Государственный научный центр Российской ФедерацииАО «КОНЦЕРН «ЦНИИ «ЭЛЕКТРОПРИБОР». Моментные двигатели бесконтактные


АО "Концерн "ЦНИИ "Электроприбор"



Бесконтактные моментные двигатели постоянного тока с возбуждением от постоянных магнитов

Моментные двигатели неограниченного угла поворота ротора 1. Описательная часть    Бесконтактные индукторные моментные двигатели постоянного тока (далее - МД) с электромагнитной редукцией частоты вращения ротора и с возбуждением от высококоэрцитивных постоянных магнитов предназначены для применения в безредукторных цифровых и аналоговых электроприводах и в следящих системах неограниченного угла поворота ротора, и работают совместно с цифровым контроллером или электронным транзисторным коммутатором.    МД выполняются в виде кольцевых зубчатых статора и ротора. На статоре расположена трехфазная силовая обмотка управления. Возбуждение МД осуществляется постоянными высококоэрцитивными магнитами, расположенными на роторе и выполненными из редкоземельного материала. МД встроенного датчика углового положения ротора не имеют. В качестве датчика положения предпочтительно использовать индукционные первичные преобразователи и датчики угла, относящиеся к классу вращающихся трансформаторов.    В базовом варианте конструкции, МД выполняются встраиваемого типа без собственных подшипников.    МД обладают высоким пусковым моментом при относительно низкой потребляемой мощности и малым тепловым нагревом, позволяют исключить многоступенчатые редукторные передачи, существенно повысить точностные показатели работы и увеличить срок службы приборных систем в целом.    Любая из модификаций МД по желанию потребителя может быть выполнена с другими рабочими характеристиками или максимальным линейным напряжением управления, с изменением массо-габаритных показателей как по осевой длине, так и по внутреннему и наружному диаметрам.    МД могут быть по отдельному заказу снабжены соответствующими цифровыми контроллерами - блоками транзисторного управления.    Максимальное напряжение управления от контроллера на МД, в зависимости от его модификации, определено исходя из напряжения сети постоянного тока 27+1-3 В или от 175 до 350 В.    Модификации МД:    МД71-0,07, МД117, МД117-2, МД135, МД160, МД220, МД 500 - освоены в мелкосерийном (серийном) производстве и поставляются с приемкой ОТК.    Модификации МД:    МД50-1,    МД50-2,    МД71-1,    МД71-2,    МД100-3.0,    МД220-1,    МД500М - находятся в стадии ОКР; могут быть приняты заказы на изготовление по договорам на поставку после выпуска рабочей конструкторской документации.    Монтаж МД в прибор - без особенностей, с установкой по скользящим посадкам на диаметральные поверхности прибора, выполненные по квалитетам точности g6, G6 или g7, G7. Основные требования к установке в прибор:

   •  допуск осевого смещения ротора относительно статора - +0,2 мм;   •  материал вала прибора в месте установки ротора двигателя должен быть немагнитным, типа ВТ1-0 ОСТ1.90013 или 12Х18Н9Т ГОСТ 5632;   •  коэффициент линейного расширения посадочных мест прибора - (8-16)х10-6·1/град;   •  при монтаже двигателей необходимо соблюдать осторожность: между ротором и статором имеется сила магнитного тяжения;   •  двигатели имеют на роторе и статоре резьбовые отверстия для монтажа и демонтажа изделия, для обеспечения совмещения рисок нулевого положения;   •  при установке двигателя в прибор риски нулевого положения совместить визуально, с точностью до половины ширины риски;   •  крепление двигателей в приборе должно обеспечивать стабильность выставленных положений ротора и статора двигателя в процессе эксплуатации;   •  пайку внешнего электромонтажа к платам с лепестками двигателя выполнять припоем ПОС 61 ГОСТ 21931.    Подключение внешнего электромонтажа к плате МД220, МД500 осуществляется наконечниками, подпайка к наконечникам - припоем ПСр2,5 ГОСТ 19738.   Допускаются другие способы установки двигателя в прибор при согласовании с предприятием-изготовителем.

2. Сведения по техническим характеристикам Тактико-технические характеристики
Наименование характеристики МД50-1 МД50-2 МД71-0,07 МД71-1 МД71-2 МД100-3.0 МД117 МД117-2 МД135 МД160 МД220-1 МД220 МД500М МД500
1 Напряжение питания     постоянного тока, В 9 9 24 24 24 24 24 24 24 24 24 165/350 165 165/350
2 Электромагнитная редукция -     число пар полюсов 32 32 32 32 32 64 64 64 64 64 64 64 128 128
3 Пусковой / максимальный     синхронизирующий моменты     (МП / ММ ), Н·м 0,09/0,12 0,2/0,28 0,14/0,16 0,6/0,8 0,9/1,2 3,0/3,5 1,3/1,4 0,9/1,0 1,2/1,4 1,2/1,4 45/45 200/330 250/350 880/1400
4 Сопротивление фазы, Ом, +15% 1,7 2,9 42 4,6 5,5 13 16,5 16,5 10,5 5,8 3,6 3,2 20 2,3
5 Пусковой ток, А, не более 2.0 1,7 0,32 1,4 1,55 1,0 0,9 0,87 1,35 1,6 4,5 7,3/14 4,1/5,5 12/20
6 Номинальный момент, МN, Н·м 0,07 0,15 0,11 0,6 0,8 2,0 1,0 0,75 0,9 1,0 20 170 160 880
7 Частота вращения при     линейном напряжении, В:    - номинальная, об/мин    - холостого хода, об/мин  5,1140600  7,5100400  2020100  12,640300  1317150  241550  241060  241080  211560  212070  24516  671122,5  140514  705,214
8 Потребляемая мощность:    пусковая / максимальная, Вт 10,2/40,8 12,7/40 6,45/9,8 13,5/50,3 20/75 20/30 21,6/28 21/26 28,7/54 22,3/48 110/110 256/940 500/900 500/1380
9 Остаточный момент сопротивления     при обесточенной обмотке,     % к МП, не более 8 10 4,8 6 9,5 5 3,5 1,8 3,7 4,5 4 7,5 2 3,5
10 Пульсации момента,       % к МП, не более +4 +5 +2-3 +3 +5 +3 +0,5 +0,5 +1-2 +1-1,7 +3 +4,5 +2 +3,5
11 Длительный перегрев обмоток       при МП, оС, не более 45 60 28 60 60 50 35 35 51 55 70 65 65 65
12 Максимальная допустимая       температура двигателя, оС 130 130 120 130 130 130 130 130 125 125 170 135 170 170
13 Тепловая постоянная, мин 20 20 20 20 16 20 15 15 20 20 30 70 30 60
14 Электромагнитная постоянная, мс 1 2 3 2,5 3 3 2,8 2,8 2,5 2,5 4 2 3 2
15 Электромеханическая постоянная       для МN, мс 0,93 0,73 0,15 0,11 0,114 0,1 0,09 0,09 0,31 0,29 0,1 0,03 0,13 0,13
16 Тепловое сопротивление статора,       оС/Вт 4,41 4,72 4,34 4,44 3,0 2,5 1,628 1,666 1,78 2,47 0,636 0,254 0,13 0,13
17 Коэффициент противо-ЭДС,       В/об/мин 0,0085 0,0187 0,2 0,042 0,087 0,48 0,4 0,3 0,35 0,3 1,5 2,98 10 5
18 Постоянная МД, Н·м/√Вт 0,028 0,056 0,055 0,163 0,201 0,67 0,28 0,196 0,224 0,254 4,3 12,5 11,2 39,354
19 Коэффициент момента, Н·м/А 0,045 0,117 0,438 0,429 0,58 3,0 1,444 1,034 0,889 0,75 10 27,4 61 73,3
20 Коэффициент использования,       Вт/Н·м 113,3 63,5 46 22,5 22,22 6,67 16,61 23,33 23,92 18,58 2,44 1,28 2 0,57
21 Масса, кг, не более,      в том числе ротора 0,1220,033 0,2160,061 0,260,05 0,420,121 0,630,182 1,540,63 0,680,18 0,680,18 0,820,25 1,150,3 14,75 12545 9030 215125
Примечание: Параметры приведены для температуры окружающей среды 20оС.  Моментные двигатели с ограниченным углом поворота ротора

1. Описательная часть   Двигатели моментные с ограниченным углом поворота ротора (далее - ДМС) по принципиально-конструктивному построению соответствуют бесконтактным индукторным моментным двигателям постоянного тока типа МД с электромагнитной редукцией частоты вращения ротора, с возбуждением от постоянных магнитов и отличаются геометрическим выполнением секторных (дуговых) статора и ротора, диаметральная длина которых обеспечивает установленный для каждой модификации ДМС диапазон рабочих углов поворота ротора относительно статора.    ДМС предназначены для применения в безредукторных цифровых и аналоговых электроприводах и в следящих системах ограниченного угла поворота ротора, и работают совместно с цифровым контроллером или электронным транзисторным коммутатором.    ДМС выполняются в виде секторных (дуговых) зубчатых ротора и статора. На статоре расположена трехфазная силовая обмотка управления.    Возбуждение ДМС осуществляется постоянными высококоэрцитивными магнитами, выполненными из редкоземельного материала и расположенными на роторе. ДМС встроенного датчика углового положения ротора не имеют. В качестве датчика положения предпочтительно использовать индукционные первичные преобразователи и датчики угла, относящиеся к классу вращающихся трансформаторов.   ДМС выполняются только встраиваемого типа без собственных подшипников.    ДМС обладают высоким пусковым моментом при относительно низкой потребляемой мощности, малым тепловым нагревом и длительным сроком службы.   Любая из модификаций ДМС по желанию потребителя может быть выполнена с другими рабочими характеристиками или максимальным линейным напряжением управления, с изменением массо-габаритных показателей как по осевой длине, так и по внутреннему и наружному диаметрам.    ДМС могут быть по отдельному заказу снабжены соответствующими цифровыми контроллерами - блоками транзисторного управления.    Максимальное напряжение управления от контроллера на ДМС определено исходя из напряжения сети постоянного тока 27+1-3 В.   Модификации ДМС освоены в мелкосерийном (серийном) производстве и поставляются с приемкой ОТК.   Монтаж ДМС в прибор - без особенностей, с установкой на диаметральные поверхности прибора, выполненные по квалитетам точности g6, G6 или g7, G7.

Основные требования к установке в прибор:    •  допуск осевого смещения ротора относительно статора - + 0,2 мм;    •  материал вала прибора в месте установки ротора двигателя должен быть немагнитным, типа ВТ1-0 ОСТ 1.90013 или 12Х18Н9Т ГОСТ 5632;    •  коэффициент линейного расширения посадочных мест прибора - (8-16)х10-6 1/град;    •  при монтаже двигателей необходимо соблюдать осторожность: между ротором и статором имеется сила магнитного тяжения;    •  двигатели имеют на роторе и статоре резьбовые отверстия для монтажа и демонтажа изделия, для обеспечения совмещения рисок нулевого положения;    •  при установке двигателя в прибор риски нулевого положения совместить визуально, с точностью до половины ширины риски;    •  крепление двигателей в приборе должно обеспечивать стабильность выставленных положений ротора и статора двигателя в процессе эксплуатации;    •  пайку внешнего электромонтажа к платам с лепестками двигателя выполнять припоем ПОС 61 ГОСТ 21931.    •  допускаются другие способы установки двигателя в прибор при согласовании с предприятием-изготовителем.

2. Сведения по техническим характеристикам

Тактико-технические характеристики
Наименование характеристики ДМС-1 ДМС-2 ДМС-3 ДМС80 ДМС220
1 Напряжение питания постоянного тока, В 27 6(12) 24
2 Электромагнитная редукция - число пар полюсов 180 64
Пусковой / максимальный синхронизирующий моменты (МП / ММ ), Н·м 25/30 8/10 200/240 0,05/0,1 1,0/1,5
4 Сопротивление фазы, Ом, +15% 20 13,5* 10,5
5 Пусковой ток, А, не более 1,0 5,5 0,38 1,1
6 Номинальный момент, МN, Н·м 20 6 150 0,036 0,9
7 Частота вращения при линейном напряжении, В:    - номинальная, об/мин    - холостого хода, об/мин 27210 272,510 640142 181340
8 Потребляемая мощность: пусковая / максимальная, Вт 27/35 150/245 2,28/10,1 19/35,4
9 Остаточный момент сопротивления при обесточенной обмотке, % к МП, не более 12 7,4 7
10 Пульсации момента, % к МП, не более +8 +3 +1-1,5
11 Длительный перегрев обмоток при МП, оС, не более 30 105
12 Максимальная допустимая температура двигателя, оС 100 175
13 Тепловая постоянная, мин 20 25 10 25
14 Электромагнитная постоянная, мс 50 90* 0,72 4
15 Рабочие углы поворота ротора, градус +10 360 +25 +4-7
16 Тепловое сопротивление статора, оС/Вт 1,1 1,1* 13,16 5,53
17 Коэффициент противо-ЭДС, В/об/мин 2,7 0,0422 0,45
18 Постоянная МД, Н·м/√Вт 4,8 1,54 16,33 0,033 0,229
19 Коэффициент момента, Н·м/А 25 8 36,36 0,132 0,91
20 Коэффициент использования, Вт/Н·м 1,08 3,375 0,75 45,6 19
21 Масса, кг, не более      в том числе ротора 8,42,25 8,42,25 50*40 0,0650,03 0,660,17
  Примечание:                 1. * - для одного модуля статора;                2. параметры приведены для температуры окружающей среды 20оС

old.elektropribor.spb.ru

Моментные бесконтактные двигатели постоянного тока с дискретным и дискретно-аналоговым управлением по положению ротора | Гридин

Гридин В.М. Электромагнитные характеристики момент- ных бесконтактных двигателей постоянного тока. – Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э.Баумана. Серия Машиностроение, 2011, № 2, с. 75–86 .

Гридин В.М. Бесконтактные тахогенератор и моментный двигатель постоянного тока с двумя индукторами и однополу- периодной коммутацией. — Инженерный вестник, 2015, № 11, с. 14.

Гридин В.М. Способы уменьшения пульсации момента и выходного напряжения бесконтактных моментных двигателей и тахогенераторов постоянного тока. – Электричество, 2016, № 4, с. 56–61.

Конев Ю.И., Розно Я.Г., Владимиров Н.И. Проектирова- ние силовых преобразователей бесконтактных двигателей по- стоянного тока. – М.: Московский авиационный институт, 1987, 270 с.

Косулин В.Д., Михайлов Г.Б., Омельченко В.В., Путников В.В. Вентильные электродвигатели малой мощности для промышленных роботов. – Л.: Энергоатомиздат, 1988, 184 с.

Столов Л.И., Афанасьев А.Ю. Моментные двигатели постоянного тока. – М.: Энергоатомиздат, 1989, 223 с.

А.с. № 1504746 (СССР). Вентильный электродвигатель / В.М. Гридин. – БИ, 1989, № 32.

Прянишников В.А. Электроника: Курс лекций. – СПб: Корона принт, 1998, 400 с.

Gridin V.M. Vestnik MGTU im. Baumana. Ser. Mashinostroyeniye – in Russ. (Bulletin of Bauman Moscow State University. Ser. Maching-bilding), 2011, No. 2, pp. 75—86.

Gridin V.M. Inzhenernyi vestnik – in Russ. (Engineering

Bulletin), 2015, No. 11, p. 14.

Gridin V.M. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2016, No. 4, pp. 56—61.

Konev Yu.I., Rozno Ya.G., Vladimirov N.I. Proyektirovaniye silovykh preobrazovatelei beskontaktnykh dvigatelei postoyannogo toka (Design power converters of contactless DC motors). Moscow, Publ. of the Moscow Aviation Institute, 1987, 270 p.

Kosulin V.D., Mikhailov G.B., Omel’chenko V.V., Putnikov V.V. Ventil’nye elektrodvigateli maloi moshchnosti dlya promyshlennykh robotov (Volve low-power electromotors for industrial robots. Leningrad, Energoatomizdat, 1988, 184 p.

Stolov L.I., Afanas’yev A.Yu. Momentnye dvigateli postoyannogo toka (DC torque motors). Moscow, Energoatomizdat, 1989, 223 p.

A.c. No. 1504746 (SSSR). Ventil’nyi elektrodvigatel’ (Velve electromotor)/V.M. Gridin. Bulletin of inventions, 1989, No. 32.

Pryanishnikov V.A. Elektronika: Kurs lektsii (Electronics. Lecture course). St. Petersburg, Publ. «Korona print», 1998, 400 p.

etr1880.mpei.ru

Электромагнитные характеристики моментных бесконтактных двигателей постоянного тока - page 12

электромагнитный момент, а пульсация этого момента меньше, чем

у БДПТ с трехсекционной якорной обмоткой. Поэтому БДПТ с не-

симметричной четырехсекционной якорной обмоткой может быть

рекомендован для применения в качестве моментного электродвига-

теля.

Этот вывод подтверждается практикой применения моментных

БДПТ. В одном из научно-производственных объединений были раз-

работаны, испытаны и внедрены при участии автора статьи такие

малогабаритные моментные электродвигатели. Двигатель с несимме-

тричной четырехсекционной якорной обмоткой ДБ-042, как и БДПТ

с трехсекционной обмоткой, был выполнен с наружним диаметром

32 мм, длиной 9 мм, составным четырехполюсным индуктором, глад-

ким кольцевым магнитопроводом якоря и якорной обмоткой, уложен-

ной на внутренней поверхности этого магнитопровода. Немагнитный

зазор между полюсами индуктора и магнитопроводом якоря равен

2,5 мм. При испытаниях электродвигателей пульсация момента соста-

вляла примерно 8% у БДПТ с трехсекционной обмоткой и 4,5% у

БДПТ с несимметричной четырехсекционной обмоткой. Таким обра-

зом, теория и практика показывают преимущество БДПТ с несимме-

тричной четырехсекционной якорной обмоткой по сравнению с БДПТ

с трехсекционной обмоткой.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. А.С. № 127084 от 15.07.1986 г. Вентильный электродвигатель.

2. Г р и д и н В. М. Бесконтактный двигатель постоянного тока с несимметричной

четырехсекционной обмоткой // Сб. тр. Ракетно-космическая техника. Сер. 10.

– 1991. – Вып. 2.

3. Б а р а н о в М. В., Б р о д о в с к и й В. Н., З и м и н А. В., К а р ж а -

в о в Б. Н. Электрические следящие приводы с моментными управлением ис-

полнительными двигателями. – М: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006. – 240 с.

4. В о л ь д е к А. И. Электрические машины. – Л.: Энергия, 1974. – 840 с.

Статья поступила в редакцию 3.06.2010

Владимир Михайлович Гридин родился в 1940 г., окончил Московский энергети-

ческий институт в 1963 г. Канд. техн. наук, доцент кафедры “‘Электротехника и

промышленная электроника” МГТУ им. Н.Э. Баумана. Автор 45 научных работ в

области электроники.

V.M. Gridin (b. 1940) graduated from the Moscow Energy Institute in 1963. Ph. D. (Eng.),

assoc. professor of “Electrical Engineering and Industrial Electronics” department of the

Bauman Moscow State Technical University. Author of 45 publications in the field of

electronics.

86 ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2011. № 2

vestnikmach.ru