[其他]调宽式脉冲电动机

说明书

该发明属于电机学技术领域

该发明的目的是：1、实现无级调速、顺利换向，代替普通电动机;2、可用程序自动控制其转角或转数，並能高精度定位，代替现用的步进、伺服等自动控制用的特殊电动机。现将该电动机的工作原理分述如下：

一、结构

整机主要由转子〔1〕、定子〔2〕、光电开关〔3〕、信号片〔4〕及控制电路组成，简单结构如附图〔1〕所示。定子跟转子的组合跟现有的异步电动机的结构形式差不多，但定子及转子跟交流异步电动机完全不同。定子〔2〕是由4个弓形电磁铁通过非磁性材料的连结片拼成，每个弓形电磁铁的磁轭上都有一套激磁线圈。转子是用软磁材料做成的，形状似齿轮，如附图〔1〕〔C〕所示。信号片是与转子同轴的圆形金属片，片中开有与转子的齿相对应的感光孔，如附图〔1〕〔b〕所示。控制电路由光电传感器（光电开关）及电子电路组成一体，光电传感器安装在信号片的两边，电子电路可装在电动机的适当位置上。

二、转动原理

定子和转子的相对位置如附图〔2〕〔a〕所示时，在线圈6〔B₁〕6〔B₂〕中通入电流，让电磁铁5〔B₁〕、5〔B₂〕获得激励而磁化。同时切断线圈6〔A₁〕、6〔A₂〕的电流。使电磁铁5〔A₁〕、5〔A₂〕消失磁性，那么，电磁铁5〔B₁〕、5〔B₂〕将对转子产生吸力。此时受到力最大的齿是n₂、n₃、n₅、n₆，现以n₆为例说明其受力情况。n₆主要受到磁极N₈的吸力F的作用，如附图〔2〕所示。这个吸力可分解为法向分力Fn和切向分力Ft，Fn对转子没有驱动作用，Ft可促使转子顺时针方向转动。齿n₂、n₃、n₅的受力情况也如此。当转子转到图〔2〕〔b〕所示的状态时，就应切断6〔B₁〕、6〔B₂〕两线圈的电流，防止电磁铁5〔B₁〕、5〔B₂〕把转子反拉回来。同时在线圈6〔A〕中通入电流，让电磁铁5〔A₁〕、5〔A₂〕受到激励而磁化。此时电磁铁5〔A₁〕、5〔A₂〕的磁极将对转子具有作用力，其中转子齿n₁、n₂n₄、n₅分别受到N₁、N₂、N₅、N₆的作用力最大，各齿的受力分析如上所述，每个齿受到一个向前的切向分力，在这分力的作用下，转子又顺时针转动。如此反复，两对磁极轮换磁化，转子就会在电磁铁的作用下转动起来。

三、控制原理

从上面分析可知，要使转子转动起来和达到恒速的目的，就必须在两对电磁铁的线圈中适时地、适量地交替导入电流。为达此目的，我们设计了一个调宽脉冲式电子电路用来进行自动控制。具体电路如附图〔3〕所示。电路中、上面前端部份是信号发生电路，此外部份为信号处理电路。信号处理电路又分为基本对称的上、下两部份，下边部份比上边部份只多一级倒相器，上下两个信号处理电路用来分别控制两对电磁铁线圈电流的通断。现把控制原理阐述如下：在电动机转动过程中，光电传感器上可获得等距、等幅的矩形脉冲，这脉冲经放大后分别送给上、下两信号处理电路，下边的信号处理电路比上边的多一级倒相器，所以，下信号处理电路输出的脉冲将跟上信号处理电路输出的脉冲的相位相反。信号处理电路可分为调定与放大两部份，调宽电路是用来调整脉冲宽度的，当电动机转速高时使脉冲宽度变窄;反之，脉冲相对变宽，从而达到恒速和无级调速的目的。放大部份是用来放大经过调宽后的信号的。经放大后的信号便可用来触发激磁线圈的开关管。在这信号的作用下两对电磁铁的激磁线圈便可得到符合转动和恒速要求的激励电流。在这电流的作用下便可使电磁铁适时磁化而驱动电动机恒速转动。