Двигатель поперечного поля Советский патент 1981 года по МПК H02K23/20 

(54) ДВИГАТЕЛЬ ПОПЕРЕЧНОГО ПОЛЯ

1. Изобретение относится к производству специошьных электрических двига телей постоянного тока, используемых в автоматических системах регулирова ния. Известен двигатель поперечного поля (ДНП) с зубчатым якорем,представляющий собой обращенный электромашинный усилитель поперечного поля, в котором вместо обмотки подмагничивания применена обмотка возбуждения, расположенная по поперечной оси двигателя ГП и t2 . Использование ДНП в системах автоматического регулирования в качест ве исполнительного двигателя с широким диапазоном регулирования частоты вращения весьма перспективно,так как кроме управления по цепям якоря и возбуждения возможно регулирование частоты вращения с помощью обмоток управления. При этом регулирование характеристик двигателя можно вести от разных управляющих элементов системы регулирования. Встраивание или сочленение с ДНП известных датчиков обратной связи (тахогенераторов постоянного или. переменного тока, электромагнитных дат чиков положения) .существенно расширя ет возможности ДНП как элемента регулирования РЗ .4 Однако применение известных эле ментов обратной связи приводит к значительному усложнению конструкции, увеличению момента инерции якоря, появлению кинематических погрешностей, неизбежных при сочленении двигателя с элементом обратной свяьи, и увеличению габаритов и массы исполнительного механизма. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей двигателя поперечного поля за счет получения информации о его частоте вращения и угловом положении якоря без изменения габаритов и массы двигателя и без увеличения момента инерции якоря. Указанная цель достигается тем, что на статоре введены по крайней мере по одной из осей, например поперечной, магнитопроводящие зубцы,наконечники которых равны или меньше ширины раскрытия паза fякоря с расположенными на них сигнальными овмотками. В случае когда в ДНП .добавочные полюса не применяются (при низких напряжениях питания) магнитопроводящие зубцы с сигнальными обмотками могут размещаться одновременно в больших и средних пазах статора по продольной и поперечной осям.

В необходимых случаях с целью повышения амплитуды импульсов сигнгшьные обмотки могут быть связаны с источником питания.

На чертеже приведена схема расположения обмоток, магнитопроводящих зубцов и сигнальных обмоток предлаг гаемого двигателя.

В пазах зуЗчатого якоря расположена якорная обмотка 1 двухпо шсного двигателя, соединенная с коллектором, на котором установлены две пары щеток: продольные и поперечные, причём поперечные щетки замкнуты на активное сопротивление.

о Статор двигателя содержит компенсационную обмотку 2, обмотку 3 добавочного полюса (в общем случае), обмотки 4 управления и обмотки 5 возбуждения, в больших пазах расположены магнитопроводящие зубцы 6 с сигнгшьными обмотками 7. Ширина наконечников магнитопроводящих зубцов равна или меньше ширины раскрытия паза якоря.

В предлагаемом двигателе поперечного поля на напряжение питания в средних пазах по поперечной оси вместо добавочных полюсов также могут быть размещены магнитопроводящие зубцы 6 с сигнальными обмоткаvan 1.

Двигатель работает следукяцим образом.

Через магнитопроводящие зубцы расположенные в больших пазах, проходит часть магнитного потока обмотки возбуждения. В случае расположения магнитопроводящих зубцов в средних пазах через них проходит часть магнитного потока обмотки управления..

При вращении якоря магнитное сопротивление цепи, включающей магнитопроводящий зубец 6 и якорь двигателя, импульсно изменяется. Поэтому магнитный поток Ф .также импульсно изменяется от значения Ф|4««|ксДО значения потока рассеяния Ф. В соответствии с известным законом злектромагнитной индукции в сигнальной обмотке в этом случае наводится ЭДС, определяемая соотношением

-чкаФ .

где е - ЭДС Сс1моиндукции в сигнальной обмотке/

Ф - мгновенное значение магнитного потока, проходящего через магнитный зубец в момент времени t;

W --число витков сигнальной обмотки. Перемещению якоря на угол д .

где 2i - число цазов якоря,co

отйётствует интервеш между двумя импульсами одной полярности ЭДС сигнальной обмотки.

Таким образом, угол поворота якоря (его угловое положение относительно выбранной оси) может быть определен с помощью операции умножения постоянного числа 9 на (Мц„ -1) где число импульсов одной полярности ЭДС сигнальной обмотки.

Частота вращения может быть определена с помощью операции дифференцирования угла поворота якоря по времени или с помощью других известных способов (например, частотомера). Указанные операции достаточно просто реализуются в системах автоматического регулирования.

Дополнительная информация может быть получена в предлагаемом двигателе если использовать свойство,заключакяцееся в изменении фазы импульсов ЭДС на изменении направления магнитного потока, проходящего через магнитопроводящий зубец.

В необходиьвлх случаях, когда требуется существенно повысить амплитуду импульса сигнальной обмотки, може быть использовано подключение Источника питания к сигнальной обмотке. При этом максимальный магнитный поток может быть значительно увеличен г что приведет к увеличению амплитуды импульсов сигнальной обмотки.

Предлагаемое изобретение позволяет значительно расширить функционгшьные возможности ДНП без изменения его габаритов и массы, без изменения момента инерции якоря за счет получения информации о частоте вращения и угловом положении якоря с сигнгшьных обмоток, при этом во многих случаях отпадает необходимость использовать другие элементы обратной связи, пристраиваемые к двигателю,что существенно упрощает его конструкцию повышает наде сность и точность выполнения задач. Возможность получения с двигателя сигнгша о положении его якоря относительно числа импульсов позволяет в ряде случаев исключить и привода элементы синхронной связи и замыкать привод непосредственно через вычислительную машину.

Формула изобретения

1.Горяиноб Ф.А. Электромашинные усилители. М.-Л., Госэнергоиздат,1962 с. 139-196. 2.Микрозлектродвигателя для сис,тем гштоматики. Технический сп1 авоч {ник под ред. Э.А. Лодочникова Ф.М. Юферова. М., Энергия, 1969, с. 79-97. 3.Борисов в.А. ИСследованм paodты электромашинного усяяятвли о nonelречным возбуждением. Эяв1стр1Вчество, 1949, с. 64-66.