Введение 5
1. Конструкция двигателя Шкондина 7
2. Разработка модели двигателя Шкондина 10
2.1 Основание 12
2.2 Ось вращения 12
2.4 Ротор 12
2.5 Статор 13
3. Недостаток использования коллектора 15
4. Датчик Холла 16
4.1 Принцип работы 16
4.1 Выбор датчика 16
5. Электрическая схема питания обмоток возбуждения с датчиком
Холла 18
6. Проектирование и монтаж печатных плат 20
7. Экспериментальное исследование работы модели 22
Заключение 24
Список используемых источников и литературы 25
Приложение 1 26
Приложение 2 28
Приложение 3
Современная жизнь не обходиться без роботов, они присутствуют практически во всех сферах нашей жизни. Привод является одной из важных частей робота. Наибольшее распространение в мире робототехники получили электроприводы. В общем смысле электропривод представляет собой электромеханическую систему, предназначенную для преобразования электрической энергии в механическую, приводящую в движение рабочие органы робота. В электропривод входят такие компоненты как регулятор, преобразователь, различные датчики. Главной частью электропривода является электродвигатель, от него зависят динамические, энергетические, силовые характеристики привода. На сегодняшний день известно множество различных схем электродвигателей.
Одним из вариантов электрического двигателя является двигатель Шкондина. Изобретатель В.В. Шкондин, запатентовал конструкцию двигателя [1]. Его конструкция является перспективной с точки зрения разработки транспортных средств, так как он может быть легко вмонтирован в колесо. Необходимо изучить характеристики двигателя Шкондина для того, чтобы можно было его использовать. К характеристикам относится механическая характеристика, регулировочная характеристика (от чего зависит скорость, вращающий момент, процедура осуществления реверса).
Информации о том, какими динамическими характеристиками обладает двигатель, методика регулирования вращением двигателя и реверсивного движения, в публикациях освещена недостаточно.
Зная эти характеристики, можно осуществить полный цикл управления средством, оснащенным этим двигателем.
На кафедре прикладной газовой динамики и горения Томского госуниверситета разрабатывается модель электродвигателя Шкондина. Целью настоящего исследования является модернизация модели двигателя для его изучения на предмет получения информации о свойствах двигателя системы Шкондина. При модернизации модели необходимо оптимизировать конструкцию обмоток, а также проверить возможность реализации бесконтактной коммутации обмоток двигателя с использованием датчика Холла.
Для достижения данной цели необходимо решить следующие задачи:
1. Предложить изменение компоновки конструкции.
2. Разработать конструкцию обмоток (диаметр провода, числа витков в обмотке).
3. Разработать систему коммутации обмоток.
4. Изучить принцип работы датчика Холла.
5. Разработать систему управления коммутации обмоток с использованием сигнала датчика Холла.
6. Разработать электрическую принципиальную схему питания обмоток двигателя Шкондина.
7. Осуществить монтаж электрической принципиальной схемы.
Модель двигателя изготовлена. Экспериментальные испытания показали её работоспособность.
Эксперименты с моделью показали, что при увеличении напряжения скорость вращения двигателя увеличивается. Изменив полярность сигнала на электромагниты, можно осуществить реверс двигателя.
Изменение компоновки заключается в изменении количества электромагнитов.
Изготовлены электромагниты новой конструкции.
Изучен принцип работы датчика Холла. Использован датчик Холла ss41.
Реализован алгоритм переключения тока в обмотках с помощью мостовой схемы. Переключение мостовой схемы управляется сигналом с датчика Холла.
Подобрана электрическая принципиальная схема питания обмоток. Разработано 3 платы: плата управления, плата А, плата Б.
После доработки нагрузочной машины модель может быть использована для определения характеристик двигателя Шкондина.
