RU2656882C1 - Исполнительный агрегат электропривода - Google Patents

Исполнительный агрегат электропривода Download PDF

Info

Publication number
RU2656882C1
RU2656882C1 RU2017124617A RU2017124617A RU2656882C1 RU 2656882 C1 RU2656882 C1 RU 2656882C1 RU 2017124617 A RU2017124617 A RU 2017124617A RU 2017124617 A RU2017124617 A RU 2017124617A RU 2656882 C1 RU2656882 C1 RU 2656882C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
windings
motor
tachometric
speed sensor
hall sensors
Prior art date
Application number
RU2017124617A
Other languages
English (en)
Inventor
Борис Николаевич Каржавов
Виктор Яковлевич Беспалов
Антон Олегович Сидоров
Original Assignee
федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") filed Critical федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ")
Priority to RU2017124617A priority Critical patent/RU2656882C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2656882C1 publication Critical patent/RU2656882C1/ru

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H02K29/08—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with position sensing devices using magnetic effect devices, e.g. Hall-plates, magneto-resistors
    • 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
    • H02K29/14—Motors or generators having non-mechanical commutating devices, e.g. discharge tubes or semiconductor devices with speed sensing devices
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/17—Circuit arrangements for detecting position and for generating speed information

Abstract

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в электроприводах. Техническим результатом является повышение плавности вращения нагрузки и расширение полосы пропускания электропривода. Исполнительный агрегат содержит синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, датчик скорости, выполненный на базе тахометрических обмоток двигателя, и датчик положения потока ротора, выполненный на m датчиках Холла (ДХ), размещенных на зубцах магнитопровода статора, свободных от обмоток двигателя. Магнитопровод статора содержит n идентичных пакетов, на каждом из которых размещены обмотки двигателя, тахометрические обмотки датчика скорости и m датчиков Холла датчика положения, при этом смежные пакеты развернуты в пространстве относительно друг друга одинаково (по или против часовой стрелки) на угол, обеспечивающий сдвиг фаз сигналов одноименных датчиков Холла на электрический угол
Figure 00000009
радиан. 3 ил.

Description

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в электроприводах.
Известны исполнительные агрегаты электрических приводов опорно-поворотных устройств [1]. Недостатком является сложность конструкции и высокие массогабаритные показатели. Наиболее близким к предлагаемому решению является исполнительный агрегат электропривода, содержащий расположенные на одном магнитопроводе синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, датчик скорости, выполненный на базе тахометрических обмоток двигателя и датчик положения потока ротора, выполненный на m датчиках Холла (ДХ), размещенных на зубцах магнитопровода статора, свободных от обмоток двигателя [2].
Недостатком такого решения является ограниченное количество зубцов, выделенных для размещения датчиков Холла датчика положения и тахометрических обмоток датчика скорости, поскольку их увеличение приводит к уменьшению момента двигателя [3]. В свою очередь, ограничение числа датчиков Холла и тахометрических обмоток приводит, во-первых, к ограничению плавности вращения вала агрегата (и нагрузки) за счет наличия пульсации момента в приводах с таким исполнительным агрегатом, так как размах пульсации момента определяется формулой [4]:
Figure 00000001
где n - число пакетов статора, m - число датчиков Холла в датчике положения,
и, во-вторых, к ограничению полосы пропускания привода за счет большой постоянной времени фильтра на выходе датчика скорости, поскольку величина пульсации выходного сигнала датчика скорости определяется формулой [4]:
Figure 00000002
Технический результат данного предложения заключается в увеличении числа датчиков Холла в датчике положения и числа тахометрических секций в датчике скорости и, соответственно, в повышении плавности вращения нагрузки и расширении полосы пропускания электропривода.
Указанный технический результат достигается тем, что исполнительный агрегат электропривода, содержащий расположенные на одном магнитопроводе синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, датчик скорости, выполненный на базе тахометрических обмоток двигателя? и датчик положения потока ротора, выполненный на m датчиках Холла (ДХ), размещенных на зубцах магнитопровода статора, свободных от обмоток двигателя, согласно изобретению, магнитопровод статора содержит n идентичных пакетов, на каждом из которых размещены обмотки двигателя, тахометрические обмотки датчика скорости и m датчиков Холла датчика положения, при этом смежные пакеты развернуты в пространстве относительно друг друга одинаково на угол
Figure 00000003
радиан, обеспечивающий сдвиг фаз сигналов одноименных датчиков Холла на электрический угол
Figure 00000004
.
На фиг. 1 представлено взаимное расположение двух пакетов статора в двух (n=2) пакетном варианте исполнительного агрегата. На фиг. 2 представлена схема формирования токов статора с помощью сигналов датчиков Холла датчика положения. На фиг. 3 приведена схема датчика скорости.
Исполнительный агрегат содержит закрепленные в одном корпусе два пакета статора (№1 и №2), магнитопровод которых выполнен с Z=12 зубцами. Общий для двух пакетов ротор выполнен с 2p=10 полюсами.
Каждый пакет снабжен m=3 ДХ (1, 2, 3), составляющими датчик положения потока ротора и тремя секциями тахометрической обмотки датчика скорости, размещенными на зубцах с ДХ. На остальных зубцах размещены секции m-фазной обмотки исполнительного двигателя.
Пакеты развернуты относительно друг друга на пространственный угол
Figure 00000005
радиан (в данном случае на Δβ=15°) по или против часовой стрелки. При этом сдвиг фаз сигналов одноименных ДХ (например, 1-1 и 1-2) составляет величину
Figure 00000006
радиан или в данном случае при m= 3, n=2? Δαэл=30°. При этом общая длина пакетов должна быть равна длине магнитопровода однопакетного варианта исполнительного агрегата. Таким образом, конструкция предлагаемого исполнительного агрегата позволяет увеличить число ДХ в датчике положения без уменьшения числа зубцов, выделенных под обмотку двигателя, а значит и без уменьшения его момента.
Увеличение числа ДХ в датчике положения агрегата дает возможность увеличить количество резистивно-ключевых схем (последовательного соединения резистора и ключа, управляемого сигналами ДХ) в формирователе тока управления усилителем мощности iy (фиг. 2). Последнее улучшает форму тока iy и, соответственно, тока статора исполнительного двигателя [4]. В результате уменьшаются пульсации момента (см. формулу 1) и, соответственно, повышается плавность вращения вала исполнительного агрегата и нагрузки.
В данном случае при n=2 и m=3 величина ΔМ уменьшается в 4 раза по сравнению с однопакетным вариантом (при n=1 и m=3) и составляет величину 3,4%.
Аналогичная картина будет и при построении датчика скорости (фиг. 3). При шести секциях тахометрической обмотки и шести резистивно-ключевых схемах пульсация выходного тока iДС датчика скорости, являющегося (как и раннее) суммой токов шести резистивно-ключевых схем, будет определяться формулой (2) и в данном случае составляет 3,4%. При этом частота пульсаций увеличивается в 2 раза. Это обстоятельство дает возможность уменьшить постоянную времени фильтра на выходе датчика скорости в 8 раз по сравнению с однопакетным вариантом исполнительного агрегата и расширить полосу пропускания привода, увеличив его точность.
Источники информации
1. А.С. СССР №978242. Привод опорно-поворотного устройства. Б.Н. Каржавов, В.Н. Бродовский, Ю.П. Рыбкин и др. 1982 г. БИ №44.
2. Каржавов Б.Н. Построение синхронных агрегатов для электроприводов с управлением моментом исполнительного двигателя. Электричество. 2013. БИ №4.
3. Беспалов В.Я., Каржавов Б.Н. Синхронные машины с зубцовым шагом обмотки в электрических следящих приводах. Электричество. 2017. БИ №6.
4. Каржавов Б.Н. Аппроксиматоры синусоидальных функции в электроприводах с управлением моментом исполнительных двигателей. Электричество. 2015 г., БИ №9.

Claims (1)

  1. Исполнительный агрегат электропривода, содержащий расположенные на одном магнитопроводе синхронный двигатель с возбуждением от постоянных магнитов, датчик скорости, выполненный на базе тахометрических обмоток двигателя, и датчик положения потока ротора, выполненный на m датчиках Холла, размещенных на зубцах магнитопровода статора, свободных от обмоток двигателя, отличающийся тем, что магнитопровод статора содержит n идентичных пакетов, на каждом из которых размещены обмотки двигателя, тахометрические обмотки датчика скорости и m датчиков Холла датчика положения, при этом смежные пакеты развернуты в пространстве относительно друг друга одинаково по или против часовой стрелки на угол
    Figure 00000007
    , обеспечивающий сдвиг фаз сигналов одноименных датчиков Холла на электрический угол
    Figure 00000008
    радиан, где n - число пакетов статора, m - число датчиков Холла в датчике положения, Z - число зубцов магнитопровода.
RU2017124617A 2017-07-11 2017-07-11 Исполнительный агрегат электропривода RU2656882C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124617A RU2656882C1 (ru) 2017-07-11 2017-07-11 Исполнительный агрегат электропривода

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2017124617A RU2656882C1 (ru) 2017-07-11 2017-07-11 Исполнительный агрегат электропривода

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2656882C1 true RU2656882C1 (ru) 2018-06-07

Family

ID=62560037

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2017124617A RU2656882C1 (ru) 2017-07-11 2017-07-11 Исполнительный агрегат электропривода

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2656882C1 (ru)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724926C1 (ru) * 2019-10-09 2020-06-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Электрический следящий привод

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2403432B2 (de) * 1974-01-24 1975-11-13 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Gleichstrommotor mit mehrphasiger Ständerwicklung und durch n Hallgeneratoren gesteuerter elektronischer Kommutierungseinrichtung
SU1132329A1 (ru) * 1983-08-10 1984-12-30 Предприятие П/Я А-7162 Реверсивный вентильный электродвигатель
SU1750016A1 (ru) * 1990-05-21 1992-07-23 Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" Вентильный электродвигатель
RU2061299C1 (ru) * 1992-03-10 1996-05-27 Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики Электропривод
JP2000078881A (ja) * 1998-08-26 2000-03-14 Calsonic Corp ブラシレスモータの回転信号検出回路及びブラシレスモータ
EP1351375A1 (en) * 2002-03-05 2003-10-08 Askoll Holding S.r.l. Electronic device for starting a permanent-magnet synchronous motor with sensor means which position is dependent on the load driven by the motor
US7714429B2 (en) * 2006-03-27 2010-05-11 Fujitsu Microelectronics Limited Wafer structure with a plurality of functional macro chips for chip-on-chip configuration
RU2392730C1 (ru) * 2008-12-29 2010-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" Электрический следящий привод

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE2403432B2 (de) * 1974-01-24 1975-11-13 Siemens Ag, 1000 Berlin Und 8000 Muenchen Gleichstrommotor mit mehrphasiger Ständerwicklung und durch n Hallgeneratoren gesteuerter elektronischer Kommutierungseinrichtung
SU1132329A1 (ru) * 1983-08-10 1984-12-30 Предприятие П/Я А-7162 Реверсивный вентильный электродвигатель
SU1750016A1 (ru) * 1990-05-21 1992-07-23 Центральное научно-производственное объединение "Ленинец" Вентильный электродвигатель
RU2061299C1 (ru) * 1992-03-10 1996-05-27 Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики Электропривод
JP2000078881A (ja) * 1998-08-26 2000-03-14 Calsonic Corp ブラシレスモータの回転信号検出回路及びブラシレスモータ
EP1351375A1 (en) * 2002-03-05 2003-10-08 Askoll Holding S.r.l. Electronic device for starting a permanent-magnet synchronous motor with sensor means which position is dependent on the load driven by the motor
US7714429B2 (en) * 2006-03-27 2010-05-11 Fujitsu Microelectronics Limited Wafer structure with a plurality of functional macro chips for chip-on-chip configuration
RU2392730C1 (ru) * 2008-12-29 2010-06-20 Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный научно-исследовательский институт автоматики и гидравлики" Электрический следящий привод

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2724926C1 (ru) * 2019-10-09 2020-06-26 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский университет "МЭИ" (ФГБОУ ВО "НИУ "МЭИ") Электрический следящий привод

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8643227B2 (en) Linear motor
JP4959460B2 (ja) モータ起動装置及びモータ起動方法
EP0254347A1 (en) Electric machine
EA028494B1 (ru) Бесщеточный электродвигатель постоянного тока
KR101739670B1 (ko) 모터 구동 장치
US9590541B2 (en) Method and apparatus for control of electrical machines
JP5605164B2 (ja) 永久磁石型同期電動機及び永久磁石型同期電動機の運転方法
US8148867B2 (en) Permanent magnet brushless machine with magnetic flux regulation
CN102160267B (zh) 永磁型步进电动机
RU2656882C1 (ru) Исполнительный агрегат электропривода
US10826339B2 (en) Motor, motor control method and motor control device
US20160276967A1 (en) Stepping motor driving device and timepiece
JP2010098887A (ja) ブラシレスモータ
RU2188494C1 (ru) Вентильный электродвигатель с встроенными датчиками скорости и углового положения ротора
Padalkar Speed and position control of BLDC motor using internal hall sensors and hardware design
KR102238456B1 (ko) 스위치드 릴럭턴스 모터를 구동하는 구동 회로
KR20120077175A (ko) Ｎｅｖ용 10ｋｗ급 ｂｌｄｃ모터와 그를 이용한 제어시스템 및 제어방법
JP2015231242A (ja) Ｄｃモータおよびｄｃモータの制御方法
KR0121122B1 (ko) 선형 자기저항 모터
JPH027280B2 (ru)
EP3012950A1 (en) Three phase axial stepper motor with a direct current excitation
JP2993380B2 (ja) ４相ブラシレスモータ
SU1188830A1 (ru) Вентильный электродвигатель
SU1107224A1 (ru) Датчик положени ротора вентильного электродвигател
KR200154479Y1 (ko) 전자석식 교류 저속 동기모터