Бесконтактный двигатель постоянного тока

Бесконтактный двигатель постоянного тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения является расширение диапазона регулирования частоты вращения и повышение энергетических показателей. С этой целью бесконтактный двигатель снабжен задатчиком 15 угля коммутации, задатчиком 16 угла опережения и блоком 14 скорости, выходы которых подключены ко входам командного блока 11. Выход командного блока 11 соединен с дополнительными входами блока 8 управления коммутатором 4 в цепи обмотки 2 якоря двигателя. В результате обеспечиваются различные режимы работы двигателя с максимальными моментами и в двух направлениях вращения. 1 табл, 4 ил.

СОЮЗ COBETCHHX .

РЕСПУ БЛИН

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ и А ЮТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНЯТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР (21) 4192187/24-07 (22) 09.02.87 (46) 30,07.90. Бюл. N 28 (7 1) .Особое конструкторско-технологическое бюро Физико-технического института низких температур AH УССР (72) В.Е.Попов и Е.Г.Павлычев (53) 62-83:621.316.718,05 (088.8) (56) Патент ФРГ - 290100(}, кл. Н 02 К 29/02, 1980.

Авторское свидетельство СССР

N 767908, кл. Н 02 К 29/06, 1980. (54) БЕСКОНТАКТНЫЙ ДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА (57) Изобретение относится к электротехнике. Целью изобретения являетI

„„Я0„„1582323 А 1 (g1)g Н 02 Р 6/02, Н 02 К 29/06

2 ся расширение диапазона регулирования частоты вращения и повышение энергетических показателей. С этой целью б ес контактный двигатель сн абжен задатчиком 15 угля коммутации, задатчиком 16 угла опережения и блоком 14 скорости, выходы которых подключены к входам командного блока 11 °

Выход командного блока 11 соединен с дополнительными входами блока 8 управления коммутатором 4 в цепи обмотки 2 якоря двигателя. В результате обеспечиваются различные режимы работы двигателя с максимальными моментами и в двух направлениях вращения.

1582323

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании электроприводов малой и средней мощности различного назначения.

Целью изобретения является увеличение диапазона регулирования частоты вращения и повышение энергетических показателей.

На фиг. 1 представлена блок-схема бесконтактного двигателя постоянного тока на фиг. 2 — блок-схема команд., ного блока; на фиг. 3 — блок-схема

1 блока частоты вращения на фиг. 4— ф °

;диаграммы, поясняющие работу двигателя.

Бесконтактный двигатель постоянного тока содержит синхронную машину

1 с m-фазной якорной обмоткой 2. На валу ротора синхронной машины установлен многоканальный датчик 3 поло жения ротора. Выводы якорной обмдтки 2 подключены к коммутатору 4..Выходы многоканального датчика 3 положения ротора синхронной машины подключены к входам формирователя 5 кода положения, составленного из трех инверторов 6 и трехвходовых шести логических элементов ИЛИ 7, Входы логических элементов ИЛИ 7 объединены входной шестипронодной шиной, при этом провода входной шины попарно объединены через инверторы 6 соответственно, образуя три входа формирователя 5 кода положения, а выходы 35 логических элементов ИЛИ 7 образуют 2 канальных выхода формирователя кода положения, на которых формируются логические сигналы а, Ь, с, d, е, f кода положения. Указанные выходы 40 формирователя 5 подключены к 2m-канальным входам блока 8 управления, многоканальный выход которого соединен с многоканальным упранляющим входом коммутатора 8. 45

Блок 8 управления представляет собой логический сумматор и составлен из шести дненадцативходовых логических элементов 9, которые могут быть выполнены по типу логических 50 элементов 6.2И-2.m ИЛИ-HE или

6.2И-2.ш ИЛИ. Входы указанных логических элементов объединены шиной

10, образующей 2m-канальный основной вход и 2ш-канальный дополнительный вход, соединенный с 2m-канальным выходом командного блока 11.

Командный блок 11 составлен из последовательно соединенных блока

12 управления режимом и задатчика 13 угла пуска. Входы блока 12 образуют входы командного блока 1 1, которые подключены соответстненно к выходам блока 14 частоты вращения, задатчика

15 угла коммутации и задатчика 16 угла опережения. Вход блока 14 частоты вращения соединен с одним из выходов датчика положения ротора.

Блок 12 управления режимом может быть составлен из двух шифраторов

17 и 18, трех дешифраторов 19-21 и шести трехвходовых логических элементов ИЛИ-НЕ 22-27, на выходах которых формируются команды в виде кодон k, 1, m, п, р, q, поступающие на второй 2ш-канальный вход блока управления. При этом входы шифраторов 17 и 18 образуют вход для задания углов коммутации. Объединенные первые входы дешифраторон 19-21 соединены с выходом шифраторов 17, объединенные вторые входы дешифраторов 19-21 подключены к выходу шифратора 18, объединенные третьи входы дешифраторов 1921 образуют вход для задания частоты вращения, а объединенные четвертые входы дешифраторов 20 и 21 — вход для задания угла опережения. Выходы дешифраторов соединены соответственно с входами логических элементов

ИЛИ-НЕ 22-27, Блок 14 частоты вращения может быть состанлен из счетчика 28, счетный вход которого образует вход блока 14, D-триггера 29, D-вход которого соединен с выходом старшего разряда счетчика 28, который соединен с входом разрешения счета счетчика.

28. Вход сброса счетчика 28 и тактовый вход Р-тригГера подключены к выходу генератора 30. Выход D-триггера образует выход блока 14 частоты вращения.

Бесконтактный двигатель постоянного тока работает следующим образом.

На выходе датчика 3 положения ротора формируются три импульсные последовательности прямоугольных сигнапов х, у, z (меандр) со скважностью 0=2, сдвинутых по фазе на 120

После инвертирования этих сигналон в инверторах 6 формируются сигналы х, у, 3 (Фиг.4) . Указанные сигналы х, у, z, х, у, z подаются соответственно на входы логических элементов

7, на выходах которых формируются коды положения в виде импульсных последовательностей а, Ь, К, с, d, е, f, 15823 которые определяются следующими выражениями: а = xyz; d = хуй;

b = х г; е = xyz с = xy2; f = xyz ° .

Система сигналов а, Ъ, с, d, е, f поступает на шину 10 блока управления, в котором осуществляется синтез сигналов управления для каждого из каналов 31-36 коммутатора 4 в соответствии с установленной программой.

Из шины 10 все шесть сигналов а-f

40

U = 3

3å

= а+ Ь;

U>> = pa + qb i kc + 16 + rae + cf

=c+d;

U3< = ma + пЬ + рс + qd + ke + lf е + f°, Временные диаграммы U 3 - 3g U3„

U>q U 3 приведены на фиг. 4, они поступают на один из двух входов логических элементов (суммирующего переключателя) 9. В зависимости от сигнала, поддерживаемого на каждом втором входе каждого суммирующего переключателя 9, — "1" (разрешающий) либо "О" (запрещающий), отдельные сигналы из набора а-Е будут пропущены на выход логического элемента 9.

Выходной сигнал каждого логического элемента 9 будет определяться числом разрешенных сигналов а-f, что определяет угол коммутации e(и задает угол пуска d и опережения

Разрешающие или запрещающие сигналы k, 1, тп, и, р, q подаются в шину 10 управления из командного блока 11 через эадатчик 13, а из шины 10 все они поступают на вторые входы логического элемента 9. Сочетания пар сигналов из системы à-f и из системы k-q шины 10 управления, выбираемые для входов каждого логи- 35 ческого элемента 9 и обеспечивающие правильное управление каналами сило.вого коммутатора 4, указаны в зависимости от номера его канала (входа) в таблице.

Например, если в командном блоке

11 будет установлено k = 1 = 1, m = — п = р = q = О, то для каналов

III u V по таблице и в соответствии с логикой логического элемента 9 45 типа 6.2И-2.m ИЛИ-НЕ сигналы Ц, Ц„„

Ц, на выходах ЛЭ будут определяться следующими выражениями булевой алгебры:

23 $ о обеспечивают работу двигателя в режиме, когда д и = О, a(120 а

= О . Введение опережения (g О) для перехода в более скоростной в сравнении с пусковым режим достига-. ется тем, что в командном блоке 11 по специальной команде автоматически

Я формируемой блоком 14, изменяется состав сигналов k-q, определяющих режим. В приведенном выше примере для обеспечения замены сигналов поз.3 1-33 фиг.4 на сигналы поэ.34-36 (новая система сигналов смещена в сторону опережения на 60 против прежней системы) в блоке 11 должно быть установлено Е = о = 1; 1 = тп = и

=р=а.

Блок 11 формирует для шины 10 управления систему сигналов режима — состав и изменения которых определяются управляющими воздействиями задатчиков угла коммутации 15, угла опережения 16 и блока 14 скорости. Блок 11 содержит шифраторы 17 и 18, формирующие двоичный код в нескольких разрядах, изменяемый состоянием присоединенных к входам шифраторов управляющих блоков 16 и 14.

Код шифраторов подается HB параллелт.— но соединенные кодовые входы трех дешифраторов 19-21, например двоично-десятичных,с возможностью блокирования. Входы блокировки каждого из дешифраторов соединены с задатчиком

16, обеспечивающим выборочное выключение из работы одного или двух дешифраторов или разрешающего работу всех трех дешифраторов. Позиционные выходы всех дешифраторов 16 разведены через сборную на входы шести трехвходовых логических элементов 22-27, выход каждого из которых приобретает уровень "1" (раэрешение) в том случае, если хотя бы на одном из трех его входов присутствует сигнал выхода какого-либо из дешифраторов 19-21 с позицией, соответствующей коду шифраторов 17 и 18. В устройстве обеспечивается синхронное перемещение на одну или несколько позиций разрешающих "единиц" в системе сигналов при изменении числа закодированных шифраторов в зависимости от состояния задатчика 16 и блока 14. При этом количество единиц среди сигналов

k-q в зависимости от состояния задатчика 15 угла коммутации, выполненного как переключатель на три положения, может быть 3 (угол коммута158232 ции или активная фаза обмотки стато-, ра,(„180 ), 2- о(= 120 или

1- Ы„60 . Для o(„= 180 задатчик

15 разрешает работу всех дешифраторов 19-21, для e(= 120 — блокирует третий 21, для a „= 60 — бло" кирует третий 21 и второй 20 дешифраторы. Может быть введено и четвер гое положение переключателя 15 с бло10 жировкой всех трех дешифраторов, в ! отором реализуется полное выключеие обмоток статора при включении итания БДИТ. Задатчик 16 угла опережения вы15 олнен как переключатель на 3 положения и производит изменение кодируеМого шифраторами 17 и 11 числа в пределах трех соседних значений, на пример 0,1 и 2. Шифраторы выполнены

20 на логических элементах, образующих . в двух-трех разрядах код числа, опре деляемого положением переключать я 16, и имеет вход блокировки, к кото-! рому присоединен выход блока 14 скоl! 11

:рости .. Логический сигнал 1 на входе блокировки шифраторов .18 фиксирует на выходе шифратора код постоянного числа, например 0", независимо от набора переключателя 16. Замена сигнала "1" на сигнал "0" в блоке 14 скорости устанавливает на

:выходе шифратора значение кода, соответствующее установке переключателя 16> который является задатчиком угла сравнения, и позволяет уста- 35 новить значения угла опережения o(, равные 0, 60 или 120

Сигнал "1" на входе блокировки шифраторов поддерживается блоком 14 скорости с момента включения двига- 40 теля до момента достижения скоростью вращения сл определенного порогового значения (и „, для чего на вход блока 14 подается информация о скорости в виде одного из сигналов Х, У или 45

Z датчика 3. Входом блока 14 является счетный вход счетчика 28 (фиг.3) который периодически сбрасывается в нулевое состояние импульсами генератора 30. Один из,старших разрядов 50 счетчика 28 соединен одновременно с

0-входом D-триггера 29,и входом разрешения счета счетчика 28. Нулевой сигнал на D-входе запишет сигнал "1" на инверсном выходе D-триггера 29 55 при поступлении импульса на тактовый вход D-триггера 29 от генератора 30.

Если за период между импульсами генератора 30 на счетный вход счетчика

3 8

28 поступит число импульсов, меньшее числового значения разряда, выведенного со счетчика, нуль на этом разряде сохраняется, и вышеописанная ситуация повторится с подтверждением на инверсном выходе D-триггера 29 сигнала "1". Блок 14 скорости фиксирует в блоке 11 пусковой режим все время, пока cv c р,, При превышении скоростью ы порогового значения частота импульсов сигнала датчика 3 на входе счетчика 28 повышается настолько, что за период между соседними импульсами генератора 30 на выведенном разряде счетчика 28 успевает появиться сигнал "1". После этого момента счетчик фиксируется в этом состоянии независимо от поступления на его счетный вход последующих импульсов сигнала датчика 3. При приходе очередного импульса генератора 30 на тактовый вход D-триггера 29 единица на его D-входе запишет сигнал "0" на инверсном выходе триггера 29 и блока 14 скорости. В дальнейшем при повышении скорости процессы повторяются с удержанием на выходе блока

14 сигнала "0", разрешающего шифраторам 17 и 18 в блоке 11 изменить сигналы k-q в шине 10 управления на новую комбинацию, учитывающую заданное блоком 16 опережение.

Блок 11 представляет собой переключатель на шесть положений, который позволяет изменить места отправляемых в шину 10 управления сигналов сохраняя постоянной их кольцевую последовательность, например q

k, 1, m, n, р или р, q, k, 1, m n (шесть возможных последовательностей приведены в таблице). Новые последовательности сигналов в шине 10 управления в сравнении с исходной k-q, обеспечивающей нормальные пусковые условия в данном двигателе для вращения в одном направлении, создают для двигателя дополнительные возможности. Так, последовательность и, р, 1, m обеспечивает двигателю нормальные пусковые для вращения в противоположном направлении со всеми описанными выше возможностями введения установленного опережения и регулировки угла коммутации. Другие положения переключателя 11 создают возможность поиска нормальных пуско" вых условий при работе электронного коммутатора с другой системой статордвигатель, в которой угловое положеНомер Выход k-q парный для данного выхода à-f входа сил ком. 1 a, b с :, с1 е f ! 1

Ч

П

m

31

32

33

34

Зб

k р

m и

Ч ш и

Ч

P

m

1

Ч и

Ч и

m

P

Ч и

158 ние датчика 3 и, следовательно, фазировка сигналов заранее неизвестна.

Силовой коммутатор 4 в данном двигателе выполнен по мостовой трехфазной схеме с шеститактным циклом питания обмоток 2 статора.

Таким образом, в устройстве на основе метода синтеза управляющих сигналов из выделенных элементов первичных сигналов датчика положения ротора достигнута возможность получения более двух десятков различных режимов работы, обеспечивающих большой набор скоростей в обоих направлениях. Введенные режимы позволяют реализовать максимально возможные моменты вращения как при пуске, так и при достижении предельной для данного двигателя скорости.

Формул а изобретения

Бесконтактный двигатель постоянного тока, содержащий синхронную машину с m-фазной якорной обмоткой, выводы которой подключены к выходам коммутатора, многоканальным управ- ляющим входом соединенный с многока2323

)О нальным выходом блока управления, выполненного в виде логического сумматора, многоканальный датчик положе-! ния ротора, механически связанный с

5 ротором синхронной машины, формирователь кода положения, входы которого соединены с выходами многоканального датчика положения ротора, а

l0

2m-канальный выход упомянутого формирователя подключен к 2m-канальному входу блока управления, командный блок, отличающийся тем, что, с целью увеличения диапазона

Регулирования частоты вращения и повышения энергетических показателей, командный блок выполнен с 2m-канальным выходом и тремя входами, а блок управления снабжен вторым 2m-каналь- ным входом, подключенным к 2m-каналь-. ному выходу командного блока, и введены задатчик угла коммутации, задатчик угла опережения и блок частоты вращения, входом подключенный к одному из выходов датчика положения ротора, а выход блока частоты вращения и выход каждого иэ указанных задатчиков подключены к соответствующим входам командного блока.

1582323

1582323 (сй = 12(), Кв б() ) Llgg(d = 1И; áî=И )

d (

Цу(сГ.К 1S0;dn=18() ) Составитель А. Головченко

Техред H,Ходанич Корректор М.Шароши

Редактор А.Лежнина

Заказ 2096 Тираж 450 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