[1]Указанная цель достигается тем, что в известном ллтчнке положения ротора
, содержащем ротор в виде сектер . из маг нитo лгкoгo материала и зубчатый
статор, на зубцах которого расположены последопательно соединенные секции чередующейся чюлярности обмотки
возбуждения и двухфазная выходная обмотка, зубчатый стртор выполнен с
Числом зубцов на полюс и фазу, большим единицы, двухфазкая выходная обмотка выполнена в виде встречно
вхлюченных групп секций, соединенных между собой последовательно в пределах полюсного деления датчика,
а сектор ротора выполнен с полюсной дугой, равной от 90 до 180 эл. град. На фиг. 1 показана конструктивная
схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - вид выходного напряжения одной из фаз выходной обмотки в функ
ции угла поворота ротора; на фиг. 3 четыре положения рютора датчика, соот
ветствующие точкам П1...П4 на кривой выходного напряжения фиг. 2; на фиг.
кривые выходного напряжения при разны угловых размерах сигнального сектора
Устройство содержит зубчатый статор 1, обмотку 2 возбуждения, первую
фазу 3 вьходной обмотки, вторую фазу 4 выходной обмотки, ротор 5 датчика, зубцы 6 - 11 статора.
Секции а, в, с первой фазы выходной обмотки соединены последовательно
т. е. так, что трансформаторные ЭДС, индуктированные в них, складываются.
Аналогично соединены секции а , в , той же фазы. Группы секций (а,в,с) и
(а, в , с) соединены между собой встречно, т. в. так, что трансформаторные ЭДС, индуктированные в них,
вычитаются. Секции второй фазы выходной обмот ки соединены аналогично и расположены
на зубцах статора со сдвигом 90 эл. град, по oTHomeHH.j к сек-циям первой фазы. На фиг. 1 в качестве
примера показан датчик положе ния ротора, зубчатый статор которого имеет число зубцов на полюс и фазу,
равное трем. Датчик положения ротора работает следующим образом.
При подаче переменного напряжения на обмотку 2 возбуждения в зубчатом
статоре 1 возникают магнитные потоки , которые индуктируют трансформаторные
ЭДС в секциях двухфазной выходкой обмотки, амплитуда которых оп ределяется величиной магнитной прово
димости для сооч-ветствуюадего магнитн го потока. В зубцах статора 1, напро
тив которых находится сектор ротора 5 датчика, магнитные потоки больше,
чем в остальных зубцах. Соответстве нно отличаются и трансформаторные
ЭДС в секциях выходной обмотки. В по ложении П1 (фиг. 3) ротора 5 датчика
напряжение первой фазы выходной обмотки максимальное (фиг. 2).
повороте ротора 5 датчика на угол ( р ) выходное напряжение первой фазы выходной обмотки неизменно, так
как магнитная проводимость для магнитных потоков зубцов б - 11 не изменилась
. Положение ротора 5 датчика при повороте на угол ( р ) соответствует позиции П2 на фиг. 3. При
дёьпьнейшем повороте ротора 5 датчика магнитная проводимость для магнитных
потоков зубцов 6 и 7 изменяется, так как площадь перекрытия их сектором
ротора 5 датчика уменьшается. При этом уменьшается ЭДС в секциях первой
фазы выходной обмотки, расположенных на зубцах б и 7, в то время как величина
ЭДС в секциях выходной обмотки , расположенных на зубцах 9, 10 и 11, остается прежней.Это приводит к
уменьшению выходного напряжения в функции угла поворота ротора 5 датчика
(участок П2-ПЗ на фиг. 2. Уменьшение выходного напряжения по указанной
причине происходит при повороте ротора 5 датчика от положения П2 на угол 2 Р) , т. е. до положения ПЗ
на фи-. 3. При дальнейшем повороте ротора 5 датчика до положения П4 на
фиг. 3 наряду с уменьшением ЭДС в группе секций, расположенных на
зубцах 6, 7 и 8, происходит увеличение ЭДС в группе секций, расположенных
на зубцах 9, 10 и 11, включенных встречно с секциями, расположенными на зубцах 6, 7 и 8. Это
вызывает увеличение крутизны выходного напряжения (участок ПЗ-П4 на
фиг. 4). При повороте ротора 5 датчика на угол 90 эл. град, от положения П1 (положение П4 на фиг. 3)
магнитная проводимость воздушног- зазора под зубцами 6, 7, В и 9, 10,
11 одинакова, а выходное напряжение первой фаэы датчика равно нулю. При
дгшьнейшем повороте ротора 5 датчика форма выходного напряжения имеет вид, как на фиг. 2.
Напряжение второй фазы 4 выходной обмотки имеет такую же форму, но сдвинуто
на угол 90 эл. град, относительно выходного напряжения первой фазы 3 выходной обмотки.
Участки П2-ПЗ и ПЗ-П4 (фиг. 2) с различной крутизной выходного напряжеиия
получаются благодаря выполнению зубчатого статора с числом зубцов,
на полюс и фазу большим единицы, выполнению двухфазной выходной обмотки
а виде встречио включенных групп секций, соединенных между собой последовательно
в пределах полюсного деления датчика, выполнению сектора ротора датчика с полюсной дугой, меньшей
160 эл. град. При этом следует учесть, что под полюсным делением.датчика понимается
величина г-- 2., 2Р где D - димметр раотс чки статора да р - чис;ло пар полюсов (для датчика -ia (fHr. 1 р - I )
или Т « Z / 2 р в зубцовых делениях, где Z - чУ1.:ло зубцов статора датчика
а участок эубцовой зоны, в пределах которого секции одной из групп двухфазной
выходной обмотки соединены пос ледовательно, равен Т-Г I - ,
2 Z 1 2рти где m - число фаз выходной обмотки датчика (т 2).
На фиг. 4 показано, как изменяЬтся форма выходного напряжения одно из фаз выходной обмотки датчика поло
жения ротора при изменении угла ft Кривая 12 соответствует - О, полюсная дуга ротора равна 180 эл.град
Кривая 13 соответствует О - Ь IS полюсная дуга ротора больше 90 и мен
ше 180 эл. град. Кривая 14 соответст вует Р 45 , полюсная дуга ротора равна 90 эл. град.
Как видно из фиг, 4 при полюсной дуге сектора ротора, равной 90 эл.гр
выходное напряжение датчика положения ротора имеет пилообразную форму. В результате гармонического авали
за кривой выходного напряжения для различных углов установлено, что
минимальное содержание высших гармоник в кривой выходного напряжения
имеет место при полюсной дуге сектоpa ротора, равной 120 эл. град,, т. е
при Р) 30°. Учитывая, что в реаль ной конструкции датчика будут иметь
место краевые эффекты, изломы кривой выходного напряжения в точках П2 и
ПЗ (фиг. 2) будут сглажены, а выходное напряжение датчика в функции уг
ла поворота ротора будет практически синусоидальным, что подтверждается результатами испытаний макетиог
образца ДПР. Следует отметить, что указанная цель изобретения дос-тигается не толь
ко при выполнении сектора с дугой, меньшей 180 эл. гращ. (т. е. 120 и 90 эл. град.), но и при выполнении
сектора с дугой, большей 180 эл. грг ( т. е. 240 и 270 эл. град.). Но для
такой конструкции.датчика положения ротора увеличение дуги сектора ротора
больше 180 эл. град, приводит к увеличению потребляемого обмоткой возбуждения тока, что нежелательно с
точки зрения энергетических показате лей ВД, 1де используется такой ДПР.
Поэтому целесообразно использовать конструкцию ДПР с ротором, полюсная
дуга сектора которого меньше 180 эл. грая. Использовании датчиков положения ротора для ВЛ позволяет упростить технологию изготовления БДПТ за счет
использования железа для статора датчика такой же геометрии, как и для статора синхронного двигателя,
что исключает необходимость дополнительного штампа для вырубки листов
пакета статора датчика положения ротора , а также дополнительных оправок
при сборке пакетов, уменьшает стоимость БДПТ по сравнению с БДПТ, которые
используют в качестве ДПР бесконтактные СКВТ, повьлшает унификацию узлов БДПТ с дискретной коммутацией
и БДПТ с позиционной модуляцией фазных напряжений за счет использования
для тех и других ДПР, отличающихся друг от друга лишь геометрическими размерами сектора ротора датчика
. Формула изобретения Датчик положения ротора для вентильного
электродвигателя, содержащий ротор в виде сектора из магнитомягкого материала и зубчатый статор,
на зубцах которого расположены последовательно соединенные секции чередующейся
поля;эности обмотки возбуждения и двухфазная выходная обмотка, о тличающийся тем, что, с
целью расширения функциональных возможностей путем получения требуемой
формы выходного Напряжения в функции угла поворота .ротора, зубчатый статор
выполнен с числом зубцов на полюс и фазу большим единицы, двухфазная выходная
обмотка выполнена в виде встречно включенных групп секций, соединенных между собой последовательно
в пределах полюсного деления датчика, а угловой размер полюсной дуги сектора
ротора находится в диапазоне от 90 до 180 эл. град. Источники информации,
принятые во внимание при экспертизе 1.Пульер Ю. М. Индукционные
электромеханические элементы вычислительных и дистанциопно-следящих систем. М., Машиностроение, 1964,
с. 230 - 232, фиг. 7.24, 7. 25. 2.Прозоров В. Л. Протопопов л.и.
и Слесарев А. В. Управляет ый бесконтактный двигатель постоянного тока
. -Сб. Бесконтактные управляеь«е электрические двигатели и полупроводниковые
устройства. Л., ВНИИэлектромаш , 1974, с. 3-10. 3.Пульер Ю. М. Индукционные электромеханические
элементы вычислительных и дистанционно-слелящих систем. М., Машиностроение, 1964, с. 186..
