Вентильный электродвигатель Советский патент 1980 года по МПК H02K29/02 

(54) ВЕНТИЛЬНЫЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к электро- технике, в частности, к электрическим машинам с бесконтактной коммутацией секций обмотки якоря - к вентильным электродвигателям (ВД). 5

Известны ВД, в КОТ01Ж1Х для повышения энергетических показателей осуществляется регулирование угла опережения включения секций 8 обмот- ки якоря 1 и 2.

Недостаток устройства 1 заключается в необходимости иметь генератор с большой длительностью выход-. ного сигнала.15

По решаемой Эздаче и т-ехничёской сущности устройство 2 наиболее близко к изобретению.

ВД 2 содержит статор с обмоткой 20 якоря, m секций которой соединены с выходом инвертора, упргшляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика положения ротора через последовательно соединенные в каждом ка- 25 нале связи формирователь и цифровое фазосдвигающее устройство.

Недостатком устройства является .сложность конструкции датчика поло- . жения ротора, который долженвыдавать

большое количество импульсов (360 импульсов) за один оборот ротора.

Цель изобретения - упрощение конструкции ВД за счет упрощения конструкции датчика.

Поставленная цель достигается тем, что цифровое фазосдвигающее устройство содержит m умножителей m триггеров, генератор тактовой частоты и блок начальной установки, причем разрядные выходы блока начсшьной ус;тановки соединены с разрядными входами каждого из умножителей, другие входы каждого из которых соединены с выходом одного из формирователей и выходом генератора тактовой частоты, а выход соединен с входом одного из триггеров, выходы которых соединены с управляющими цепями к.гаочей инвертора.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства, например, с тремя секциями; на фиг. 2 и 3 - диаграммы, поясняющие его работу.

Устройство (фиг. 1) содержит трехсекционную обмотку 1 статора, датчик 2 положения ротора, инвертор 3 (мосговой коммутатор), формирователь 4, блок 5 начальной установки, умножител и б, каждый из которых содержит счетчик 7, регистр 8 хранения, счетчик 9, дешифратор 10 и схему 11 синхронизации, генератор 12 тактовой частоты и триггеры 13. На фиг. 2 обозначено: а - сигналы датчика 2 положения; б - сигналы датчика 2 положения после формирователя 4;

в выходные сигналы после блока 6 умножителей;

г - сигналы управления мостовым коммутатором 3 после триггеров 13,

На фиг. 3 изображена диаграмма работы одного из умножителей 6, где .а - входной сигнал, поступающий на вход умножителя, после формирователя 4; б - импульсная последовательность генератора 12 тактовой частоты в - импульсная последовательность с отставанием Тцус. , поступающая на вход триггеров 13 управления мостовым коммутатором 3 по каждой фазе; г - импульсная последовательность с опережением Топер. , поступающая на вход триггеров 13 управления мостовым коммутатором 3 по каждой фазе.

Датчик 2 положения предназначен для определения положения ротора в текущий момент времени. В качестве датчика положения может быть использован любой датчик (например, миниатюрный бесконтактный сельсин, фотоэлектрический датчик, датчик Холла и др.), обеспечивающий на выходе сигналы, -изображенные на фиг. 2а.

Мостовой коммутатор 3 используется для переключения тока в обмотке 1 статора двигателя в соответствующей последовательности, определяемой датчиком 2 положения.

Формирователь 4 предназначен для . выделения переднего и заднего фронтов сигналов датчика положения.

Блок 5 импульсной установки используется для первоначальной установки счетчика 7 умножителя б.

Блоки б умножителей осуществляют сдвиг периода импульсов, поступающих от формирователя 4 по каждой фазе в сторону либо опережения, либо отставания.

Назначение остальных элементов, входящих в состав БД определяется их назначением.

Сигналы, получаемые от датчика 2 положения, последовательно через формирователь 4, умножителя б, триггеры 13 управления мостовым коммутатором 3 черее .мостовой коммутатор 3 осуществляют управление током в обмотках 1 двигателя.

Изменение угла Э осуществляется использованием умножителя, который обеспечивает либо задержку, либо опережение сигналов, поступающих от датчика положения.

Устройство работает следующим образом.

При вращении ротора двигателя в датчике 2 положения вырабатываются сигналы, сдвинутые друг по отношению друга в каждой фазе (в случае трехфазной системы) на 120°.

В формирователе 4 указанные сигналы приводятся к виду, показанному на диаграмме а фиг. 2. в том случае, если в качестве датчика положения используется сельсин, то приведение фазных сигналов сельсина к виду а осуществляется последовательно их демодулированием и усилением с ограничением с помощью, например, операционных усилителей. Кроме того, формирователь 4 осуществляет выделение переднего и заднего фронтов сформированных сигналов (фиг. 26).

С приходом первого импульса от формирователя 4, соответствующего, например, нулевому положению чувствительных элементов датчика 2 положения, схема 11 синхронизации вырабатывает последовательность из трех управляющих сигналов на выходе; сигнала записи в регистр 8 хранения, сигнала сброса счетчика 7 и сигнала разрешения записи тактовой частоты от генератора 12 в счетчик 7. Импульсы синхронизации имеют малую длительность и располагаются внутри периода высокой тактовой частоты генератора 12 (фиг. 36) сразу после импульса от формирователя 4. Код числа импульсов, записанный в счетчике

7за предыдущий период Т, (фиг. 3) , по сигналу записи переписывается поразрядно в обратном коде в регистр

8хранения. По сигналу сброса осуществляется сброс счетчика 7, а новая запись тактовой частоты генератора 12 в счетчик 7 возобновляется по сигналу разрешения записи от схемы. 11 синхронизации и по времени соответствует периоду от импульса сброса счетчика 7 до следующего импульса схемы формирователя 4. Таким образом, в счетчике 7 записывается код импульсной последовательности тактового генератора 12, соответствующий по времени периоду T,i. между импульсами от формирователя 4.

Аналогичная запись соответствующих периодов времени, осуществляетсй в каждой фазе устройства с той разницей, что сигналы датчика 2 сдвинуты друг -относительно друга на 120°.

Регистр 8хранения поразрядно соединен со счетчиком 9, на счетный вход которого поступают тактовые импульсы от генератора 12, которые списывают значение обратного кода из счетчика 9. В то время, когда все разряды счетчика 9 будут иметь , срабатывает дешифратор 10, который импульсом на своем выходе осуществляет сброс счетчика 9. При этом на вход триггеров 13 поступают импульсы, 5 период которых равен Т. Для сдвига периода Tj( устройства с дискретностью, определяемой периодом тактовой частоты генератора 12, используется блок 5 начальной установки. В том случае, если необходимо запаздывание периода Т, (фиг. Зв) , то в блоке 5 начальной установки устанавливается дополнительный код с учетом времени запаздывания и периода тактовой частоты. Для сдвига периода Tj в сторону опережения (фиг. За), в блоке 5 начальной установки устанавливается прямой код с учетом времени, необходимого опережения и периода тактовой частоты. Время опережения или от ставания при этом связано с пространственным углом и не зависит от скорости вращения двигателя, так как большему или меньшему периоду Т будет соответствовать больший или мень ший код импульсной последовательности, а время списывания его от импуль сов одного и того же тактового генер тора будет постоянно для разных значений скоростей. На фиг. 2в изображе на импульсная последовательность, по лучаемая на выходе умножителей б, со ответствующая по времени периоду Т. Триггеры 13 преобразуют эту импульсную последовательность в импульсы, .длительность которых равна половине периода частоты вращения (фиг. 2г). Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с обмоткой якоря, m секции которой соединены с выходом инвертора, управляющие цепи ключей которого соединены с выходом датчика положения ротора через последовательно соединенные в каждом канале связи формирователи и цифровое фазосдвигающее устройство, отличающийся тем, что, с целью упрощения конструкции, цифровое фазосдвигающее устройство содержит m умножителей, m триггеров, генератор тактовой частоты и блок начальной установки, причем разрядные выходы блока начальной установки соединены с разрядными входами каждого из умножителей, другие входы каждого из которых соединены с выходом одного из формирователей и выходом генератора тактовой частоты, а выход соединен с входом одного из триггеров, выходы которых соединены с управляющими цепями ключей инвертора. Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1.Авторское свидетельство СССР № 550732, кл. Н 02 К 29/02, 1973. 2.Elecktrotechn Z, 1976, А 97, № 10, 614-615.

i I 1 Ml I II I I I n n и и I i I

-r a)

«. b)