Вентильный электродвигатель Советский патент 1981 года по МПК H02K29/02 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве исполнительного элемента автоматических систем, работающих в условиях воздействия агрессивных сред, например, в диста{щионно управ ляемых копирующих манипуляторах. Известен вентильный электродвигатель, содержащий, трехфазную якорную обмотку, подключенную к выходу полупроводникового коммутатора, управляемого по сигналам однофазной обмотки датчика положения ,рото.ра через пусковой генератор .и фазорасщепитель Магнитный ротор двигателя с числом пар полюсов Р обеспечивает нёсинусоидальное распределение индукции в зазоре, например, с содержанием третьей гармоники. Однофазная обмотка датчика положения ротора выполнена с числом пар полюсов ЗР и размещена на общем магнитопроводе с якорной об моткой С 1Недостатком данного двигателя является повышенная неравномерность вращения вала дригателя, вызванная дискретностью перемещения магнитного поля .в электрической мащине. Известен также вентильный электродвигатель, содержащий бесконтактную электрическую машину магнитоэлектрического типа, обмотки которой подключены к выходу полупроводникового коммутатора, работающего в режиме широтно-импульсной модуляции. Входы коммутатора соединены с выходами чувствительных элементов широтно-импульсного датчика положения ротора, на- пример магнитомрдуляционного типа 2. Недостатком этого электродвигателя является большое число токоподводов, соединяющих датчик положения и полупроводниковый коммутатор, равное 2 N, где N - число фаз двигателя. Наиболее близким к предлагаемому является вентильный двигатель, содержащий N фазную синхронную машину, секции которой подключены к выходам полупроводникового ком1 гутаторами широтно-импульсный датчик положения ротора На датчике положения дополнительно установлен сумматор, соер(иненный через декодирующее устройство с управля ющими цепями полупроводникового комму татора. Выходы чувствительных элементов датчика положения подключены к сумматору с разными весами, а декодирующее устройство, установленное в полупроводниковом коммутаторе, выполнено в виде -|- пороговых элементов, N схем совпадения и распределителя импульсов с числом выходов, равным числу каналов усиления Щ, Недостатком этого вентильного двигателя является сложность конструкции датчика положения ротора, что снижает надежность электромеханической части вентильного двигателя. Цель изобретения - устранение ука занного недостатка, т.е. Повьппение надежности электромеханической части вентильного двигателя. Поставленная цель достигается тем, что в вентильном двигателе, содержащем двухфазную синхронную машин секции обмотки которой подключены к выходам полупроводникового коммутатора, и однофазный широтно-импульс ный датчик положения ротора, выход чувствительного элемента которого .через первый формирователь импульсов соединен с первым входом полупроводникового коммутатора, выхОд первого фор шрователя импульсов через последовательно соединенные первый сумматор, первый интегратор, ключ, второй интегратор, второй сумматор, фун циональный преобразователь с характеристикой вход - выход в виде .корня квадратного, третий сумматор и широт но-импульсный модулятор соединен со вторым входом полупроводникового коммутатора, а через второй формирователь импульсов - со вторым входо первого сумматора, выход перв.ого сум матора соединен с управляющим входом ключа, и через последовательно соединенные третий и четвертый формирователи импульсов - с управляющим вхо дом широтно-импульсного модулятора, выход третьего формирователя импульсов соединен со входами обнуления первого и второго интеграторов, вторые входы второго и третьего сумматоров соед1шень1 с источником опорног напряжения. На фиг. изображена функциональная схема предлагаемого вентильного вигателя; на фиг, 2 - эпюры напряжений, поясняющие работу вентильного вигателя. Вентильный электродвигатель состоит из двухфазной синхронной мащины, секции обмотки которЪй подключены к выходам полупроводникового коммутатора 2, и однофазного щиротно-импульсного датчика положения ротора, выход чувствительного элемента 3 которого через первый формирователь 4 импульсов соединен с первым входом полупроводниковрго коммутатора 2. Выход первого формирователя 4 импульсов через последовательно соединенные первый сумматор 5, первый интегратор 6, ключ 7, второй интегратор 8, второй сумматор 9, функциональный преобразователь 10 с характеристикой квадратного корня, третий сумматор 11и широтно-импульсный модулятор 12соединен со вторым входом полупроводникового коммутатора 2, а через второй формирователь .13 импульсов - со вторым входом первого сумматора 5. Выход первого сумматора 5 соединен с управляющим входом ключа 7 и через последовательно соединённые тре-i тий J4 и четвертый 15 формирователи импульсов - со входом запуска шиpOTHQ-импульСного модулятора 12. Выход третьего формирователя 14 импульсов соединен со входами обнул,ния первого 6 и второго 8,интеграторов, а вторые входы второго 9 и третьего 11 сумматоров соединены с ис точником опорного напряжения U . Импульсы выходного напряжения чувствительного элемента 3, скважность которых изменяется по закону ,5-0,5 s.lncjC , где d угол поворота вала вентильного двигателя, через первый формирователь 4 импульсов и полупроводниковый коммутатор 2 поступают на обмотку А синхронной машины 1. С выхода первого формирователя 4 импульсов напряжение Uv поступает на первый вход первого сумматора 5 непосредственно, .а на его второй вход - вычитающий - через второй формирователь 13 импульсов, который по переднему фронту входных импульсов напряжения U формирует импульсы, скважность лоторыхЬл0,5. В результате скважность импульсов напряжения U на выходе первого сумматора 5 5 iпoL ..Напряжение .и поступает на угтравляюпшй вход ключа 7, на входпервого интегратора 6 и, через последовательно соединенные третий 14 и четвертый 15 формирователи импульсов, на вход запуска широтно-импульсного модулятора 12. Напряжение U с выхода пер вого интеграто1Уа 6 через ключ 7 поступает на второй, интегратор 8, причем ключ 7 соединяет выход перво го интегратора 6 со входом второго интегратор 8 только на время, в течение которого на управляющий вхо ключа 7 поступает очередной импульс напряжения Ui, По переднему фронту каждого импульса напряжения U4,, пер вый 6 и второй 8 интеграторы обнуля ются импульсами, поступающими на их входы обнуления с выхода третьего формирователя 14 импульсов, В результате на выходе второго интегратора 8 среднее напряжение равно ,25 А sin ot, где А - амплитуда и пульсов напряжения Uj. Напряжение Ug. поступает на первый вход - вычитающий второго сумматора 9, на второй вход которого поступает напряже ние ,25 А . На выходе второго сумматора 9 напряжение равно U U- 0,25 ,25 A sin-U. . Это напряжение через функциональ ный преобразователь 10 с характерис кой квадратного корня поступает на первый вход третьего сумматора 11, на второй вход которого поступает напряжение U, На выходе третьего сумматора 11 напряжение равно 0,5 А 0,5 А cos oL.Этот сигнал через широт но-импульсный модулятор 12 и полупр водниковый коммутатор 2t поступает на обмотку В синхронной машины 1. Скважность импульсов напряжения (ij на выходе широтно-импульсного модулятора 12 tr 0,5-0,5 cos оС. В результате протекания фазных токов по обмоткам А и В в синхронном двигателе 1 возникает вращающееся магнитное поле, создающее вращающий момент вентильного двигателя. Таким образом, введение новых эле тронных блоков позволяет повысить надежность электромеханической части вентильного двигателя, уменьшить число чувствительных элементов в датчике положения ротора, сократить число линий связи между датчиком и полупроводниковым коммутатором. Реализация устройства не представ ляет технических трудностей, так как 86 вновь вводимые блоки являются типовыми элементами современной радиоэлектронной аппаратуры. Повышение надежности электромеханической части вентильного двигателя особенно важно при использовании его в глубоководных аппаратах, в ус ловиях воздействия химически активных веществ и в других агрессивных средах, а также при значительном удалении электрической машины от электронного блока. . Формула изобретения Вентильный электродвигатель, содержащий ротор, статор с двухфазной обмоткой, секции которой подключены к выходам полупроводникового коммутатора, и широтно-импульсньй датчик положения ротора, выход чувствительного элемента которого первый формирователь импульсов соединен с входом первого канала усиления полупроводникового коммутатора, отличающийся тем, что,с целью повышения надежности его электромеханической части, он снабжен дополнительно фазосдвигающим блоком, содержащим три сумматора, два интегратора, функциональный преобразователь, у которого выходная величина пропорциональна корню квадратному от входной, управляемый ключ, широтно-импульсньй модулятор, три формирователя импульсов и источник опорного напряжения, причем выход первого формирователя импульсов через. последовательно соединенные первый сумматор, первый интегратор, ключ, второй интегратор, второй сумматор, функциональный преобразователь, третий сумматор и широтно-импульсный модулятор соединен со вторым входом полупроводникового коммутатора, а через второй формирователь импульсов - со вторым входом первого сумматора, выход которого соединен с управляющим входом ключа, и через последовательно соединенные третий и четвертый формирователи импульсов с управляющим входом широтно-импульсного модулятора, выход третьего формирователя импульсов соединен со входами обнуления первого и второго интеграторов, вторые входы второго и Т-ретьего сумматоров соединены с . источником опорного напряжения. 832668 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе 1, Авторское св}щетельство СССР № 448556, кл. Н 02 К 29/02, 1968.

ФЛt. N да. 8 2.Автор ское свидетельство СССР 464044, кл. Н 02 К 29/02, 1969. 3.Авторское свидетельство СССР 647806, кл. Н 02 К 29/02, 1977. IW