Электромеханический преобразователь Советский патент 1987 года по МПК H02K41/06 

Изобретение относится к электромашиностроению и может быть использовано для формирования импульсов в эхолокации, дефектоскопии и других областях.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

На фиг. 1 изображено устройство с шестью сердечниками дополнительног магнитопровода статора и двумя сер- дечниками дополнительного магнитопровода ротора; на фиг, 2- сечение на фиг , 1; ни фиг, 3 - устройство с одним сердечником дополнительного магнитопровода статора, в котором дополнительный магнитопровод ротора состоит из двух частей; на фиг, 4 - вариант устройства с расположением сердечников дополнительных магнито- проводов в другой плоскости,

Электромеханический преобразователь (фиг, 1 и 2) содержит статор 1 и эксцентрично установленный ротор Z, Статор содержит электромагнитную систему (не показана) для создания вращающегося магнитного поля - маг-, нитопровод и многофазную обмотку, подключенную к многофазному источнику питания частоты F 1/Т (например 50 Гц), а также систему униполярного подмагничивания. Кроме того, статор содержит шесть сердечников 3 допол- нительного магнитопровода, равноотстоящих по окружности. На каждом сердечнике 3 расположены входная 4 и выходная 5 обмотки. Все входные обмотки подключены параллельно или последовательно к источнику сигнала частоты f (например, 10000 Гц), а все выходные обмотки - к приемник

сигнала (нагрузке) ,

i

Ротор 2 содержит магнитопровод (не показан) для проведения магнит- ного потока, обуславливающего вращение. Кроме того, ротор содержит два сердечника 6 дополнительного магнитопровода, расположенные диаметрально противоположно. Ротор установлен на двух катках 7, венцы которых выполнены зубчатыми с числом зубьев Z, Ротор может катиться на катках по направляющем поверхностям статора, которые также выполнены зубчаты ш с числом зубьев Zg. Поверхности качения могут быть выполнены гладкими, если фрикционное зацепление исключает проскальзывание.

5

5 0

0 5 40

45 QQ g

Устройство работае т следующим образом.

При подаче питания его катки 7 обкатывают статор, В положении, показанном на фиг, 1 .и 2, против нижнего условно первого сердечника 3 статора расположен сердечник 6 ротора, который замыкает магнитную цепь так, что между входной и выходной обмотками этого сердечника есть магнитная связь, и сигнал передается от источника к приемнику. Прокатившись от этого положения на половину длины своей окружности, ротор займет такое положение, что его второй сердечник 6 установится против сердечника статора, условно третьего, отстоящего через один от первого, и между обмотками третьего сердечника также появится магнитная связь. При дальнейшем качении ротора замкнется магнитная цепь и появится магнитная связь между обмотками пятого сердечника статора и т,д,, причем синхронность установки сердечников ротора против сердечников статора задана соотношением чисел этих сердечников, равным Zp/Zg, Поэтому в приемник сигнала поступают импульсы, заполненные колебаниями с частотой ,

Длительность импульса зависит от ширины сердечника в тангенциальном направлении. Для показанного на фиг, 2 примера эта ширина составляет примерно 0,2 внутреннего диаметра статора, так что длительность импульса составляет T 0,2/ ir 0,064Т, Между импульсами магнитная связь между обмотками практически отсутствует, так как определяется лишь незначительным потоком рассеяния. Так как сердечники ротора и статора устанавливаются друг против друга не мгновенно, форма огибающей импульса близка к колоколообразной, I

Можно получить несимметрично расположенные импульсы, если исключить часть обмоток 4 или 5, Например, если исключить обмотки третьего ста- торного сердечника, импульсы будут сниматься только с первого и пятого сердечников и меньшие интервалы между импульсами будут чередоваться с вдвое большими. Если исключить обмотки всех сердечников 3, кроме одного, частота следования импульсов станет втрое меньше. Тот же результат получится, если оставить на статоре включенными

обмотки всех нечетных сердечников, на роторе только один сердечник 6. наоборот, если на роторе удвоить число сердечников, т.е. установить под прямым углом четыре сердечника импульсы будут сниматься и с обмото 5 четных статорных сердечников, т.е частота следования импульсов удвоится.

Чтобы увеличить скважность импулсов, не уменьшая их ширины и передаваемой ими энергии, т.е. чтобы увеличить интервалы времени между импульсами, не уменьшая объема сердеч НИКОВ, можно использовать конструкцию, показанную на фиг. 3. Здесь на статоре I, кроме электромагнитной системы (не показана) для создания вращающегося магнитного поля, уста- новлен один дополнительньш сердечник 3 Г-образной формы, на котором расположены входная 4 и выходная 5 обмотки. Ротор 2 также опирается на ива катка 7 с зубчатыми венцами, но с различными числами зубцов.

В примере на фиг. 3 соотношение чисел зубцов катков Z и соответствующих зубчатых направляющих статора Zg равно для левого кат- ка и 7./7. для правого катка. Так как один каток установлен на подшипнике, оба катка могут вращаться вокруг собственной оси с различными частотами. Дополнительный магнитопровод ротора состоит из двух сердечников: сердечник 6 жестко связан с правым катком, а сердечник 8, окруженный . изоляционным материалом 9, с левым катком. .

Устройство работает следующим образом.

Два последующих касания поверхности статора одним и тем же зубцом катка отстоят, друг от друга на Zg- Zp зубцов. Поэтому каждый зубец катка вторично коснется одной и той же статора спустя

п

касаний. Так как два последующих касания отстоят по времени на Zr

7 5

взаимное положение зубцов статора

и катка, повторяется через интервал

2 времени N T

---ir--T. Следоваz -z.

тельно, взаимное положение сердечников 3 и 8 повторяется через каждые

1Q

15 0 25

о п

g

5

0

5

ZP, --:f--Т периодов частоты питания.

Аналогично взаимное положение сердечников 3 и 6 повторяется через

1-2.

----- Т периодов частоты питания. 51

Показанное на фиг. 3 взаимное положение всех трех сердечников 3,6 и 8

Zr, Zri

повторяется через ----- --Iv

5, Г, t-z

периодов частоты питания. В этом положении магнитная цепь сердечника 3 замкнута, а между катушками 4 и 5 есть магнитная связь. Во всех других положениях против одного или против обоих торцов сердечника 3 находится немагнитный материал, магнитная цепь разомкнута, а между обмотками 4 и 5 нет магнитной связи.

Ширина сердечников выбирается такой (например 1,5 зубцового деления левого, катка), что смежные положе-, ния сердечников отстоят достаточно далеко (в примере пять таких делений между смежными положениями сердечников 3 и 8), чем достигается четкое отличие положения на фиг. 3 от любого пpoмeжyfочного положения; т.е. в любом промежуточном положении расстояние между сердечниками велико и магнитная цепь сердечника 3 разомкнута.

Таким образом, устройство позволяет получать короткие импульсы самой различной скважности - от единиц до тысяч.

На фиг. 4 показано располож(2ние дополнительного магнитопровода - полукруглых сердечников 3 и 6 статора и ротора соответственно не в аксиальной плоскости, как в предыдущих примерах а в поперечной. В этом варианте дополнительные сердечники могут быть расположены непосредственно на поверхностях качения, что позволяет достичь цели изобретения, не изменяя

активного объемй устройства. I .,

Если устройство выполняет функцию

контакта, размыкающегося на короткое время, обмотка 5 может не устанавливаться. В этом случае нагрузка подключается к источнику сигнала (источнику напряжения) последовательно с обмоткой 4. В положении, показанном на фиг. 3 и 4, индуктивное сопротивление эфой обмотки велико, что соответствует размыканию контакта. В любом другом положении индуктивное

513

сопротивление этой обмотки незначительно и нагрузка подключена к источнику сигнала через небольшое активное сопротивление обмотки.

Если обмотка 4 подключена к источнику постоянного тока, с выходной обмотки 5 снимаются видеоимпульсы (не заполненные другой частотой), которые могут, например, использоваться для счета числа оборотов двигателя.

Преимуществом предлагаемого устройства является то, что одновременно с преобразованием электрической энергии в механическую оно осуществляет бесконтактную коммутацию сигнала на очень короткое время и позволяет бесконтактно сформировать короткие радиоимпульсы большой скважности, регулируемой в широких пределах, что недостижимо с помощью известных коммутаторов. Другим преимуществом устройства является возможность получить плавную огибающую импульса, что требуется для повьше- ния помехоустойчивости сигнала. Устройство может иметь различные функциональные применения: генератор импульсов, в том числе несимметричных регулируемой скважности, умножитель

6

частоты в различное число раз. Например, оно может использоваться как тихоходный привод излучающей антенны эхолокатора, одновременно формирую- в ней импульсы частоты сигнала.

Формула изобретения

101. Электромеханический преобразо-.

ватель, содержащий статор с магнито- проводом и многофазной обмоткой и ротор с магнитопроводом, эксцентрично установленный относительно стато15 ра на катках, отличающийся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей, на статоре установлен дополнительный магаитопро- вод с двумя обмотками, а на роторе

20 расположен дополнительный магнитопро- . вод, служащий для замыкания магнитной цепи дополнительного магнитопро- вода статора,

2, Преобразователь по п. 1, о т 25 л и ч а ю щ и и с я тем, что один из катков ротора установлен на валу ротора в подшипниках, а дополнительный магнитопровод ротора выполнен из двух частей, одна из которых рас20 положена на упомянутом катке, а другая на роторе.

Изобретение относится к электротехнике и может использовано для преобразования и формирования импульсов в эхолокации, дефектоскопии и других областях. Цель изобретения - расширение функциональных возможностей. Преобразователь содержит статор 1 и эксцентри но установ- i ленный ротор 2. Статор содержит электромагнитную систему для создания вращающегося магнитного поля, а так-, же сердечники 3 дополнительного маг- нитопровода, равноотстоящие по окружности на каждом из которых расположены входная 4 и выходная обмотки. Ротор имеет два диаметрально расположенных сердечника 6 и установлен на катках 7 с зубчатыми венцами. При замыкании магнитной цепи сердечников 3статора сердечниками 6 ротора сигнал с входной обмотки 4 передается на выходную обмотку 5, что позволяет получать короткие импульсы самой различной скважности. 1 з.п. ф-лы, 4ил. i (Л со 05 05 00 Юо Й/г/

9weJ

д s

Фиг,3

Редактор П. Гереши

Составитель С, Пахомов

Техред М.Ходанич Корректор; М. Демчик

Заказ 6301/55 Тираж 659Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, -35, Раушская наб., д, 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

ФигМ