[其他]調寬式脈沖電動機

在審

• 申請號: 85106932
• 申請日: 1985-09-10
• 公開（公告）號: CN85106932A
• 公開（公告）日: 1987-10-21
• 發明（設計）人: 梁永祺;曾廣新;陳景福;周成大;周偉明
• 申請（專利權）人: 周偉明
• 主分類號: H02K37/04
• 分類號: H02K37/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

該發明屬于電機學技術領域

該發明的目的是：1、實現無級調速、順利換向，代替普通電動機;2、可用程序自動控制其轉角或轉數，並能高精度定位，代替現用的步進、伺服等自動控制用的特殊電動機。現將該電動機的工作原理分述如下：

一、結構

整機主要由轉子〔1〕、定子〔2〕、光電開關〔3〕、信號片〔4〕及控制電路組成，簡單結構如附圖〔1〕所示。定子跟轉子的組合跟現有的異步電動機的結構形式差不多，但定子及轉子跟交流異步電動機完全不同。定子〔2〕是由4個弓形電磁鐵通過非磁性材料的連結片拼成，每個弓形電磁鐵的磁軛上都有一套激磁線圈。轉子是用軟磁材料做成的，形狀似齒輪，如附圖〔1〕〔C〕所示。信號片是與轉子同軸的圓形金屬片，片中開有與轉子的齒相對應的感光孔，如附圖〔1〕〔b〕所示。控制電路由光電傳感器（光電開關）及電子電路組成一體，光電傳感器安裝在信號片的兩邊，電子電路可裝在電動機的適當位置上。

二、轉動原理

定子和轉子的相對位置如附圖〔2〕〔a〕所示時，在線圈6〔B₁〕6〔B₂〕中通入電流，讓電磁鐵5〔B₁〕、5〔B₂〕獲得激勵而磁化。同時切斷線圈6〔A₁〕、6〔A₂〕的電流。使電磁鐵5〔A₁〕、5〔A₂〕消失磁性，那么，電磁鐵5〔B₁〕、5〔B₂〕將對轉子產生吸力。此時受到力最大的齒是n₂、n₃、n₅、n₆，現以n₆為例說明其受力情況。n₆主要受到磁極N₈的吸力F的作用，如附圖〔2〕所示。這個吸力可分解為法向分力Fn和切向分力Ft，Fn對轉子沒有驅動作用，Ft可促使轉子順時針方向轉動。齒n₂、n₃、n₅的受力情況也如此。當轉子轉到圖〔2〕〔b〕所示的狀態時，就應切斷6〔B₁〕、6〔B₂〕兩線圈的電流，防止電磁鐵5〔B₁〕、5〔B₂〕把轉子反拉回來。同時在線圈6〔A〕中通入電流，讓電磁鐵5〔A₁〕、5〔A₂〕受到激勵而磁化。此時電磁鐵5〔A₁〕、5〔A₂〕的磁極將對轉子具有作用力，其中轉子齒n₁、n₂n₄、n₅分別受到N₁、N₂、N₅、N₆的作用力最大，各齒的受力分析如上所述，每個齒受到一個向前的切向分力，在這分力的作用下，轉子又順時針轉動。如此反復，兩對磁極輪換磁化，轉子就會在電磁鐵的作用下轉動起來。

三、控制原理

從上面分析可知，要使轉子轉動起來和達到恒速的目的，就必須在兩對電磁鐵的線圈中適時地、適量地交替導入電流。為達此目的，我們設計了一個調寬脈沖式電子電路用來進行自動控制。具體電路如附圖〔3〕所示。電路中、上面前端部份是信號發生電路，此外部份為信號處理電路。信號處理電路又分為基本對稱的上、下兩部份，下邊部份比上邊部份只多一級倒相器，上下兩個信號處理電路用來分別控制兩對電磁鐵線圈電流的通斷。現把控制原理闡述如下：在電動機轉動過程中，光電傳感器上可獲得等距、等幅的矩形脈沖，這脈沖經放大后分別送給上、下兩信號處理電路，下邊的信號處理電路比上邊的多一級倒相器，所以，下信號處理電路輸出的脈沖將跟上信號處理電路輸出的脈沖的相位相反。信號處理電路可分為調定與放大兩部份，調寬電路是用來調整脈沖寬度的，當電動機轉速高時使脈沖寬度變窄;反之，脈沖相對變寬，從而達到恒速和無級調速的目的。放大部份是用來放大經過調寬后的信號的。經放大后的信號便可用來觸發激磁線圈的開關管。在這信號的作用下兩對電磁鐵的激磁線圈便可得到符合轉動和恒速要求的激勵電流。在這電流的作用下便可使電磁鐵適時磁化而驅動電動機恒速轉動。