Моментный электродвигатель постоянного тока

Моментный электродвигатель постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к бесконтактным моментным электродвигателям с ограниченным углом поворота ротора. Цель изобретения - упрощение и повышение надежности и плавности хода электродвигателя путем компенсации с помощью электромагнитных сил усилий, действующих на подшипники от сил инерции, в том числе и от силы тяжести. Электродвигатель содержит электромеханический преобразователь 1 с возбуждением от постоянных магнитов, секции 2-5 обмотки якоря которого питаются от соответствующих источников тока, управляющие входы которых соединены с входом сумматоров 15-18, входы которых связаны с выходами задатчика 19 вращающего момента и датчиков 20, 21 ускорений по двум перпендикулярным осям. За счет этого токи в секциях обмотки якоря распределяются так, что создают заданный вращающий момент и компенсируют внешние силы, действующие на ротор. Изобретение предназначено для использования в устройствах, требующих минимального износа подвижных частей. 3 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (1)5 Н 02 К 26/00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

H A ВТОРСИОМ 1б СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

IlO ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4392232/24-07 (22) 15.03.88 (46) 30.04,90. Бюл, № 16 (71) Казанский авиационный институт им. А,Н.Туполева (72) А,Ю.Афанасьев и В.Т.Герасименко (53) 621.313.292(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР № 748702, кл. Н 02 К 29/06, 1980.

Авторское свидетельство СССР

¹ 1448373, кл. Н 02 К 29/06, 1987. (54) МОМЕНТНЬЙ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ

ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к бесконтактным моментным электродвигателям с ограниченным углом поворота ротора.

Цель изобретения — упрощение и повышение надежности и плавности хода электродвигателя путем компенсации,80„„1й6пЯ А1

2 с помощью электромагнитных сил уси- . лий, действующих на подшипники от сил инерции, в том числе и от силы тяжести, Электродвигатель содержит электромеханический преобразователь 1 с возбуждением от постоянных магнитов, секции 2-5 обмотки якоря которого питаются от соответствующих источников тока, управляющие входы которых соединены с выходом сумматоров 15-18, входы которых связаны с выходами задатчика 19 вращающего момента и датчиков 20, 21 ускорений по двум перпендикулярным осям. 3а счет этого токи в секциях обмотки якоря распределяются так, что создают заданный вращающий момент и компенсируют внешние силы, действующие на ротор. Изобретение предназначено для использования в устройствах, требующих минимального износа подвижных частей. 3 ил.! 561161

Изобретение относится к электро, технике, в частности к моментным электродвигателям постоянного тока с ограниченным углом поворота ротора и мою жет быть использовано в прецизионных электроприводах, от которых требуется повышенный ресурс при работе на подвижном основании.

Цель изобретения — повышение надежности, упрощение электродвигателя и повышение плавности хода.

На фиг,1 представлена функциональ.,ная схема моментного электродвигателя

, постоянного тока на фиг.2 — четырех- 15 полюсный электромеханический преобразователь (ЭМП), поперечное сечение, на фиг.3 — шестиполюсный электродвигатель, поперечное сечение.

Электродвигатель моментный посто- 20 янного тока содержит ЭМП 1, состоящий из статора с четырьмя якорным обмот ками 2-5 и ротора-индуктора 6, четыре канала формирования якорных токов, . состоящие из усилителей 7-10 мощности Д5 датчиков 11-14 тока и сумматоров 1518, задатчик 19 момента и два датчика 20 и 21 линейных ускорений. Масштабные блоки сумматоров 15-18 не показаны. 30

Выход эадатчика 19 момента подключен к первым входам сумматоров 15-18 всех четырех каналов. К выходу первого датчика 20 линейных ускорений подключены второй вход сумматора 15 первого канала и второй инвертирующий вход сумматора 17 третьего канала.

К выходу второго датчика 21 линейных ускорений подключены второй инвертирующий вход сумматора 16 второго ка- 4 нала и второй вход сумматора 18 четвертого канала. Выходы сумматоров 1518 четырех каналов подключены к неинвертирующим входам усилителей 7-10 мощности соответственно. К выходам этих усилителей подключены якорные обмотки 2-5 через входы датчиков 1114 тока соответственно, выходы которых подключены к инвертирующим входам усилителей 7-10 мощности.

ЭМП моментного электродвигателя постоянного тока (фиг.2) состоит из кольцевого магнитопровода 22 статора с якорными обмотками 2-5 и ротораиндуктора 6, включающего в себя пос5 тоянные магниты 23 с полюсными наконечниками 24, закрепленные на ярме ротора 25, насаженного на вал 26. ЭМП разделен на четыре сектора 27-30 та— ким образом, что в каждый сектор входит одна якорная обмотка, при этом оси двух соседних секторов перпендикулярны друг другу и проходят через середины своих обмоток. Датчики 20 и

21 линейных ускорений закреплены неподвижно относительно статора и замеряют ускорения а и а„ по осям ОУ и ОХ соответственно. Ось ОХ параллельна оси секторов 27 и 29, а ось ОУ—

28 и 30. Крестиками и точками показаны положительные направления токов якорных обмоток. Силы, действующие на ротор в результате взаимодействия магнитных полей постоянных магнитов и якорных обмоток в каждом секторе, обозначены F<-F соответственно.

На фиг.3 приведен пример шестиполюсной электрической машины. Электрическая машина разделена на 4 сектора таким образом, что в секторах 27 и 29 каждая из обмоток 2 и 4 состоит из двух катушек, соединенных последовательно.

Силы, действующие на полюсы ротора в пределах сектора 27 обозначены чеИ

1 рез F,, F,, а в пределах сектора 29 — .

-, и з °

Электродвигатель с ЭМП по фиг.2 работает следующим образом.

Задатчик 19 момента вырабатывает сигнал, пропорциональный требуемому моменту М, который поступает на первые входы сумматоров 15-18 всех четырех каналов. Датчики 20 и 21 линейных ускорений вырабатывают сигналы а>, а„, пропорциональные Г и F„ соответственно:

F = ша„; ша„э где m — масса ротора а, а -ускорения статора по осям ОУ и ОХ соответственно.

С выхода датчика 20 сигнал, пропорциональный F>, поступает на вторые входы сумматоров 15 и 17. С выхода датчика 21 сигнал, пропорциональный

Р, поступает на вторые входы сумматоров 16 и 18, На выходах сумматоров 15-18 формируются оптимальные значения токов якорных обмоток согласно равенствам:

С М С Г+

1 + .М. °

4 2

«С М СаГх

4 2.а Ci M С Р„

1 +

4 2 где С, С вЂ” постоянные коэффициенты, M — сигнал, вырабатываемый задатчиком момента 19, F, F> — сигналы, вырабатываемые датчиками 20 и 21 линейных ускорений °

Усилители 7-10 мощности, охваченные глубокой отрицательной обратной связью с помощью датчиков тока 11-14, обеспечивают протекание по обмоткам

11, 1, lg lq 6JIH3KHX к оптимальным.

Токи (1) обеспечивают создание сил, действующих на ротор, сумма моментов которых относительно оси вращения ротора равна требуемому моменту M npu минимальных потерях в обмотке якоря.

Суммы проекций электромагнитных сил и сил, создаваемых ускорениями а, а, в том числе силой тяжести ротора, на оси ОХ и ОУ близки к нулю, благодаря чему подшипники разгружаются от радиальных сил, повышается надежность электродвигателя и плавность хода за счет снижения момента трения в подшипниках.

Равенства (1) получаются в результате решения задачи на условный экстремум с тремя ограничениями типа равенства методом множителей Лагранжа.

Формула изобретения

Иоментный. электродвигатель постоянного тока, содержащий электромеха61161 б нический преобразователь, обмотки которого расположены, в четырех секторах статора, оси соседних секторов взанм5 но перпендикулярны и проходят через середины фазных зон обмоток, подключенных к соответствующим каналам формирования якорных токов, каждый из которых содержит сумматор, выход которого подключен к неинвертирующему входу усилителя мощности, а к его инвертирующему входу подключен выход датчика тока, через вход которого к выходу усилителя мощности подключена обмотка соответствующего сектора, задатчик момента, выход которого подключен к первым входам всех каналов формирования якорных токов, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью упрощения и повышения надежности и плавности хода при работе на подвижном основании путем электромагнитной компенсации радиальных сил инерции и тяготения, действующих на ротор, введены два датчика линейных ускорений, ось измерения первого датчика параллельна осям второго и четвертого секторов, а ось измерения второго датчика — осям первого и третьего секторов, выход первого датчика подключен к неинвертирующему второму входу сумматора третьего канала, а выход втоторого датчика подключен к инвертирующему второму входу сумматора второго канала и к неинвертирующему второму входу сумматора четвертого канала формирования якорных токов.

4О

1561161

Составитель А.Санталов

Техред Л.Сердюкова Корректор С Черни

Редактор Л.Пчолинская

Заказ 982 Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101