Создание новой серии моментных двигателей интенсивного использования для бесконтактного моментного привода. Моментный бесконтактный двигатель


Создание новой серии моментных двигателей интенсивного использования для бесконтактного моментного привода

полюсов и относительного диаметра машины. Изменение магнита и обмотки потребует

решения новой оптимизационной задачи. При этом следует учитывать, что серийно

выпускаемые датчики положения и скорости ВТ и ТС, специально разработанные для

двигателей ДБМ, имеют число пар полюсов (электрической редукции) 4 и 8 [5]. Таким

образом, переход в новых двигателях к иным числам полюсов требует серьезного обос-

нования.

Третьим способом повышения статической добротности моментного двигателя

можно считать увеличение относительного объема меди («медный» двигатель). Из-

вестным следствием этого способа является существенное повышение постоянной вре-

мени фаз, что видно, например, из табл. 2. Двигатель 3 «Inland Motors” вдвое превосхо-

дит двигатель ДБМ 1 по статической добротности, но имеет почти десятикратную по-

стоянную времени. Для подтверждения этого факта заводом «Машиноаппарат» были

изготовлены образцы «медного» двигателя ДБМ140 с диаметром 140 мм, массой 2,3 кг,

моментом 15,2 Нм при статической добротности 0,28 Нм/кг Вт

0,5

. Его постоянная вре-

мени оказалась 3,2 мс. Однако, повышение постоянной времени фаз вызывает нелиней-

ность (провал) механической характеристики, снижение полезной мощности на валу,

затрудняет динамическую коррекцию систем управления [11]. Таким образом, и этим

способом можно пользоваться с осторожностью.

К важным вопросам проектирования относится также выбор числа фаз. Иссле-

дования завода «Машиноаппарат» показали, что при распределенной обмотке с целым

числом пазов характеристики одного и того же двигателя с двух и трехфазной обмот-

ками совершенно одинаковы. Аналогичные зубцовые обмотки могут потребовать раз-

ной конструкции статора. Двигатели ДБМ являются преимущественно двухфазными,

что определило структуру электронного узла большинства потребителей. Двухфазными

же являются датчики ВТ и ТС. Следует, однако, отметить, что для приводов с 16 раз-

рядными микроконтроллерами (Intel, Siemens, Texas Instruments, Motorola) управление

вентильным двигателем может быть легко организовано при любом числе фаз [10, 11].

Необходимо также обратить внимание на секционность фаз. Разделение каждой

фазы двухфазных ДБМ позволяет потребителю создать пять различных схем включе-

ния обмотки, вдвое повысить против базовой схемы скорость и момент и, следователь-

но, вчетверо мощность на валу, что широко используется на практике [4]. В отличие от

этого все двигатели “Inland Motors” имеют фиксированную трехфазную схему обмотки

(без вывода нейтрали), что существенно снижает их функциональные возможности [9].

Таким образом, целесообразность секционирования фаз несомненна. Что касается

трехфазной обмотки, то, как показано в [10], ее секционирование позволит создать 25

схем включения обмотки, втрое повысить против базовой схемы скорость и момент и,

следовательно, в 9 раз мощность на валу. Такая схема уже использована заводом «Ма-

шиноаппарат» в высоковольтных двигателях 2ДБМ (на 270 В). Однако 12 различных

выводов обмотки может усложнить конструкцию статора.

Весьма важно подумать и об увеличении потребительской доступности и при-

влекательности новых двигателей ДБЕ. Большинство зарубежных компаний поставляет

не только синхронную машину в бескорпусном и корпусном исполнениях, но также

оснащают ее, по желанию потребителя, комплектом датчиков положения, скорости и

электронных узлов вентильного двигателя. Таким образом, целесообразно подумать о

создании новых датчиков и усилителей линейного типа или с ШИМ. При этом, вероят-

но, можно ориентироваться на три типа вентильных двигателей: с дискретным управ-

лением на базе стандартных микросхем, например, типа МС33035 («Motorola»), с не-

прерывным управлением от редуктосинов и линейных усилителей мощности [2], с не-

прерывным управлением на базе 16 разрядных микроконтроллеров [10,11].

www.researchgate.net

Моментный вентильный электродвигатель

 

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

«1)995218

161) Дополнительное к авт. саид-ву (22) Заявлено 090981 (21) 3336216/24-07 с присоединением заявки ¹ (23) Приоритет.

Р )М К з

Н 02 К 29/02

Государствеииый комитет

СССР ио делам изобретеиий и открытий

Опубликовано 07.0283, Бюллетень №; 5 (Я3)УДК 621.313.13..014 ° 2: 621.382 (088.8) .Дата опубликования описания 07.0?.83 (72) Автор изобретения

A.Ã. Микеров (71) Заявитель (54) МОМЕНТНЫЙ BEHTHJlbHblA ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям с бесконтактной коммутацией, осуществляемой с помощью полупроводниковых приборов, и предназначено для использования, преимущественно в электрических машинах, работающих в качестве моментных двигателей приводов следящих систем и систем стабилизации объектов различного назначения.

Известен моментный вентильный электродвигатель (ВД), содержащий синхронную машину, датчик положения ротора (ДПР) и электронный коммутатор, в котором коммутация обмоток якоря осуществляется дискретно по сигналам

ДПР-с дросселями насыщения (1) .

Недостатком такого моментного дви гателя является пульсация вращаюцего момента от угла поворота ротора, вызванная дискретностью коммутации обмоток якоря.

Известен также бесконтактный моментный ВД, в котором с целью уменьшения пульсации вращающего момента с ротором синхронного двигателя связан специальный, однофазный электромеханический корректор (2).

Недостатками этого устройства являются сложность и большой вес, вызванные наличием дополнительной электрической машины — электромеханического корректора.

Наиболее близким к предлагаемому является бесконтактный моментный ВД с непрерывной коммутацией (3).

Известный моментный ВД содержит синхронную машину с постоянныки магнитами на роторе и обмотку. якоря, секции которой расположенные на статоре подключены к выходам усилителей мощности, входы которых соединены с выходом синусно-косинусного датчика положения ротора, выполненньж, напри- мер, в виде вращающегося синусно-косинусного трансформатора с фаэочувствительными выпрямителями на-(выходах. цепь питания связана с источйиком управляющего напряжения.

Недостатком известного моментного

ВД является непостоянство (пульсация) вращающего момента по углу поворота ротора. Как известно, в бесконтактном двигателе постоянного тока с непрерывной коммутацией (управлением) вращающееся магнитное поле статора теоретически является круговык, т.е. в таком двигателе отсутствуют пульса995218 ция вращающего момента за счет дискретной коммутацией обмоток якоря. 1ем не менее практически в таком двигателе пульсация вращающего момента по углу поворота имеет место вследствие следующих факторов: погрешности ДПР 5 (отклонения выходных напряжений от тригонометрических зависимостей), нелинейности и неидентичности характеристик усилителей мощности, неидеаль- ности расположения обмоток, формы ста- 1() тора и ротора синхронного двигателя, разброса параметров магнитов ротора„ неоднородности магнитной цепи ротора и т.ц. Пульсация вращающего момента

М по углу поворота 9 имеет периоди- 15 ческий характер, причем во многих случаях первая гармоника М пульсации момента имеет период ла, расположенные в поле ротора 2 перпейдикулярно друг относительно друга, синусно-косинусный потенциометр, индуктивный датчик.и т.д. В частности, моментный двигатель (фиг.2), в котором в качестве ДПР 7 использован синусно-косинусный вращакщийся трансформатор, ротор 16 которого механически соединен с ротором 2 синхронного двигателя 1, обмотка 17 возбуждения подключена к выходу усилителя

15, а вторичные синусная 18 и коси-. нусная 19 обмотки соединены с выходами 9 и 1.0 ДПР 7 через фазочувствительные выпрямители 20 и 21, Могут быть использованы и любые другие ДПР, обеспечивающие на своих выходах сигналы, изменякщиеся по законам синуса и косинуса угла поворота ротора двигателя с периодом g «360 0(град.) °

Р

При этом могут быть применены ДПР с выходом на постоянном и переменном токе. В первом случае (фиг. 2) в качестве сумматора 13 использован, например, операционный усилитель 22 по схеме суммирующего усилителя с инвертирукщим 23 и неинвертирукщим 24 входами, на выходе которого .установлен переменный резистор 25, в цепи обратной связи резистор 26, а в цепях входов резисторы 27.и 28. В данном слу.чае источник 8 управляющего напряже-. ния имеет выход по постоянному току, а элемент 14 сравнения выполнен, например.в виде модулятора с двумя входами. Переменные резисторы 11 и 12, включенные на входе 24 операционного усилителя 22 являются делителями напряжения Ц. и u„

При использовании выходоз ДПР 7 по переменному току (фиг. 3) сумматор

13 и элемент 14 сравнения могут быть выполнены,например,на резисторах 29-.

3„?.

Бесконтактный моментный двигатель (фиг. 1) работает следукщим образом.

При подаче сигнала U от источника 8 управлякщего напряжения на вход ,ППР 7 поступит напряжение (град)

Р

20 где Р— число пар полюсов синхронной машины.

Цель изобретения — уменьшение пуль»сации вращакщего момента двигателя путем компенсации гармоники пульсации, соответствукщей числу пар полюсов синхронного двигателя (гармоники с номером P) .

Поставленная цель достигается тем, что моментный ВД,,содержащий синхрон ную машину с обмоткой якоря, секцин которой подключены к выходам усилите лей мощности; входы. которых соединены с выходом синусно-косинусного дат чика положения ротора двигателя,, и источник управляющего напряжения, до полнитеяьно снабжен усилителем, эле ментом сравнения, сумматором и двумя делителями напряжения, входы которых подсоединены к выходам синусно-коси- 40 нусного датчика положения ротора, а выходы — к входам сумматора, причем выходы сумматора и источника управляющего напряжения подключены к входам элемента сравнения, выход которо- 45 го через усилитель соединен с цепью питания датчика положения ротора.

На фиг. l представлена функциональная схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 — вариант выполнения устрой.5О ства с суммированием сигналов-посто янного .тока; на фиг. 3 — вариант исполнения предлагаемого устройства с суммированием сигналов переменного тока.

Бесконтактный моментный ВД содержит синхронную машину 1 с постоянными магнитами на роторе 2 и секциями 3 и

4 обмотки якоря, расположенныки на статоре под углом 90 эл. град. друг 60 относительно друга и подключенньаки к выходам усилителей мощности 5 и 6;

ДПР 7 и источник 8 управлякщего напряжения. Синхронная машина 1 механически связана с синусно-косинусным датчиком положения ротора (ДПР)7.

Синусный выход 9 ДПР 7 подключен к входу усилителя мощности 5, а косинусный выход 10 — к входу усилителя 6 мощности. Двигатель дополнительно снабжен двумя делителями ll и 12 напряжения, сумматором 13, элементом

12 сравнения и усилителем 15, Синусный 9 и косинусный 10 выходы ДПР 7 через делители ll и 12 напряжения сое динены с входами сумматора 13, выход которого подключен к входу элемента

14 сравнения, Источник 8 управлякщеро напряжения подключен к другому входу элемента 14 сравнения, выход которого через усилитель 15 соединен с входом ДПР 7. В качестве ДПР 7 могут применяться, например два датчика Хол5

9952 l 8

e1=arctQ К =Ф,j(8}

) к

13Кэ (="о" ч() ч. (9} где

Как видно из таблицы применение предлагаемого устройства по сравнению с известным позволяет более чем вдвое снизить пульсацию вращающего момента.

Следовательно, при использовании,предлагаемого мбментного двигателя в сле дящей системе или системе, угловой стабилизации повышается точность этой системы, так как моментная ошибка за счет пульсации момента понизится более чем в 2 раза. Кроме того, в безредукторных системах угловой стабилизации повышается частота пульсации вращающего момента (после компенсации гармоники с номером Р остаются высшие гармоники), так как известно, что беэредукторные системы стабилизации лучше фильтруют высокочастотные возь, щения, чем низкочастотные.

US=K„U„=K„(UM-Ux)i (4) где Ку — коэффициент усиления усилителя 15.

При этом сигналы на выходах 9 и

10 ДПР 7 будут соответственно равны 5

О = () чк р (}

v Кэо cmp где Ke — коэффицйент передачи (трансформации) ДРП 7;.

P — число пар полюсов синхронного двигателя 1, равное числу пар полюсов ДПР 7.

Сигнал на выходе сумматора 13 равен

СОс+ К 0((сЬ1 PM KKCOSPM) ()

I где К и К вЂ” коэффициенты передачи о к делителей 11 и 12 напряжения соответственно (с учетом сумматора 20

13) .

Выражение (3) можно с учетом известных законов тригонометрии представить в виде Э)(ньяи (Ф+ф„), (4} 25 к -.4к..к „Ф„=

Тогда, с учетом (1) полУчим зь

4+K> К 2()

Вращающий момент двигателя, как известно, равен

"м.0в, где К - коэффициент передачи двига- З5

М теля по моменту.

При наличии пульсации вращакщего .момента это выражение примет вид hh-. оР+ " И +@)3()qi ((} 40 где К = ---- — коэффициент передачи

Мо

В двигателя по среднему вращакицему моменту;

К= - относительная пульса- 45 ция вращающего момента.

Выражение (6) получено с учетом только первой гармоники пульсации момента с периодом Р, которая, как 50 отмечалось выше, вносит наибольшую долю в общую пульсацию.

Подставляя выражение (5) в (6), получим вращакщий момент предлагаемого двйгателя . 55 о% И+сГЬ кр(Ч+ф)) ()„(7}. (+ ФэК Ыпрйф„) .

Если выбрать коэффициенты передачи делителей ll н 12 из условий то,как видно из (7), вращающий момент предлагаемого двигателя не будет зависеть от угла поворота

Выполнение условий (8),достигает" ся подбором делителей ll и 12 напряжения. При необходимости изменения знака (коэффициенты K y и К k могут быть отрицательными) делители 11 и 12 напряжений (фиг. 2) могут быть подключены к инвертирующему входу 23 операционного усилителя 22, либо же -могут быть соответствующим образом подобраны фазы несущей частоты сигналов О и () „(фиг . 3) ..

Внедрение изобретения уменьшает пульсацию вращающего момента эа счет компенсации гармоники пульсации момента за счет компенсации гармЬники пульсации момента с номером P.

В таблице приведены результаты экспериментальных исследований макета моментного двигателя, выполненного на двухфазном 16 полюсном моментном двигателе типа ДИВ-2,5-2 с постоянными магнитами на роторе и гладким статором (пусковой момент двигателя

2,5 Нм при напряжении "27 В). ДвигаГтель испытывают по схеме фиг.- 2 с ДПР на базе бесконтактного вращакщегося трансформатора типа 2,5 SBT. Измерения проводят при среднем вращающем моменте по валу двигателя 0,4 Нм при угле поворота 0 — 360

995218 » 1» » ч ° е

Предлагаемое ус тройс тв о

Параметр

Прототип

Относительная пульсация

Максимальное значение

12,6

5,2

Средне, квадратичное значение

7,2

3,2 Номер низшей гармоники пульсации

20

Формула изобретения

Моментный вентильный электродвига,тель, содержащий синхронную машину с обМоткой якоря, секции которой подключены к выходам усилителей мощности, 25 входы которых соединены с выходом синусно-косинусного датчика положения ротора двигателя, и источник управляницего напряжения, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью уменьше- Зп ния пульсации вращающего момента двигателя, он дополнительно снабжен усилителем, элементом сравнения, сумма-. тором и двумя делителями напряжения, входы которых подсоединены к выходам 35 датчика положения ротора, а выходы ко входам суаееатора, причем выходы сумматора и источника управляющего напряжения подключены к входам элемента сравнения, выход которого через усилитель соединен с цепью питания датчика положения ротора.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Овчинников И.Е. и Лебедев Н.И.

Бесконтактные двигатели постоянного тока, Л., Наука, 1979, с. 2592бО.

2.Авторское свидетельство СССР

9 754592, кл. Н 02 К 29/02, 1979.

3. Столов Л.И., Зыков Б.Н. Авиационные моментные двигатели. N. Машиностроение, 1979, с. 58-бО.

995218

Составитель A. Санталов

Техред М, Костик Коррек тор Л. Бокшан

Редактор Н. Ковалева

Тираж 685 Подпис ное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам издбретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Заказ 665/40

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

      

www.findpatent.ru

Управление бесконтактными моментными двигателями

АктуальностьСтоимостьПродолжительностьГруппаНачало занятий
Идёт набор
20000 руб
59 часов
от 6 до 8 человек
По мере формирования группы
  Записаться на курс

Основной задачей курса является приобретение теоретических знаний и практических навыков по управлению синхронными двигателями с постоянными магнитами на роторе, используемыми в приложениях, требующих высоких значений момента/масса (например – в бортовых системах).

Рассматриваются две основные системы самосинхронизации – вентильный двигатель и бесконтактный двигатель постоянного тока. Кроме того, изучаются принципы и схемы векторного управления синхронным двигателем.

Объем практических занятий составляет около 50 % всего учебного времени образовательной программы. 

Следующие модули курса могут быть заказаны отдельно:

  • Вентильные двигатели (темы 1,2) – 16 часов
  • Бесконтактные двигатели постоянного тока (темы 1,3) – 16 часов
  • Векторное управление синхронными двигателями  (темы 4,5)– 13 часов

Категория слушателей – высшее техническое образование по направлениям: электроэнергетика и электротехника, мехатроника и робототехника, управление в технических системах и т.п.; инженер-программист, инженер-электронщик, инженер отдела электропривода, главный инженер проекта, научный сотрудник.

Форма обучения – с отрывом от работы

Учебный план

№ п/п Наименование разделов Всего часов В том числе Лекции Практические и лабораторные занятия Самостоятельное изучение Проверка знаний

1

Основы электромеханики. Основные законы электромеханики. Вращающееся магнитное поле. Принцип действия синхронного двигателя. Параметры моментных двигателей. Векторная диаграмма синхронного двигателя.

 

8

 

6

 

2

 

 

2

Вентильный двигатель. Принцип действия. Датчики положения ротора. Основные характеристики. Пример микропроцессорной реализации.

 

8

 

3

 

4

 

1

3

Бесконтактный двигатель постоянного тока. Принцип действия. Датчики положения ротора. Основные характеристики. Пример микропроцессорной реализации.

 

8

 

3

 

4

 

1

4

Векторное управление бесконтактным моментным двигателем. Координатные преобразования. Структура системы векторного управления. Источники пульсаций момента.

 

4

 

3

 

1

 

 

5

Математическое описание и моделирование системы векторного управления синхронным двигателем.Математическое описание синхронного двигателя. Моделирование системы векторного управления. Моделирование электропривода с синхронным двигателем.

8

3

4

 

1

6

Ослабление поля  синхронного двигателя с постоянными магнитами

 

4

 

2

 

2

 

 

7

 

Методы повышения КПД и точности автономного следящего электропривода. Методы компенсации перекрестных связей. Измерение скорости вращения по информации от датчика положения ротора.

 

11

 

5

 

6

 

 

8

Коммутация токов синхронной машины. Автономный инвертор напряжения. Драйверы силовых ключей. ШИМ. Методы сглаживания высших гармоник тока.

 

8

 

5

 

3

 

 

 

Итого

59

30

26

 

3

 

Итоговая аттестация

зачет

Контактная информация

Запись на курс

www.eltech.ru

Магнитоэлектрический моментный двигатель

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения - увеличение удельного момента. Магнитоэлектрический моментный двигатель содержит немагнитные подшипниковые щиты 1, наружный 2 и внутрейний 4 кольцевые магнитоводы, соответственно их зубцы 10 и 3, внешнюю 5 и внутреннюю 12 кольцевые обмотки возбуждения, размещенные в П-образньгх кольцевых магнитопроводах 6 и 13, тороидальный магнитопровод 9 статора с обмоткой якоря 7, немагнитные L-образные сегменты 8, которые разделяют внутренний кольцевой магнитопровод 4 на отстоящую 17 и прилегающую 18 части. Кольцевой постоянный магнит 16 установлен на немагнитном валу 15. Двигатель размещен в магнитопроводящем корпусе 14. Организация большого числа полезных путей для машинного потока увеличивает его величину в рабочем заторе и при фиксированных значениях ампервитков обмотки возбуждения и размеров постоянного магнита приводит к увеличению удельного момента двигателя. 3 ил. г л

СОЮЗ СОВЕтСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУбЛИК (51) 5 Н 02 К 26/00

ГОСУДИ СтВЕННЕ НОМИтЕт

ПРИ fHHT СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4672755/07 (22) 03.04.89 (46) 15.04.91. Бюл. К- 14 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт электромашиностроения (72) В.С.Березин и P.Ê.Åâñååâ (53) 621.313(088.8) (56) Столов Л.И. и др. Авиационные моментные двигатели. М-.: Машиностроение, 1979, с.62, рис.3.6.

Паластин Л.М. Синхронные машины автономных источников питания. М.:

Энергия, 1980, с.82, рис.5-6.

Авторское свидетельство СССР

Р 1539914, кл. Н 02 К 26/00, 1988. (54) МАГНИТОЭЛЕКТРИЧЕСКИЙ МОМЕНТНЦЙ

ДВИГАТЕЛЬ (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения — увеличение удельного момента. Магнитоэлектрический моментный двигатель соИзобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным моментным электрическим двигателям.

Такие двигатели широко используются . в качестве исполнительных органов в современных роботехнических системах и автономных электроприводах.

Цель изобретения — увеличение удельного момента двигателя.

На фиг. 1 представлен предлагаемый двигатель, продольный разрез; на фиг. 2 представлен поперечный разрез левой стороны двигателя с путями .маг„,Я0„„1642 57 А 1 держит немагнитные подшипниковые щиты 1, наружный 2 и внутренний 4 кольцевые магнитоводы, соответственно их зубцы 10 и 3, внешнюю 5 и внутреннюю

12 кольцевые обмотки возбуждения, размещенные в П-образных кольцевых магнитопроводах 6 и 13, тороидальный магнитопровод 9 статора с обмоткой якоря

7, немагнитные I. — îáðàçíûå сегменты 8, которые разделяют внутренний кольцевой магнитопровод 4 на отстоящую 17 и прилегающую 18 части. Кольцевой постоянный магнит 16 установлен на не» магнитном валу 15. Двигатель размещен в магнитопроводящем корпусе 14. Организация большого числа полезных путей для машинного потока увеличивает его величину в рабочем заторе и при фиксированных значениях ампервитков обмотки возбуждения и размеров постоянного магнита приводит к увеличению удельного момента двигателя. 3 ил. нитного потока; на фиг. 3 представлен поперечный разрез правой стороны двигателя с путями магнитного потока.

Магнитоэлектрический моментный двигатель содержит немагнитный подшипниковый щит 1, наружный кольцевой магнитопровод 2 диска ротора, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора, внешнюю кольцевую обмотку возбуждения 5, П-образный кольцевой магнитопровод 6, внешней кольцевой обмотки возбуждения

15, обмотки якоря 7 (кольцевого ти1642557 па), немагнитный L-образный сегмент

8, тороидальный магнитопровод 9 статора, зубец 10 наружного кольцевого магнитопровода 2 диска ротора, немагнитный диск 11 ротора, внутреннюю кольцевую обмотку возбуждения 12, второй П-образный кольцевой магнитопровод 13 внутренней кольцевой обмотки возбуждения 12, магнитопро-, водящий корпус 14, немагнитный вал

15, кольцевой постоянный магнит 16, отстоящую часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора, прилегающую часть 18 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора.

Немагнитный вал 15 с подшипником устанавливается в левом немагнитном подшипниковом щите 1.

Далее на немагнитный вал 15 на

;шпонке крепится немагнитный левый диск 11 ротора, в который запрессованы наружный кольцевой магнитопро1вод 2 с зубцами 10, внутренний кольцевой магнитопровод 4 с зубцами .3 и немагнитными Ь-образными сегментами

8, после чего эапрессовывается кольцевой постоянный магнит 16.

Затем собираем статор, состоящий .из тороидального магнитопровода 9, обмотки якоря 7. На внутренней сто( роне статора неподвижно закрепляют внутреннюю кольцевую обмотку возбуждения 12 со вторым П-образным кольцевым магнитопроводом 13, а на внешней стороне статора устанавливают внешнюю кольцевую обмотку воз-! буждения 5 со своим П-образным магнитопроводом 6, который позволяет собранный статор с кольцевыми обмотками возбуждения 5 и 12 укрепить в магнитопроводящем корпусе 14.

Собранный статор с обмотками воз" буждения 5 и 12 и корпусом фиксируется за счет посадки на левом подшипниковом щите 1, закрепляется на нем и контролируется величина торцового рабочего зазора и зазора между наружной поверхностью кольцевого постоянного магнита 16 и поверхностью второго П-образного кольцевого магнитопровода 13 внутренней кольцевой, 1 обмотки возбуждения 12.

Далее на немагнитный вал 15 на шпонке крепится правый немагнитный диск 11 ротора, в котором запрессованы части аналогичные левому диску и фиксируется стопорным кольцом.

Положение противоположных зубцов правого и левого дисков ротора определяется смещением шпоночных канавок дисков. Торцовые рабочие зазоры строго контролируются, а их симметрия и величина определяются допусками на осевые размеры статора и дисков ротора. После проверки правильности установки дисков ротора относительно статора закрепляют на магнитопроводящем корпусе 4 правый подшипниковый щит 1 с подшипником и заканчивают сборку двигателя.

Принцип действия предложенного магнитоэлектрического моментного двигателя заключается в следующем.

Кольцевой постоянный магнит 16 и внутренняя кольцевая обмотка воз20 буждения .12 создают основной магнитный поток, который замыкается двумя путями.

Первый путь: полюс (И) кольцевого постоянного магнита 16, внутренний

25 кольцевой магнитопровод 4 левого диска ротора, отстоящая часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска ротора, торцовый рабочий зазор, зубцовая часть и спинка тороидального магнитопровода 9 статора, зубцы статора, торцовый рабочий зазор, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска, отстоящая часть 17 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска, внутренний кольцевой магнитопровод

4 правого диска, полюс ($) кольцево40 го постоянного магнита 16.

Второй путь: левый торец второго

П-образного кольцевого магнитопровода 13 внутренней кольцевой обмотки возбужления 12, торцовый зазор, при45 легающая часть 18 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 диска ротора, зубец 3 внутреннего кольцевого маг, нитопровода и левого диска, торцовый зазор, зубцовая часть и спинка тороидального магнитопровода 9 статора, зубцы -статора, торцовый зазор, зубец 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска ротора, прилегающая часть 18 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 правого диска, торцовый зазор, правый торец второго И-образного кольцевого магнитопровода 13 внутренней кольцевой обмотки возбуждения 12.

1642557

Магнитный поток, создаваемый внешней кольцевой обмоткой возбуждения 5, можно рассматривать состоящим из двух частичных потоков. !

Первая часть потока проходит следующим путем: правый торец П-образного кольцевого магнитопровода 6 внешней кольцевой обмотки возбуждения 5, торцовый зазор, наружный кольцевой магнитопровод 2 правого диска ротора, зубец 10 правого диска ротора, торцовый зазор, зубец и спинка тороидального магнитопровода 9 статора, зубец магнитопровода 9, торцовый зазор, зубец 10 левого диска ротора, наружный кольцевой магнитопровод 2 левого диска, торцовый зазор, левый торец П-образного кольцевого магнитопровода 6.

Вторая часть потока идет следующим путем: правая часть магнитопроводящего корпуса 14, радиальный зазор, наружный кольцевой магнитопровод 2 правого диска ротора, зубец 10, торцовый зазор, зубцы, спинка и зубцы тороидального магнитопровода 9, торцовый зазор, зубец 10 левого диска, наружный кольцевой магнитопровод 2 левого диска, радиальный зазор, левая часть магнитопроводящего корпуса 14.

Наличие большого числа полезных путей повьппает проводимость магнитного потока и увеличивает величину и интенсивность в рабочем зазоре полезного магнитного потока при фиксированных значениях ампервитков обмотки возбуждения и размеров постоянного магнита, что обеспечивает достижение высокого удельного момента в двигателе.

Зубцы 3 и 10 кольцевых магнитопроводов 2 и 4 левого и правого дисков ротора одной полярности возбуж« даются так.же как и в прототипе разными обмотками возбуждения. Например, как показано на фиг.1 полюс И зубца 3 внутреннего кольцевого магнитопровода 4 левого диска возбуждается внутренней кольцевой обмоткой возбуждения 12 и кольцевым по- . стоянным магнитом 16, а полюс Х зубца 10 наружного кольцевого магнитопровода 2 правого диска возбуждается внешней кольцевой обмоткой возбуж. дения 5. Аналогично возбуждаются одноименные полюса другой полярности.

40

Полюса одной полярности каждого диска ротора (как в прототипе) в магнитном отношении замкнуты между собой кольцевыми магнитопроводами

2и4 °

Пути магнитного потока с разделением по наружному и внутренним кольцевым магнитопроводам 2 и 4 и их зубцам 3 и 10 левого и правого дисков ротора приведены на фиг.t-3.

Под зубцами 3 и 10 внутреннего 4 и наружного 2 магнитопроводов левого и правого дисков ротора магнитные потоки будут максимальны, а в зонах, где отсутствуют зубцы-потоки, минимальны.

Как и в прототипе, в образовании электромагнитного момента участвуют обе торцовые стороны катушек обмотки якоря 7. Кроме того, в предлагаемом,техническом решении эа счет использования кольцевого постоянного магнита 16 активный вес двигателя увеличивается íà 10Х, полезный магнитный поток увеличивается в 1,5 раза, происходит увеличение удельного момента до 4 нм/кг (достигнуто на макетном образце) при суммарном

30 моменте М = 40 Нм. Применение предлагаемого технического решения позволяет также повысить надежность работы момента двигателя за счет того, что работоспособность двигателя сохраняется даже при неисправности (обрыве витков) двух обмоток возбуждения, Простота сборки двигателя обеспечивается за счет независимой сборки бсновных узлов: левого и правого дисков ротора, подшипниковых щитов и статора .с обмотками возбуждения, связанных между собой через вал и корпус.

Кольцевые обмотки возбуждения выполнены в виде катушек и технологически просто изготавливаются и устанавливаются на статор и корпус.

Длинная конструктивная схема моментного двигателя позволяет выполнять .

50 многомодульные варианты двигателей, когда число статоров больше одного.

Наличие двух обмоток возбуждения (продольной и поперечной) позволяет данный моментный двигатель использовать в режиме вентильного двигателя (при наличии датчика положе-. ния ротора) при уменьшении значения пульсаций момента эа счет применения второй квадратурной обмотки воэбуж1 642557 дения для компенсации провалов момента.

Предлагаемый моментный двигатель расширяет возможности применения электрических машин не только в качестве моментных низкоскоростных вентильных двигателей, но и испольэовать их в качестве автономных систем питания с выходным напряжением управляемым, как по амплитуде, так и по фазе.

Формула изобретения

Иагнитоэлектрический моментный двигатель, содержащий статор с тороидальнъак магнитопроводом и кольцевой обмоткой, закрепленный неподвижно На корпусе, ротор дискового типа, кольцевые обмотки возбуждениявнешняя с П-образным кольцевым магнитопроводом и внутренняя, диски ротора, состоящие из зубчатой, а также внутренней и внешней кольцевых частей, разделенных немагнитным диском, закрепленным на немагнитном валу, о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с целью увейиченйя удельного момента, s него дополнительно введены второй П-образный магнитопровод внутренней кольцевой обмотки возбуждения, кольцевой аксиально намагниченный постоянный магнит, установленный с зазором относительно. второго П-образного магнитопровода и L-образные немагнитные сегменты, при этом торцовые части второго П-образного магнитопровода размещены напротив внутренней части кольцевого магнитопровода ротора и отделены от них торцовыми рабочимй зазорами, L-образные немагнитные сегменты расположены во внутренней части кольцевого магнитопровода ротора, при этом горизонтальные части указанных сегментов выходят на торцовую поверхность дискового ротора и обращены к воздушному зазору между вторым П-образным магнитопроводом и постоянным магнитом, причем постоянный магнит, внутренняя и внешняя кольцевая части магнитопроводов дисков ротора через иемагнитные диски жестко закреплены на немагнитном валу, а торцовые части П-образного,магнитопровода наружной кольцевой обмотки возбуж25, дения размещены через торцовые ра-, ° { бочие зазоры напротив торцовых частей наружных кольцевыхмагнитопроводов ротора, цилиндрические части которых через радиальный зазор обращены к магнитопроводящему корпусу, при этом зазор между постоянным магнитом и вторым П-образнж магнитопроводом превышает .торцовый рабочий зазор двигателя.

1642557 б А

1642557

Составитель В.Никаноров

Техред С.Мигунова Корректор T.Палий

Редактор В.Фельдман

Заказ 1434 Тирая 329 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, E-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ултород, ул. Гагарина, 101

      

www.findpatent.ru

Бесконтактные тахогенератор и моментный двигатель постоянного тока с двумя индукторами и однополупериодной коммутацией

Содержание. Предисловие...5 Введение...7

3 Содержание Предисловие...5 Введение...7 I. Электромагнитный момент и электромагнитное усилие электрических машин вращательного и поступательного движения. 1. Общее выражение для момента и силы. 14 2.

Подробнее

Лабораторная работа 5.3

Лабораторная работа 5.3 ИССЛЕДОВАНИЕ ДВУХПОЛУПЕРИОДНОГО ВЫПРЯМИТЕЛЯ 5.3.1. Выпрямители Выпрямители служат для преобразования переменного напряжения питающей сети в постоянное. Основное назначение выпрямителя

Подробнее

Четыре закона электромеханики

Четыре закона электромеханики Содержание: 1. Общие сведения 1.1. Преобразование энергии связано с вращающимися магнитными полями 1.2. Для обеспечения непрерывного преобразования энергии необходимо, чтобы

Подробнее

Электродвигатель серии NYS

Электродвигатель серии NYS 3.2.1 Общие сведения об электродвигателе серии NYS 3.2.1.1 Электродвигатель NYS представляет собой вентильный электродвигатель переменного тока с возбуждением от постоянных магнитов,

Подробнее

Оглавление. Введение 3

Оглавление Введение 3 Глава!. Основы электростатики 6 1.1. Строение вещества 6 1.2. Электрические заряды. Закон Кулона. Электрическое поле. Принцип суперпозиции 10 1.3. Проводники и диэлектрики в электрическом

Подробнее

УДК А. В. Беспалов

вестник Югорского государственного университета 2009 г. Выпуск 2 (1). С. 5 9 МОДЕЛИРОВАНИЕ АСИНХРОННОГО ДВИГАТЕЛЯ С УЧЕТОМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫХ ВИБРОВОЗМУЩАЮЩИХ СИЛ А. В. Беспалов УДК 621.1 Электрическая машина

Подробнее

КОНТРОЛЬНАЯ ЛАМПА ГЕНЕРАТОРА

КОНТРОЛЬНАЯ ЛАМПА ГЕНЕРАТОРА «Что означает красная лампочка с изображением аккумулятора, загорающаяся на приборной панели моего автомобиля?» В общем случае это значит, что напряжение на выходе генератора

Подробнее

Лекция 7 ВЫПРЯМИТЕЛИ

Лекция 7 ВЫПРЯМИТЕЛИ План 1. Источники вторичного электропитания 2. Однополупериодный выпрямитель 3. Двухполупериодные выпрямители 4. Трехфазные выпрямители 67 1. Источники вторичного электропитания Источники

Подробнее

Представляет Титаренко Д.Н.

1 Тема 6. Двигатели Отто. Классификация систем зажигания. 0,5 часа. 6.3. Бесконтактные системы зажигания с генератором импульсов и транзисторным коммутатором 6.4. Электронные системы с управлением накоплением

Подробнее

1. Назначение и устройство выпрямителей

Тема 16. Выпрямители 1. Назначение и устройство выпрямителей Выпрямители это устройства, служащие для преобразования переменного тока в постоянный. На рис. 1 представлена структурная схема выпрямителя,

Подробнее

И. Е. ОВЧИННИКОВ, А. В. ЕГОРОВ

9 УДК 6-89 И. Е. ОВЧИННИКОВ, А. В. ЕГОРОВ МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ ВЕНТИЛЬНОГО ДВИГАТЕЛЯ ПОВОРОТНОЙ ПЛАТФОРМЫ ТЕЛЕСКОПА Предложена математическая модель дискового вентильного двигателя поворотной платформы

Подробнее

Коммутатор ИМ Нагрузка. Рисунок 1 - Структурная схема ВИМ

Математическое моделирование системы ДВС вентильный стартер генератор д.т.н., проф., Долбилин Е.В., аспирант, Марков В. В., к.т.н., докторант, Нгуен Куанг Тхиеу, д.т.н., проф., Овсянников Е.М., аспирант,

Подробнее

Выпрямители синусоидального тока

1 Лекции профессора Полевского В.И. Выпрямители синусоидального тока Вольтамперная характеристика электропреобразовательного диода На рис. 1.1. представлена вольтамперная характеристика (ВАХ) электропреобразовательного

Подробнее

Лекция 12 ИНВЕРТОРЫ. План

5 Лекция 2 ИНВЕРТОРЫ План. Введение 2. Двухтактный инвертор 3. Мостовой инвертор 4. Способы формирования напряжения синусоидальной формы 5. Трехфазные инверторы 6. Выводы. Введение Инверторы устройства,

Подробнее

Лекция 8 ВЫПРЯМИТЕЛИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) План

75 Лекция 8 ВЫПРЯМИТЕЛИ (ПРОДОЛЖЕНИЕ) План 1. Введение 2. Однополупериодный управляемый выпрямитель 3. Двухполупериодные управляемые выпрямители 4. Сглаживающие фильтры 5. Потери и КПД выпрямителей 6.

Подробнее

ОП 05 Электротехника и основы электроники

УПРАВЛЕНИЕ ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ ЛИПЕЦКОЙ ОБЛАСТИ ГОСУДАРСТВЕННОЕ ОБЛАСТНОЕ АВТОНОМНОЕ ПРОФЕССИОНАЛЬНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ «ЛИПЕЦКИЙ МЕТАЛЛУРГИЧЕСКИЙ КОЛЛЕДЖ» УТВЕРЖДАЮ Директор ГОАПОУ «Липецкий

Подробнее

Изучение магнитного поля на оси соленоида

Лабораторная работа 3 Изучение магнитного поля на оси соленоида Цель работы. Исследование распределения индукции магнитного поля вдоль оси соленоида. Приборы и оборудование. Генератор синусоидального тока,

Подробнее

Методы анализа электрических машин

Методы анализа электрических машин Основы Метода зубцовых контуров МЗК схема замещения МЗК токи и потоки МЗК преобразование энергии в ЭМ Гармонический анализ МДС и магнитное поле Гармонический анализ ЭДС

Подробнее

3 d. При таком подключении нагрузки

УДК: 61.14.57 В.Л. Соседка, канд. техн. наук, Р.А. Мазур (Украина, Днепропетровск, Национальный горный университет) СПОСОБ ШИРОТНО-ИМПУЛЬСНОГО УПРАВЛЕНИЯ СИЛОВЫМИ КЛЮЧАМИ АВТОНОМНОГО ИНВЕРТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Подробнее

МГТУ им. Н.Э. Баумана

МГТУ им. Н.Э. Баумана 1 Л.И. Баландина, Т.В. Бородина, Ю.В. Герасимов, Н.В. Герасимов, М.Ю. Докукин ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ИНДУКЦИЯ. ВЗАИМНАЯ ИНДУКЦИЯ Методические указания к лабораторной работе Э-1Б по курсу

Подробнее

Исследование однофазных выпрямителей

63. Исследование однофазных выпрямителей Цель работы:. Изучение устройства и принципа работы однофазных выпрямителей. 2. Определение внешних характеристик выпрямителей. Требуемое оборудование: Модульный

Подробнее

Синхронные электрические машины

1 Синхронные электрические машины Общие сведения и элементы конструкции Лекции профессора Полевского В.И. Синхронными машинами называются электрические машины переменного тока, у которых магнитное поле,

Подробнее

СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАШИНАМ

CÐÅÄÍÅÅ ÏÐÎÔÅÑÑÈÎÍÀËÜÍÎÅ ÎÁÐÀÇÎÂÀÍÈÅ М. М. КАЦМАН СБОРНИК ЗАДАЧ ПО ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ МАШИНАМ Рекомендовано Федеральным государственным автономным учреждением «Федеральный институт развития образования» (ФГАУ

Подробнее

Робототехника RAR1300

Робототехника RAR1300 Sergei Pavlov TTÜ Virumaa Kolledž 1 Бесконтактные двигатели постоянного тока 2 1 В настоящее время в связи с развитием силовой полупроводниковой электроники появились и начали получать

Подробнее

Электрические машины

Согласно учебному плану направления 241000.62 (18.03.02) «Энерго- и ресурсосберегающие процессы в химической технологии, нефтехимии и биотехнологии», профиль «Охрана окружающей среды и рациональное использование

Подробнее

"ЭЛЕКТРОТЕХНИКА И ЭЛЕКТРОНИКА"

МИНИСТЕРСТВО ОБРЗОВНИЯ И НУКИ РФ ФЕДЕРЛЬНОЕ ГОСУДРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРЗОВТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНЛЬНОГО ОБРЗОВНИЯ УФИМСКИЙ ГОСУДРСТВЕННЫЙ ВИЦИОННЫЙ ТЕХНИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ КОМПЛЕКТ ТТЕСТЦИОННЫХ

Подробнее

idt sin tdt 0,32I T R R R R

Лабораторная работа 1 Выпрямитель переменного тока Цель: изучение работы однополупериодного и двухполупериодного выпрямителей и их характеристик. Выпрямителем называется устройство для преобразования напряжения

Подробнее

docplayer.ru

Бесконтактный моментный привод

Изобретение относится к электротехнике, в частности к бесконтактным моментным приводам (БМП) на базе синхронных машин, и может быть использовано при разработке электроприводов для систем автоматического управления летательными аппаратами.

Известен электропривод на базе синхронной машины с m-фазной обмоткой на статоре и постоянными магнитами на роторе, работающий в режиме вентильного электродвигателя, то есть замкнутого обратной связью по положению ротора (см. Беленький Ю.М., Микеров А.Г. Выбор и программирование параметров бесконтактного моментного привода. Л., ЛДНТП, 1990 г., стр. 4). При этом сигнал углового положения ротора получают с отдельного датчика положения ротора (ДПР) различного типа (редуктосин серии ВТ, датчик Холла, фотоэлектрический и т.д.).

Недостатком подобного электропривода является необходимость дополнительного конструктива в виде ДПР, увеличивающего его массу и габариты.

Указанный недостаток устранен в электроприводе, в котором сигнал углового положения ротора формируется специальной электронной схемой по другим доступным измерению координатам (индуктивности фаз, ЭДС вращения электродвигателя и т.д.) (см. Товарищество «МЭЛМА», Бесконтактные моментные электродвигатели ДБМ, Справочник, Москва, 1992 г., стр. 8).

Недостатком этого привода является сложность формирования сигнала углового положения ротора электродвигателя в реальных условиях эксплуатации из-за наличия электрических помех, нелинейностей и нестационарности звеньев электропривода.

Целью изобретения является устранение указанного недостатка.

Поставленная цель достигается тем, что в БМП, содержащем датчик положения выходного звена электропривода, редуктор, синхронный m-фазный электродвигатель, фазные обмотки которого связаны с m-фазным выходом силового блока, датчик тока электродвигателя и сумматор, вычитающий вход которого соединен с выходом датчика положения выходного звена электропривода, а на суммирующий вход сумматора поступает сигнал заданного положения выходного звена электропривода, дополнительно введены узел выделения модуля входного сигнала, сумматор, математическая модель электродвигателя и математическая модель ДПР, состоящая из управляемого m-фазного генератора частоты, частотного m-фазного модулятора и узла реверса, причем выход сумматора соединен с первым входом узла реверса, а через узел выделения модуля входного сигнала с первым входом m-фазного модулятора и суммирующим входом дополнительного сумматора, выход которого соединен со входом математической модели электродвигателя, выходной сигнал которой через управляемый m-фазный генератор частоты поступает на второй m-фазный вход модулятора, m-фазный выход которого соединен со вторым m-фазным входом узла реверса, выход которого поступает на вход m-фазного силового блока, а выходной сигнал датчика тока электродвигателя поступает на вычитающий вход дополнительного сумматора. Форма переменного сигнала на выходе управляемого генератора частоты может быть синусоидальной или прямоугольной (меандр), а количество фаз определяется типом электродвигателя.

На фиг. 1 показан пример функциональной схемы предлагаемого БМП на базе 2-фазного синхронного электродвигателя и управляемого генератора частоты прямоугольной формы; на фиг. 2, 3 - эпюры напряжений дополнительно введенных элементов функциональной схемы, поясняющие процесс формирования сигналов управления синхронным электродвигателем на примере отработки электроприводом ступенчатого входного сигнала без нагрузки и с нагрузкой соответственно на его выходном звене, где:

График А - изменение положения и скорости выходного звена БМП и тока электродвигателя;

График Б - изменение входного и выходного сигналов управляемого генератора частоты;

График В - изменение сигнала на первом входе (огибающая) и выходе модулятора.

БМП содержит датчик положения выходного звена электропривода 1, редуктор 2, 2-фазный синхронный электродвигатель 3, силовой блок 4, сумматор 5, узел выделения модуля входного сигнала 6, дополнительный сумматор 7, математическую модель электродвигателя 8, датчик тока электродвигателя 9 и математическую модель ДПР, состоящую из управляемого 2-фазного генератора частоты 10, частотного 2-фазного модулятора 11 и узла реверса 12.

БМП работает следующим образом (фиг. 1).

На суммирующий вход сумматора 5 поступает сигнал заданного положения выходного звена БМП ϕз, а на вычитающий вход сумматора 5 поступает сигнал обратной связи ϕос с датчика положения выходного звена электропривода 1. С выхода сумматора 5 сигнал ошибки, равный Δ=ϕз-ϕос,поступает на первый вход узла реверса 12 и на вход узла выделения модуля входного сигнала 6, с выхода которого модуль сигнала ошибки Δ поступает на первый вход модулятора 11 и через суммирующий вход дополнительного сумматора 7 на вход математической модели электродвигателя 8. Сигнал с выхода математической модели электродвигателя 8, являющийся заданной скоростью электродвигателя 3, поступает на вход управляемого генератора частоты 10. С выхода управляемого генератора частоты 10 2-фазный меандр постоянной амплитуды и частотой, пропорциональной выходному сигналу математической модели электродвигателя 8 (фиг. 2, 3 график Б), поступает на второй 2-фазный вход модулятора 11. 2-фазный выходной сигнал модулятора 11 через второй 2-фазный вход узла реверса 12 и силовой блок 4 поступает на фазные обмотки синхронного электродвигателя 3, обеспечивая через редуктор 2 перемещение выходного звена БМП со скоростью, заданной математической моделью электродвигателя 8. Поступающий на вычитающий вход дополнительного сумматора 7 выходной сигнал датчика тока 9 обеспечивает обратную связь по нагрузке на выходном звене БМП. В установившемся состоянии после окончания переходного процесса при отсутствии нагрузки на выходном звене электропривода входной сигнал управления отрабатывается без статической ошибки и ток электродвигателя равен нулю (фиг. 2, график А). При этом уменьшение скорости электродвигателя 3, при увеличении нагрузки на выходном звене БМП, приводит к увеличению тока электродвигателя 3, а значит и выходного сигнала датчика тока 9. Увеличение выходного сигнала датчика тока 9, поступающего на вычитающий вход дополнительного сумматора 7, уменьшает сигнал заданной скорости с выхода математической модели электродвигателя 8 и выходную частоту управляемого генератора 10. В установившемся состоянии после окончания переходного процесса при наличии нагрузки на выходном звене электропривода входной сигнал управления отрабатывается со статической ошибкой и ток электродвигателя не равен нулю (фиг. 3, график А). Таким образом, формируется на выходе модулятора 11 сигнал управления силовым блоком 4, представляющий собой переменное 2-фазное напряжение прямоугольной формы, частота которого пропорциональна сигналу заданной скорости с выхода математической модели электродвигателя 8, а амплитуда равна сигналу ошибки Δ=ϕз-ϕос, т.е. отклонению текущего положения выходного звена БМП от заданного положения (фиг. 2, 3 график В). Реверс синхронного электродвигателя 3 осуществляется путем смены двух фаз, поступающих на второй 2-фазный вход узла реверса 12 при изменении полярности сигнала Δ, поступающего на его первый вход. В случае использования 3-фазного синхронного электродвигателя 3 управляемый генератор частоты 10 должен формировать 3-фазное напряжение, поступающее на второй 3-фазный вход модулятора 11, а с его 3-фазного выхода третья фаза поступает на 3-фазный вход силового блока 4, минуя узел реверса 12. Штрихпунктирной линией показана третья фаза в случае использования 3-фазного синхронного электродвигателя.

Бесконтактный моментный привод, содержащий датчик положения выходного звена электропривода, редуктор, синхронный m-фазный электродвигатель, фазные обмотки которого связаны с m-фазным выходом силового блока, датчик тока электродвигателя и сумматор, вычитающий вход которого соединен с выходом датчика положения выходного звена электропривода, а на суммирующий вход сумматора поступает сигнал заданного положения выходного звена электропривода, отличающийся тем, что с целью упрощения в него дополнительно введены узел выделения модуля входного сигнала, сумматор, математическая модель электродвигателя и математическая модель датчика положения ротора электродвигателя, состоящая из управляемого m-фазного генератора частоты, частотного m-фазного модулятора и узла реверса, причем выход сумматора соединен с первым входом узла реверса, а через узел выделения модуля входного сигнала с первым входом m-фазного модулятора и с суммирующим входом дополнительного сумматора, выход которого соединен со входом математической модели электродвигателя, выходной сигнал которой через управляемый m-фазный генератор частоты поступает на второй m-фазный вход модулятора, m-фазный выход которого соединен со вторым m-фазным входом узла реверса, выход которого поступает на вход m-фазного силового блока, а выходной сигнал датчика тока электродвигателя поступает на вычитающий вход дополнительного сумматора.

edrid.ru

Способ настройки моментного вентильного электродвигателя

 

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с бескон актной коммутацией. Цель изобретения - повышение точности настройки при одновременном упрощении настроечного стенда. Способ настройки двигателя, включающего в себя ротор 2, статор с обмотками якоря 3 и 4 и синусно-косинус- W с

СООЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУ БЛИН (19) (И) дц 4 Н 02 . 26/00, 29/06

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМ У СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТРЙ (21) 3880883/24-07 (22) 09.04 ° 85 (46) 07.02.87. Бюл. У 5(72) В.С.Смирнов (53) 621.313.2 (088.8) (56) Столова Л.И. и др, Моментные двигатели с постоянными магнитами.

М.: Энергия, 1977, с. 98-100.

Авторское свидетельство СССР

В 881545, кл. G 01 ? 3/22, 1980.

Авторское свидетельство СССР

У 1008857, кл. Н 02 К 26/00, 1982. (54) СПОСОБ НАСТРОЙКИ МОМЕНТНОГО

ВЕНТИЛЬНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (57) Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с бескон1 актной коммутацией.

Цель изобретения — повышение точности настройки при одновременном упрощении настроечного стенда. Способ настройки двигателя, включающего в себя ротор 2, статор с обмотками якоря 3 и 4 и синусно-косинус-1288833 ный датчик положения ротора 6, содержит операции установки настраива-, емого электродвигателя с объектом управления в стенд 9, подачи на датчик положения ротора питающего напряжения, разворота статора датчика относительно статора двигателя и фиксации углового положения статора датчика, соответствующего максимуму вращающего момента по угловому поИзобретение относится к электрическим машинам, а именно к электрическим двигателям постоянного тока с бесконтактной коммутацией, и предназначено дпя настройки в процессе 5 изготовления и эксплуатации электрических машин, работающих в качестве исполнительных моментных двигателей систем автоматического управления.

Цель изобретения — повышение точности настройки при одновременном упрощении настроечного стенда.

На фиг.l представлен пример функциональной схемы моментного вентилЫного двигателя (МВД) и настроечного

15 стенда, реализующего известный способ; на фиг.2-4 — диаграммы, поясняющие работу предлагаемого технического решения, на фиг.5 — вариант стенда по предлагаемому способу в

20 случае применения, синусно-косинусного вращающего трансформатора (СКВТ) в качестве датчика положения ротора (ДПР).

Предлагаемый способ настройки моментного вентильного двигателя заключается в следующем.

Устанавливают электромеханический узел (фиг. l), включающий в себя синх.ронный двигатель с постоянными магнитами на роторе 2 и обмотками синусной 3 и косинусной 4 якоря, расположенными на статоре под углом

90 эл. град., а также объект управления 5 и ДПР 6 с расположенными на нем статорной 7 и ведущей синусной

8 обмотками, причем ротор 2 кинематически соединен с объектом 5 управления и осью ДПР 6 в настроечный стенд 9, состоящий из источника 10

40 ложению, соответствующему полной остановке электродвигателя. Синусную обмотку синхронного двигателя подключают к источнику номинального и максимального напряжения, а фиксацию максимума вращающего момента осуществляют по минимуму напряжения иа сунусной обмотке датчика положения ротора . 5 иле питающего напряж...:.ия ДПР, источника

ll номинального постоянного напряжения, источника 12 максимального постоянного напряжения, переключающей кнопки 13 и вольтметра 14.

Подают на синусную обмотку 3 синхронного двигателя 1 номинальное постоянное напряжение от источника

11 и питающее напряжение на вход

ДПР 6 от источника 10 и подключают вольтметр 14 к синусной обмотке 8

ДПР 6..

Кратковременно путем нажатия переключающей кнопки 13 на синусную обмотку 3 синхронного двигателя I подают максимальное напряжение от источника 12.

Разворачивают статор ДПР 6 относительно статора синхронного двигателя 1 до момента достижения минимума напряжения по вольтметру 14.

При подаче номинального напряжения от источника 11 на синусную обмотку 3 синхронного двигателя 1 возникает вращающий момент

М = KFcF sin = Ms„sinlg, где M „- максимальный вращающий момент;

F — магнитодвижущая сила

Г (МДС) в воздушном зазоре, создаваемая ротором синхронного двигателя;

F — МДС в воздушном зазоре, создаваемая синусной обмоткой статора синхронного двигателя; — угол между векторами Р, и Fp, К вЂ” коэффициент пропорционально сти.

1288833

Под действием вращающего момента (М 5 ) ротор 2 синхронного двигателя

1 поворачивается до тех пор, пока угол 06, а следовательно, и М не станет равным нулю. Это произойдет в том случае, когда магнитные силовые линии потока F будут скольв эить вдоль силовых линий потока Р (фиг.2).

В реальном объекте из-за наличия трения ротор 2 поворачивается до значения М = О, а до величины угла пС *псп (фиг.4), обусловленного напряжением трогания U синхронного двигателя 1 с нагрузкой 5 и определяемого по формуле:

° ПтР

М., arcsin -- -- °

Пном

15

Для уменьшения величины Ко, а следовательно, и повышения точности настройки на синусную обмотку 3 синхронного двигателя 1 необходимо кратковременно подать максимальное наI пряжение 11 от источника 12 с . 25 помощью переключающей кнопки 13.

Длительность подачи напряжения U s должна удовлетворять условию к = (Ь-10)т„ где Т . — постоянная времени двига- 30 теля с учетом инерционной нагрузки, с тем, чтобы не было перегрева двигателя.

Поскольку напряжение Б р в дви- 35 гателе с нагрузкой сохраняется, а величина приложенного напряжения

Ав > U„„» To ротор 2 двига полнительно довернется и уменьшит угловую ошибку выставки датчика ДПР в предлагаемой антенне до величины

° U t в акс а ь.п

"Ав

Таким образом, точность выставки нулевого положения ротора в предла- ф5 гаемом способе повьппается.

Если настроенный таким образом электромеханический узел ИВД включить совместно с электронным узлом, т.е. синусиую и косинусную обмотки 5О

ДПР 6 подключить через усилители к соответствующим статорным обмоткам синхронного двигателя 1, то напряжение на синусной обмотке 3 будет равно нулю, так как при настройке разворотом статора ДПР 6 мы добились минимума напряжения в синусной обмотке ДПР 6, а в косинусной — максимума.

При этом вращающий момент равен

М = Мв sin(90 gî ), Поскольку йастройкой добиваются значения

Если в качестве ДПР используется индукционный датчик, например синусно-косинусный вращающийся трансфор.матор (СКВТ), то минимальные напряжения на его синусной и косинусной обмотках (фиг.3) чередуются .через

180 эл, град., т.е при настройке возможен ложный нуль. Для исключения этого конец статорной 7 обмотки ДПР

6 соединить с началом синусной 8 обмотки. После проведения 3-й операции настройки ИВД необходимо переключатель стенда поставить в положение "Cos". При этом вольтметр 14 подключается к началу обмотки возбуждения и концу синусной обмотки

ДПР 6, а постоянное питающее напряжение переключается с синусной обмотки 3 двигателя l на косинусную 4.

Под действием вращающего момента двигатель l повернется на 90 эл. град. и напряжение П„на косииусной 4 и обмотке ДПР 6 станет минимальным (точка а, фиг.3) а на синусной 8максимальным. Если ДПР находится в истинном нуле (точка а, фиг.3), то, как следует иэ фиг.3, показания вольтметра, измеряющего сумму напряжений U + U, должны увеличиться, а если в ложном (точка о фиг.3) уменьшиться.

Если датчик находится в,ложном нуле, необходимо переключатель поставить в положение "sin" и разверо нуть статор ДПР на 180 до минимального показания по прибору.

Сравнение известного и предлагаемого настроечных стендов показывает, что настроечное оборудование в предлагаемом способе значительно упрощается за счет исключения двух усилителей и инвертора, а настройка облегчается и ускоряется за счет отсутствия операции на настройке усилителей, необходимой при известном способе.

Формула изобретения

Способ настройки моментного вентильного электродвигателя, включающего в себя ротор, статор с обмоткой якоря и синусно-косинусный датчик

1288833

30 положения ротора, содержащий операции установки настраиваемого электродвигателя с объектом управления в стенд, подачи на датчик положения ротора питающего напряжения, разворота статора датчика относительно статора двигателя и фиксации угловогЬ положения статора датчика, 1 соответствующего полной остановке электродвигателя, о т л и ч а ю—

1 шийся тем, что, с целью повышения точности настройки при одновременном упРощении настроечного стенда, синусную обмотку двигателя

5 поочередно подключают к источнику номинального и максимапьного напряжений, а фиксацию максимума вращающего, момента осуществляют по минимуму напряжения на синусной обмотке датчика положения ротора.

Составитель С.Шутова

Техред И.Попович Корректор Е.Рошко

Редактор С.Патрушева

Заказ 7819 54 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4.

     

www.findpatent.ru