 12 и формирователь 8 включен на выход сельсина 5, а выходами через дифференцирующие ценочки - на один из раздельных входов триггера 11. На другой вход триггера /./ подключен синхродатчик 13 частоты враш.ения, а один из выходов триггера 11 соединен со входами ячеек «И.

Электродвигатель работает следующим образом.

Трехфазное напряжение высокой частоты /о опорного генератора 7 создает в расточке статора сеяьсина 5 вращающееся магнитное поле, которое трансформирует в выходной обмотке сельсина также высокочастотное переменное напряжение. При ненодвижном электрОлДВигателе частота /вых выходного сигнала равна частоте опорного генератора, причем при повороте ротора на некоторый угол фаза выходного сигнала изменяется на тот же угол. Таким образом, информацию об угловом положенпи ротора двигателя получают от датчика 5 в виде фазы выходного высокочастотного напряжения. При вращении двигателя с частотой F фаза выходного сигнала датчика непрерывно изменяется, что быть интерпретировано как изменение частоты выходного сигнала на величину /вых /о±:Р (знак перед F определяется направленнем вращения).

Выходное напряжение датчика 5 поступает на формирователь 8, который состоит из высокочастотного фильтра и усилителя-ограничителя, что обеспечивает преобразоваиие формы выходного сигнала датчика в симметрично-прямоугольную.

Схема каждого из диодных дешифраторов 6 вынолнена с такой логической программой, что при совпадении полярностей дифференцированных коротких импульсов от формирователя 8 и какого-либо из фазных напряжений опорного генератора 7 короткие высокочастотные импульсы поступают на один выход дешифратора, а нри обратном сочетании полярностей - на другой выход. При вращении двигателя логические состояния дешифраторов изменяются с частотой F, причем со сдвигом в 120 эл. град. дешифраторами в каждом из трех фазовых каналов. Подключением каждого из дешифраторов на вход триггера 4 коммутатора 3 осуществляется формирование трехфазной системы низкочастотных напряжений для управления коммутатором в функции угла поворота ротора электродвигателя, что обеспечивает работу двигателя в режиме постоянного тока.

Фазочувствительпый регулятор 9 напряжения работает следующим образом.

Прямоугольные импульсы напряжения от формирователя 8 поступают поочередно через логические ячейки 12 на раздельные входы триггера 10. В процессе каждого очередного переключения триггера 10 формируется короткий импульс, который поступает на один из входов триггера // и нереводит его в такое положение, при котором поступление напряжепия от формирователя на триггер // блокируется ячейками 12. При поступлении короткого имнульса от сннхродатчика 13 триггер 11 вновь переводит ячейки 12 в положепне, при котором триггер 11 подключается к формирователю.

Если частота переключения формирователя ниже частоты синхродатчика, что имеет место в процессе разгона двигателя, когда формирователя открыты, поэтому триггер 10 и формирователь переключаются сипфазно. При этом величина напряжения на двигателе, пропорциональная фазорассогласованию формирователя и триггера 10, максимальна и не изменяется в процессе пуска двигателя (см, фиг. 2).

Если же скорость двигателя превышает заданную синхродатчиком 13 скорость вращения, то в моменты переключения формировагеля 8 ячейки 12 блокируют входы триггера 10 до момента ностунления импульса от син.хродатчика на триггер 11, чем создается фазовый сдвиг в работе формирователя и триггера 10. Поэтому нанряжение на двигателе

уменьшается в соответствии с этим фазовым сдвигом, принимая такое значение, нри котором обеспечивается заданная частота вращения двигателя, сиихронная с электрическим сигналом синхродатчика.

Таким образом, регулятор 9 напряжения осуществляет сипхронизацию и регулирование напряжения питапия электродвигателя только по достижении синхронной заданной скорости вращения, а разгон электродвигателя осуществляется по его механической характеристике.

На фиг. 2 диаграммь 14-17 - диаграммы фазного и дифференцированного напряжений опорпого геператора 7, напряжений формирователя 8 и триггера 4 соответственно, диаграммы 18-20 - диаграммы напряжений синхродатчика 13, триггера // и двигателя при разгоне соответственно, диаграммы 21- 23 - диаграм.мы напряжений синхродатчика,

триггера 10 и двигателя в режиме синхронного вращения соответственно.

Предмет изобретения

Бесконтактный электродвигатель ностоянного тока с синхронной скоростью вращения, содержащий т-фазиый коммутатор тока в его обмотках, датчик скорости вращения и фазочувствнтельный узел синхронизации, подключенный к выходу датчика, отличающийся

тем, что, с целью расширения диапазона синхронного регулироваиия скорости и упрощения копструкции, датчик скорости вращения выполнен на основе обращенного бесконтактного сельсина, подключенного к /п-фазному

генератору опорной частоты и соединенного с коммутаторо.м тока обмоток через т дешифраторов, каждый из которых двумя входами подключен к выходу датчика, а другими входами - к соответствующей фазе генератора