Электродвигатель постоянного тока,совмещенный с датчиком частоты вращения Советский патент 1984 года по МПК H02K11/00 H02K29/14 

Изобретение относится к электродвигателям постоянного тока, пред.назначенньм для лентопротяжных и дру гих устройств, для которых важным па раметром является равномерность вращения роторов. Измерительными органами, необходи мыми для системы стабилизации частот вращения, могут служить генераторы постоянного, переменного тока, фотоэлектрические и другие датчики, применение которых зависит от степени стабилизации частоты вращения элект,родвигателя. ; Известны совмещенные электродвига тели, в которых в качестве датчика частоты вращения используются генераторы постоянного тока. Якорь элект родвигателя и якорь датчика расположены на одном валу, а система возбуждения датчика прикрепляется к кор пусу электродвигателя рЗ. Недостатками таких электродвигателей являются сложность сборки и ре гулировки из-за наличия двух отдельных электрических машин с отдельными магнитными системами, сложность технологии изготовления якоря датчика частоты вращения, а также увеличенные массогабаритные показатели. Известен также электродвигатель постоянного тока, совмещенный с датчиком частоты вращения в одном корпусе. Датчик частоты вращения, выполненный в виде электрической мащины постоянного тока, размещен внутри якоря электродвигателя и имеет, отi дельную систему магнитного возбужде-г ния С23. : Известный электродвигатель характеризуется сложностью конструкции и технологии изготовления, наличием двух систем возбуждения электродвигателя и датчика, а также усложнением настройки. Наиболее близким к предлагаемому по технической, сущности является сов мещенный двигатель-датчик частоты вращения, содержащий систему возбуждения двигателя, выполненную на постоянных магнитах чередующейся поляр ности, закрепленных в магнитопроводящем корпусе, якорь с обмоткой, установленный на валу, магнитопроводЫ датчика, выполненйые в виде Г-образных наконечников, каждый из кото:рых скреплен с, одним постоянным магнитом, и выходную обмотку датчика, размещенную на отдельном якоре. Таким образом, в воздушном запоре датчика создается магнитное поле переменной полярности С 31. Недостатками совмещенного двигателя-датчи1{а являются увеличенные осевые габариты из-за последовательного крепления якорей двигателя и датчика на одном валу, сложность технологии изготовления якоря датчика., Наличие магнитного поля переменной полярности, созданного постоянными магнитами, в воздушном зазоре датчика не позволяет использовать более простой и надежный датчик индукционного типа с большим числом импульсов за оборот, позволяющий повысить степень стабилизации частоты вращения электродвигателя. Кроме того, при использовании постоянных магнитов из редкоземельных металлов в качестве индуктора двигателя применение Г-образных наконечников, прикрепленных к торцовым поверхностям постоянных магнитов, малоэффективно, так как отвод магнитного потока с боковБпс поверхностей редкоземельных магнитов незначителен. Цель изобретения - улучшение массогабарйтных показателей и упрощение конструкции двигателя постоянного тока. Поставленная цель достигается тем, что в электродвигателе постоянного тока, совмещенном с датчиком частоты вращения, содержащем систему возбуждения двигателя,.выполненную на постоянных магнитах чередующейся полярности, закрепленных в магнитопроводящем корпусе, якорь с обмоткой, установленный на немагнитной втулке, неподвижный и вращающийся магнитопроводы датчика с зубцами, выполненными на обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях, и выходную кольцеобразНую обмотку датчика, постоянные магниты одноименной полярности В1 толнены удлиненными в осевом направлении, немагнитная втулка в торцовой части со стороны удлиненных магнитов снабжена диском, на наружной поверхности которого укреплен магнитопроводящий цилиндр, расположенный под удлиненными магнитами, а обмотка датчика ycTaHOBjfeHa соосно с цилиндром между системой возбуждения двигателя и магнитопроводами датчика.

На чертеже схематически показан пред.ггагаемьй многополюсный электродвигатель постоянного тока, совмещенный с.датчиком частоты вр1ащения.

Система возбуладения двигателя состоит из длинных 1 и кбротких 2 постоянных магнитов, чередующихся между собой вдоль по окрз ности воздушного зазора двигателя и закрепленных в магнитопроводящем корпусе 3. Осевая длина постоянных магнитов 1 больше длины пакета якоря 4. Обмотка якоря 5 уложена на безпазовый пакет якоря 4, Между лобовыми частями обмотки якоря 5 и выступающими краями постоянных магнитов 1 размещен магнитопроводящий цилиндр &, закрепленный на диске немагнитной втулки 7. Магнитопроводящий цилиндр 6 служит для отвода части магнитного потока удлиненных постоянных магнитов 1 в магнитную цепь датчика частоты вращения Воздушный зазор, образованный магнитопроводящим цилиндром 6 и удлиненными магнитами 1, является нерабочим и имеет минимально возможную величину.

Рабочий воздушный зазор датчика образуется двумя магнигопроводящими кольцами, расположенными перпендикулярно оси вращения якоря, причем кольцо 8 закреплено на корпусе 3, а кольцо 9 вплотную примыкает к цилиндру 6. На обращенных друг к другу цилиндрических поверхностях колец 8 и 9 нарезано одинаковое число зубцов. Обмотка 10 датчика выполнена в

виде кольца и закреплена на корпусе 3.

Описанная конструкция датчика и принцип его работы соответствуют дат5 чику частоты вращения индукционного типа. При вращении якоря магнитная проводимость рабочего воздзтпного зазора датчика циклически изменяется, вследствие чего образуется пульсирующий магнитный поток. В обмотке 10 датчика, охва ываемой пульсирующим магнитным потоком, наводится электродвижущая сила с частотой, пропорциональной числу зубцов и час5 тоте вращения якоря.

Таким образом, изобретение позволяет уменьшить осевые размеры и улз шить технологию изготовления электродвигателя постоянного тока, совме0щенного с датчиком час.тоты вращения за счет простой технологии изготовления кольцеобразной обмотки и простоты изготовления магнитопровОдящих зубчатых колец, выполняемых штампов5кой, что очень важно при серийном производстве.

Кроме того, при сравнении электро двигателей, совмещенных с предложен30 ным датчиком частоты вращения и с фотоэлектрическим датчиком, как наиболее близких по выходному парамет

ру - числу импульсов за один оборот, можно отметить, что по энергетичес35 КИМ показателям, по простоте и надежности индукционный датчик превосходит фотоэлектрический.

V ;V:v;/ V..V/.-.;V//////////

1 3 / /

.,. .,.

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА, СОВМЕЩЕННЫЙ С ДАТЧИКОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, содержащий систему возбуждения двигателя, выполненную на постоянных магнитах чередующейся полярности, закрепленных в магнитопроводящем корпусе, якорь с обмоткой, установленный на немагнитной втулке,, неподвижный и вращающийся магнитопроводы датчика с зубцами, выполненными на обращенных друг к другу цилиндрических Поверхностях, и выходную кольцеобразную обмотку датчика, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей и упрощения конструкции, постоянные магниты одноимённой полярности выполнены удлиненными в осевом направлении, немагнитная втулка в торцовой части со стороны удлиненных магнитов снабжена диском, на наружной поверхности которого укреплен магнитопроводящий цилиндр, расположенный под удлиненными магнитами, а обмотка датчика установлена соосно с цилиндром между системой возбуждения двигателя g и магнитопроводами датчика.