RU2654209C2 - Интеллектуальный стартер-генератор с возможностью самодиагностики - Google Patents
Интеллектуальный стартер-генератор с возможностью самодиагностики Download PDFInfo
- Publication number
- RU2654209C2 RU2654209C2 RU2016141542A RU2016141542A RU2654209C2 RU 2654209 C2 RU2654209 C2 RU 2654209C2 RU 2016141542 A RU2016141542 A RU 2016141542A RU 2016141542 A RU2016141542 A RU 2016141542A RU 2654209 C2 RU2654209 C2 RU 2654209C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- generator
- rotor
- starter
- circuit
- checking
- Prior art date
Links
- 230000001939 inductive effect Effects 0.000 claims abstract description 8
- 238000004804 winding Methods 0.000 claims description 11
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 claims description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004870 electrical engineering Methods 0.000 abstract 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 238000004092 self-diagnosis Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 2
- 230000027311 M phase Effects 0.000 description 1
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 1
- 230000005292 diamagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 230000005294 ferromagnetic effect Effects 0.000 description 1
- 239000003550 marker Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
- H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines
-
- G—PHYSICS
- G08—SIGNALLING
- G08C—TRANSMISSION SYSTEMS FOR MEASURED VALUES, CONTROL OR SIMILAR SIGNALS
- G08C19/00—Electric signal transmission systems
- G08C19/02—Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage
- G08C19/06—Electric signal transmission systems in which the signal transmitted is magnitude of current or voltage using variable inductance
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K29/00—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices
- H02K29/06—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices
- H02K29/12—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using detecting coils using the machine windings as detecting coil
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
- H02K51/00—Dynamo-electric gears, i.e. dynamo-electric means for transmitting mechanical power from a driving shaft to a driven shaft and comprising structurally interrelated motor and generator parts
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Control Of Eletrric Generators (AREA)
Abstract
Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано для определения скорости вращения и положения ротора электрогенератора, входящего в состав стартер-генератора с возможностью самодиагностики. Технический результат заключается в повышении точности формирования непрерывной информации об угловом положении ротора относительно статора двигателей или генераторов с управляемой механической характеристикой, а также определение начального положения ротора электрических машин. В интеллектуальном стартер-генераторе с возможностью самодиагностики в качестве датчика положения ротора использован резонансный параллельный LC контур, изменение амплитуды выходного сигнала датчика фиксируется измерительной системой, самодиагностика осуществляется благодаря датчикам тока, установленным в каждую фазу интеллектуального стартер-генератора и контролирующим протекающий ток. В случае превышения тока выше допустимого значения автоматически включается генераторном режим, который обеспечивается индуктивными датчиками положения ротора. 2 ил.
Description
Изобретение относится к стартер-генераторам с возможностью самодиагностики, в частности к электрогенераторам с бесконтактными датчиками скорости вращения и положения ротора, и может быть использовано для определения скорости вращения и положения ротора электрогенератора.
Известен вентильный электродвигатель с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора [патент РФ №2188494, Н02K 29/14, 27.08.2002], содержащий тахометрическую обмотку, размещенную в пазах статора, и датчики углового положения ротора, причем ось симметрии каждой фазы тахометрической обмотки совпадает с осью симметрии соответствующей фазы якорной обмотки. Катушечные группы каждой фазы тахометрической обмотки соединены между собой, как и катушечные группы якорной обмотки. Каждая катушечная группа тахометрической обмотки состоит из четного числа последовательно-встречно соединенных между собой катушек, смещенных относительно друг друга на одно зубцовое деление статора и выполненных с шагом, равным нечетному числу зубцовых делений статора. В качестве датчиков углового положения ротора приняты датчики Холла.
Недостатками аналога являются ограниченные функциональные возможности, так как наличие полупроводниковых датчиков Холла не позволяют использовать данную систему при высоких температурах, и невысокая технологичность, обусловленная размещением тахометрических обмоток.
Известен также датчик положения ротора для вентильного электродвигателя [заявка РФ №93043818, G01B 7/004, 10.12.1995], который содержит корпус, направляющую втулку с размещенным в ней постоянным магнитом и закрепленным на ней кодовым диском, взаимодействующий со считывающим устройством, закрепленным в корпусе. Кодовый диск выполнен так, чтобы существовала однозначная зависимость между маркерными импульсами на выходе считывающего устройства и угловым положением балансируемого ротора.
Недостатком аналога является невысокая технологичность, обусловленная наличием кодового диска, который является внешним по отношению к двигателю.
Известен также индуктивный датчик положения ротора бесколлекторного двигателя постоянного тока [патент РФ №2176846, Н02K 29/06,10.12.2001], в котором в качестве чувствительного элемента используется параллельный резонансный LC контур, питаемый от генератора гармонических колебаний. Перемещение полюсов индуктора относительно катушек резонансного контура приводит к изменению частоты настройки контура.
Недостатками аналога являются сложность схемотехнического решения системы обработки информации с датчика, а также аналоговый выходной сигнал, что требует от цифровых систем управления наличие быстродействующего аналого-цифрового преобразователя.
Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к заявляемому изобретению является стартер-генератор [патент РФ №2543076, F02M 11/04, 27.02.2015], в котором содержится вентильная электрическая машина с управляющим контроллером с датчиком положения ротора (датчики Холла), постоянные магниты, установленные на роторе и статор с обмотками.
Недостатками аналога являются ограниченные функциональные возможности, так как наличие полупроводниковых датчиков Холла не позволяют использовать данную систему при повышенных температурах
Задача изобретения - расширение функциональных возможностей определения положения ротора и определение его угловой скорости.
Технический результат заключается в повышении точности формирования непрерывной информации об угловом положении ротора относительно статора двигателей или генераторов с управляемой механической характеристикой, а также определение начального положения ротора электрических машин.
Поставленная задача решается, а технический результат достигается тем, что в стартере-генераторе, содержащем вентильную электрическую машину с управляющим контроллером, с датчиком положения ротора, постоянные магниты и статор с обмотками, согласно изобретению датчики положения ротора выполнены индуктивными, содержат генератор гармонических колебаний, соединенный с параллельным резонансным LC контуром, который в свою очередь связан с компаратором напряжения, выход которого соединен с D-триггером, который связан с компаратором цепи тактирования, подключенным к выходу генератора гармонических колебаний, частота работы которого на 20% выше точки максимума резонансной характеристики параллельного резонансного LC контура.
Самодиагностика осуществляется благодаря датчикам тока, установленным в каждую фазу интеллектуального стартер-генератора и контролирующим протекающий ток. В случае превышения тока выше допустимого значения автоматически включается в генераторном режиме, который обеспечивается индуктивными датчиками положения ротора.
Определение положения ротора основано на измерении напряжения на чувствительном элементе (резонансном LC контуре). На основании этого напряжения формируется выходное напряжение, соответствующее положению ротора в данный момент времени. Отличие от прототипа заключается в том, что параллельный резонансный LC контур настраивается таким образом, чтобы частота работы генератора гармонических колебаний была на 20% выше точки максимума резонансной характеристики, что обуславливается наличием компаратора напряжения и компаратора цепи тактирования, а также наличием D-триггера.
Существо изобретения поясняется чертежами, на фиг. 1 изображен интеллектуальный стартер-генератор с возможностью самодиагностики, на фиг. 2 изображена блок-схема индуктивного датчика положения ротора вентильной электрической машины.
Интеллектуальный стартер-генератор с возможностью самодиагностики состоит из контроллера 1 (фиг. 1), соединенного с индуктивными датчиками положения ротора 2. Число датчиков положения ротора зависит от количества фаз вентильной электрической машины, при трехфазной системе - три датчика положения ротора, при m-фазной системе - m датчиков положения ротора. Силовая часть контроллера 1 соединена с датчиками тока 3, которая в свою очередь соединена с обмотками статора 4. Постоянные магниты 5 жестко запрессованы в ротор 6. Индуктивные датчики положения ротора состоят из генератора гармонических колебаний 7 (фиг. 2), соединенного с параллельным резонансным LC контуром 8. Параллельный резонансный LC контур 8 связан с компаратором напряжения 9, выход которого соединен с D-триггером 10. Вход компаратора цепи тактирования 11 подключен к выходу генератора гармонических колебаний 7, а выход компаратора цепи тактирования 11 соединен с тактовым входом D-триггера 10.
Интеллектуальный стартер-генератор с возможностью самодиагностики работает следующим образом. Перемещение полюсов индуктора относительно катушек параллельного резонансного LC контура 8 приводит к изменению частоты настройки параллельного резонансного LC контура 8. Частота генератора гармонических колебаний 7 и частота настройки параллельного резонансного LC контура 8 смещены друг относительно друга таким образом, чтобы частота генератора гармонических колебаний 7 была на 20% выше точки максимума резонансной характеристики параллельного резонансного LC контура 8. Рабочая частота указанного генератора гармонических колебаний 7 выбирается таким образом, чтобы приращение величины индуктивности при воздействии ферромагнетика имело те же значения, что и уменьшение ее из-за воздействия диамагнитного проводящего материала. Таким образом, при воздействии ферромагнетика на параллельный резонансный LC контур 8, максимума резонансной характеристики добиваются не изменением несущей частоты генератора гармонических колебаний 7, а изменением индуктивности параллельного резонансного LC контура 8.
Далее выходной сигнал параллельного резонансного LC контура 8 подается на компаратор напряжения 9, где происходит сравнение выходного сигнала датчика с наперед заданным опорным напряжением UОП1. Величина опорного напряжения UОП1 выбирается таким образом, чтобы на выходе D-триггера 10 при отсутствии ферромагнетика выходное напряжение D-триггера 10 было равно нулю. После компаратора напряжения 9 прямоугольный сигнал поступает на вход D-триггера 10. Тактовые импульсы, поступающие на тактовый вход D-триггера 10, получают, используя компаратор цепи тактирования 11, устанавливаемый на выход генератора гармонических колебаний 7. К компаратору цепи тактирования 11 подводится опорное напряжение UОП2. Напряжение UОП2 подбирают таким образом, чтобы фронт импульса на выходе компаратора цепи тактирования 11 предшествовал выходному напряжению компаратора напряжения 9 при воздействии на параллельный резонансный LC контур 8 ферромагнитным телом.
Итак, заявляемое изобретение позволяет повысить точность формирования непрерывной информации об угловом положении ротора относительно статора двигателей или генераторов с управляемой механической характеристикой, а также существенно расширить функциональные возможности, повысить надежность за счет упрощения определения положения ротора относительно статора, а также упрощения электрической принципиальной схемы.
Claims (1)
- Стартер-генератор, содержащий вентильную электрическую машину с управляющим контроллером, с датчиком положения ротора, постоянные магниты и статор с обмотками, отличающийся тем, что датчики положения ротора выполнены индуктивными, содержат генератор гармонических колебаний, соединенный с параллельным резонансным LC контуром, который в свою очередь связан с компаратором напряжения, выход которого соединен с D-триггером, который связан с компаратором цепи тактирования, подключенным к выходу генератора гармонических колебаний, частота работы которого на 20% выше точки максимума резонансной характеристики параллельного резонансного LC контура.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016141542A RU2654209C2 (ru) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | Интеллектуальный стартер-генератор с возможностью самодиагностики |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2016141542A RU2654209C2 (ru) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | Интеллектуальный стартер-генератор с возможностью самодиагностики |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2016141542A RU2016141542A (ru) | 2018-04-23 |
| RU2654209C2 true RU2654209C2 (ru) | 2018-05-17 |
Family
ID=62044268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2016141542A RU2654209C2 (ru) | 2016-10-21 | 2016-10-21 | Интеллектуальный стартер-генератор с возможностью самодиагностики |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2654209C2 (ru) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2823626C1 (ru) * | 2024-03-01 | 2024-07-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Интегрированный стартер-генератор модульного исполнения |
Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2176846C1 (ru) * | 2000-04-04 | 2001-12-10 | Кукушкин Юрий Тимофеевич | Индуктивный датчик положения ротора бесколлекторного двигателя постоянного тока |
| US6453863B1 (en) * | 1998-04-20 | 2002-09-24 | Continental Isad Electronic Systems Gmbh & Co. Kg | Method and starter system for starting an internal combustion engine |
| EP1344919B1 (en) * | 2002-03-15 | 2007-02-21 | Delphi Technologies, Inc. | Method and system for determining angular crankshaft position prior to a cranking event |
| RU134368U1 (ru) * | 2013-04-09 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет )(ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Стартер-генератор транспортного средства |
| US20140139217A1 (en) * | 2012-11-19 | 2014-05-22 | Continental Automotive Gmbh | Inductive sensor for a motor vehicle, comprising electric oscillators designed to form an ac voltage at the terminals of a field coil by means of electric resonance |
| RU2528950C2 (ru) * | 2009-10-30 | 2014-09-20 | Испано-Сюиза | Стартер-генератор газотурбинного двигателя и способ его управления |
| RU2543078C1 (ru) * | 2013-12-16 | 2015-02-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Способ и устройство создания преднамеренных помех |
-
2016
- 2016-10-21 RU RU2016141542A patent/RU2654209C2/ru active
Patent Citations (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6453863B1 (en) * | 1998-04-20 | 2002-09-24 | Continental Isad Electronic Systems Gmbh & Co. Kg | Method and starter system for starting an internal combustion engine |
| RU2176846C1 (ru) * | 2000-04-04 | 2001-12-10 | Кукушкин Юрий Тимофеевич | Индуктивный датчик положения ротора бесколлекторного двигателя постоянного тока |
| EP1344919B1 (en) * | 2002-03-15 | 2007-02-21 | Delphi Technologies, Inc. | Method and system for determining angular crankshaft position prior to a cranking event |
| RU2528950C2 (ru) * | 2009-10-30 | 2014-09-20 | Испано-Сюиза | Стартер-генератор газотурбинного двигателя и способ его управления |
| US20140139217A1 (en) * | 2012-11-19 | 2014-05-22 | Continental Automotive Gmbh | Inductive sensor for a motor vehicle, comprising electric oscillators designed to form an ac voltage at the terminals of a field coil by means of electric resonance |
| RU134368U1 (ru) * | 2013-04-09 | 2013-11-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Южно-Уральский государственный университет" (национальный исследовательский университет )(ФГБОУ ВПО "ЮУрГУ" (НИУ)) | Стартер-генератор транспортного средства |
| RU2543078C1 (ru) * | 2013-12-16 | 2015-02-27 | Федеральное государственное казенное военное образовательное учреждение высшего профессионального образования "ВОЕННАЯ АКАДЕМИЯ СВЯЗИ имени Маршала Советского Союза С.М. Буденного" Министерства обороны Российской Федерации | Способ и устройство создания преднамеренных помех |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2823626C1 (ru) * | 2024-03-01 | 2024-07-25 | федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" | Интегрированный стартер-генератор модульного исполнения |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| RU2016141542A (ru) | 2018-04-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3366662B2 (ja) | ブラシレス整流モータの各相巻線へ加えられる電力信号の切換え周波数を制御する装置 | |
| CN106255889B (zh) | 采用感应传感器和旋转轴向目标表面的旋转感测系统 | |
| US6495937B2 (en) | Brushless electric machine with means for detecting the angular position of the rotor | |
| CA1059211A (en) | Brushless d.c. motor | |
| US5783940A (en) | Encoder circuit for determining the position of a rotor of a multiphase motor | |
| EP2592728B1 (en) | Electromagnetic device | |
| US7622882B2 (en) | Position detection device for permanent magnetic machines | |
| US5070264A (en) | Position sensor | |
| ES466141A1 (es) | Disposicion de mando para un motor sin escobillas. | |
| KR930701855A (ko) | 무위치센서·무브러시 직류 모우터와 그 제어장치 | |
| GB2358255B (en) | Load angle determination for electrical motors | |
| RU2654209C2 (ru) | Интеллектуальный стартер-генератор с возможностью самодиагностики | |
| US20190044419A1 (en) | Position sensor and motor | |
| FI84681C (fi) | Roterande elmaskin. | |
| US20190044418A1 (en) | Position sensor and motor | |
| Binns et al. | Implicit rotor-position sensing using motor windings for a self-commutating permanent-magnet drive system | |
| CN110823409B (zh) | 用于确定旋转元件的温度和旋转特性的传感器系统 | |
| KR20180136451A (ko) | 브러시리스 직류 모터 및 각도 신호의 제공 방법 | |
| RU124457U1 (ru) | Синхронная электрическая машина с осевым магнитным потоком | |
| RU2176846C1 (ru) | Индуктивный датчик положения ротора бесколлекторного двигателя постоянного тока | |
| FR2316780A1 (fr) | Dispositif de commande pour un moteur a courant continu sans collecteur | |
| RU2488122C1 (ru) | Бесконтактный датчик скорости вращения и положения ротора | |
| GB2461812A (en) | Determining rotational speed of an electrical machine | |
| SU716118A1 (ru) | Бесконтактный электродвигатель посто нного тока | |
| EP3683939A1 (en) | Sensing and health monitoring of flux-switching motor |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PD4A | Correction of name of patent owner |