Contactless DC Motors with Discrete Control of Current in the Armature Winding Sections Using the Rotor Position Feedback Signal
Abstract
The article considers contactless DC motors with discrete control of the current in the three- and two-section armature winding using the rotor position feedback signal by means of a converter containing six and four power transistors, respectively. The motors are additionally equipped with a pulse width modulator (PWM) and a rectifier of the rotor position sensor signals. In the PWM, the periodic line-to-line voltage is compared with the rectified sensor signals to produce periodic rectangular pulses with the duration depending on the rotor position, which close the power transistors. Since the motor torque without PWM and the rectified sensor signals vary in a sine wave manner with turning the rotor (i.e., in the same way), a lower motor torque pulsation is obtained. The sensor and PWM designs and operation are described, and the requirements for their output voltages are formulated. Expressions for the contactless DC motor electromagnetic torque and its limit values are obtained. It is established that the electromagnetic torque pulsation levels in the contactless DC motors with three- and two-section armature windings do not exceed 1 and 1.5%, respectively, which is significantly lower than the pulsation level in the well-known contactless motors (4%).
References
1. Хрущев В.В. Электрические машины систем автоматики: Учебник для вузов. Л.:Энергоатомиздат, 1985, 368 с.
2. Осин И.Л., Юферов Ф.М. Электрические машины автоматических устройств: Учебноепос.для вузов. М.: Изд-во МЭИ, 2003, 424 с.
3. Бут Д.А. Бесконтактные электрические машины.М.:Высшая школа, 1985, 250 с. 62 Бесконтактные двигатели постоянного тока с дискретным управлением «ЭЛЕКТРИЧЕСТВО» №3/2021
4. Зимин Е.Н., Кацевич В.Л., Козырев С.К. Электроприводы постоянного тока с вентильными преобразователями.М.: Энергоиздат, 1981, 192 с.
5. Балагуров В.А., Гридин В.М., Лозенко В.К. Бесконтактные двигатели постоянного тока с постоянными магнитами.М.: Энергия, 1975, 128 с.
6. Овчинников И.Е., Лебедев Н.И. Бесконтактные двигатели постоянного тока. Л.:Наука, 1979, 270 с.
7. Косулин В.Д., Михайлов Г.Б., Омельченко В.В., Путников В.В. Вентильные электродвигатели малой мощности для промышленных роботов. Л:Энергоатомиздат, 1988, 184 с.
8. Овчинников И.Е. Теория вентильных электрических двигателей. Л.:Наука,1985, 148 с.
9. Кенио Т., Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами/Пер.cангл.М.:Энергоатомиздат, 1991, 229 c.
10. Штелтинг Г., Байссе А. Электрические микромашины/Пер.снем.М.:Энергоатомиздат, 1991, 229 с.
11. Гридин В.М. Способы уменьшения пульсации момента и выходного напряжения бесконтактных моментных двигателей и тахогенераторов постоянного тока.–Электричество,2016,№4,с. 56–61.
12. Гридин В.М. Моментные бесконтактные двигатели постоянного тока с дискретнымиди скретно-аналоговым управлением по положению ротора.–Электричество,2017,№4,с. 50–55.
13. Гридин В.М. Характеристики моментных бесконтактных двигателей постоянного тока с симметричной и несимметричной обмотками.–Электроника и электрооборудование транспорта, 2017,№2,с. 28–31.
14. Балковой А.П., Цаценкин В.К. Прецизионный электропривод с вентильными двигателями.М.:Изд.дом МЭИ, 2010, 328 с.
15. Столов Л.И., Афанасьев А.Ю. Моментные двигатели постоянного тока. М.: Энергоатомиздат, 1989, 223 с.
16. Баранов М.В., Бродовский В.Н., Зимин А.В., Каржавов Б.Н. Электрические следящие приводы с моментным управлением и с полнительными двигателями. М.: МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2006, 240с.
#
1. Khrushchev V.V. Elektricheskiye mashiny sistem avtomatiki: Uchebnik dlya vuzov (Electrical machines of automation systems: Textbook for universities). L.: Energoatomizdat, 1985, 368 p.
2. Osin I.L., Yuferov F.M. Elektricheskiye mashiny avtomaticheskikh ustroystv: Uchebnoye pos. dlya vuzov (Electrical machines of automatic devices: a textbook for universities). M.: Izd-vo MEI, 2003, 424 p.
3. But D.A. Beskontaktnyye elektricheskiye mashiny (Contactless electrical machines). M.: Vysshaya shkola, 1985, 250 p.
4. Zimin Ye.N., Katsevich V.L., Kozyrev S.K. Elektroprivody postoyannogo toka s ventil’nymi preobrazovatelyami (DC electric drives with valve converters). M.: Energoizdat, 1981, 192 p.
5. Balagurov V.A., Gridin V.M., Lozenko V.K. Beskontaktnyye dvigateli postoyannogo toka s postoyannymi magnitami (Permanent magnet direct current contactless motors). M.: Energiya, 1975, 128 p.
6. Ovchinnikov I.Ye., Lebedev N.I. Beskontaktnyye dvigateli postoyannogo toka (Direct current contactless motors). L.: Nauka, 1979, 270 p.
7. Kosulin V.D., Mikhaylov G.B., Omel’chenko V.V., Putnikov V.V. Ventil’nyye elektrodvigateli maloy moshchnosti dlya promyshlennykh robotov (Valve electric motors for industrial robots). L: Energoatomizdat, 1988, 184 p.
8. Ovchinnikov I.Ye. Teoriya ventil’nykh elektricheskikh dvigateley (The theory of valve electric motors). L.: Nauka, 1985, 148 p.
9. Kenio T., Nagamori S. Dvigateli postoyannogo toka s postoyannymi magnitami/Per. c angl. (DC motors with permanent magnets / Trans. from English). M.: Energoatomizdat, 1991, 229 p.
10. Shtelting G., Baysse A. Elektricheskiye mikromashiny/Per. s nem. (Electric micromachines / Trans. from German). M.: Energoatomizdat, 1991, 229 p.
11. Gridin V.M. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2016, No.4, pp. 56 – 61.
12. Gridin V.M. Elektrichestvo – in Russ. (Electricity), 2017, No. 4, pp. 50 – 55.
13. Gridin V.M. Elektronika i elektrooborudovaniye transporta – in Russ. (Electronics and electrical equipment of transport), 2017, No.2, pp. 28 –31.
14. Balkovoy A.P., Tsatsenkin V.K. Pretsizionnyy elektroprivod s ventil’nymi dvigatelyami (Precision electric drive with valve motors). M.: Izd. dom MEI, 2010, 328 p.
15. Stolov L.I., Afanas’yev A.Yu. Momentnyye dvigateli postoyannogo toka (DC torque motors). M.: Energoatomizdat, 1989, 223 p.
16. Baranov M.V., Brodovskiy V.N., Zimin A.V., Karzhavov B.N. Elektricheskiye sledyashchiye privody s momentnym upravleniyem ispolnitel’nymi dvigatelyami (Electric servo drives with torque control of the executive motors). M.: MGTU im. N.E. Baumana, 2006, 240 p.
