Электрическая машина с измерителем момента Советский патент 1988 года по МПК H02K11/00 G01R31/34 H02K15/00 

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создании электрических матин со встроенным измерителем момента, используе- мым в системе автоматического управления электроприводом рабочих механизмов, таких, например, как роботы - манипуляторы, зажимные устройства металлорежущих станков и механизмы подач, намоточные устройства, электротранспорт, землеройные и грузоподъемные машины, где требуется измерение либо ограничение вращающего момента, развиваемого приводнь м электродвига- телем в пуско.-тормозных и рабочих режимах.

Цель изобретения - повьшгение надежности путем разгрузки торсиона от радиальных сил и изгибающих моментов,

На фиг.1 изображена электрическая машина со встроенньп измерителем момета, общий вид; на фиг.2 - развертка цилиндрического магнитопровода и по- движного сердечника, измерителя момен та; на фиг.З - сечение А-А на фиг.2.

Электрическая машина со встроенным измерителем момента состоит из якоря 1, насаженного на пбльм вал-вгулку 2, зафиксированного шайбой 3 с помощью игольчатых подшипников 4, установленного концентрично дополнительному валу-втулке 5, выполненному со шлицами, в зацепление с которыми входит шлидевая головка торсиона 6.

Вторая головка торсиона 6 с помощью шлицевого соединения зафиксирована во втулке 2. В хвостовой части допол- картельного вала-втулки 5 выполнен иишцы, ориентированные встречно шлице вым 1 ыступам во втулке 2 с зазором, определяющим предельно допустимый угол скручивания торсиона 6 под действием ударного приложения момента. Валы-втулки 2 и 5 зафиксированы от- носительно торсиона 6 винтами 7 и 8. На передней части дополнительного вала-втулки 5, с помощью диамагнитной втулки 9 установлен индуктивный дифференциальный преобразователь угла закручивания торсиона в электрический сигнал, вьтолненный в виде дилиндриче ского магнитопровода 10 с подвижным сердечником 11, установленным на шейке дополнительного вала-втулки 5, и тороидального сердечника 12с катушеч ными обмотками 13, закрепленного неподвижно на подшипниковом щите 14 электрической машины на траверсе 15.

С торцов сердечник 12 защищен ферромагнитными экранными шайбами 16 и 17.

Цилиндрический магнитопровод 10 выполнен в виде трех колец 18 - 20, соединенных диамагнитными вста нками 21 и 22, а подвижный сердечник II выполнен в виде ферромагнитного кольца 23, установленного на диамагнитной ступице 24, закрепленной на втулке 25

Измерение вращающего момента, развиваемого электрической машиной, производится следующим образом.

Электрома| нитный момент воздействует на якорь 1, который передает его на заднюю головку торсиона 6 и через него на дополнительный вал- втулку 5,- с которым связан приемный вал механизма. Торсион 6 под действием вращающего момента скручивается на некоторый угол. Это вызьтает дифференциальное изменение рабочих воздушных зазоров 8, и S -сердечника 1 2,реактивные сопротивления катушек 13 изменяются,а на выходе балансной схемы при этом появляется аналоговый знакочув ствительный сигнал в виде напряжения постоянного тока,величина которого пропорциональна вращающему моменту.При ударных приложениях,вращающего момента угол скручивания торсиона 6 ограничивается за счет упора шлицевых выступов на хвостов ике дополнительного вала-втулки 5 в шлицевые выступы в вале-втулке 2.

Положительным эффектом при использовании изобретения является непрерьш ное измерение вращающего момента с высокой.точностью в широком диапазоне его изменения - от холостого хода, до предельно допустимой величины, что позволяет обеспечить защиту электри - ческой машины от перегрузки, стабилизировать развиваемый момент, сформировать оптимальные переходные процессы и использовать демпфирующую способность электропривода для подавления резонансных явлений. Эти положительные качества, приобретаемые электрическими машинами с встроенным измерителем момента, повышают их надежность и улучшают качество технологических процессов, реализуемых приводными механизмами.

В электроприводах с полупроводниковыми преобразователями непрерывное измерение момента позволяет достичь

3. 14

машинами переменного тока механических характеристик, присущих машинам постоянного тока в системах электропривода Генератор - двигатель и Тиристорный преобразователь - двигатель.

Типовые представители серийных асинхронных двигателей, оборудованные измерителями момента, позволяют при отработке электропривода вновь раз- рабатьшаемых производственных механизмов получать информацию, необходимую для оптимизации установленной мощ- ности электрооборудования.

Формула изобретения

«

Электрическая машина с измерителем момента, содержащая статор, якорь, установленный на полом валу, торсион, один конец которого посредством шлице- вого соединения сопряжен с концевой частью полого вала,неподвижная часть изме- рителя момента соединена с корпусом электрической машины, один из подвижных элементов измерителя момента соединен с торцовой частью полого вала, а второй подвижный элемент связан с

Л Si

Редактор Е,Копча

mi-i

Составитель В.Никаноров Техред А.Кравчук

5

0

19

торсионом, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности путем разгрузки торсиона от радиальных сил и изгибающих моментов, она снабжена дополнительным полым валом, размещенным внутри первого полого вала и сцентрированного относительно него с помощью подшипников, а измеритель момента выполнен в виде индуктивного дифференциального бесконтактного датчика угла, неподвижная масть которого представляет собой тороидальный сердечник с обмотками, а подвижные части установлены концентрично, один h3 них выполнен в виде кольцевого магнитопровода с двусторонними выступами, а второй - в виде цилиндрического магнитопровода, состоящего из трех ферромагнитных колец, промежутки между которыми заполнены диамагнитным материалом, причем крайние кольца выполнены с выступами, направленными встречно друг другу, и охватывают двусторонние выступы на среднем кольце с разных сторон, при этом второй конец торсиона посредством шлицевого соединения сопряжен с кольцевой частью дополнительного полого вала.

ZO

А

Корректор М,Демчик

Изобретение отиосится к электротехнике. Цель изобретения - повышение надежности электрической машины путем разгрузки торсиоиа от радиальных сил и изгибающих моментов. Электрическая машина со встроенным измерителем момента содержит якорь 1, зафиксированный шайбой 3 с помощью игольчатых подшипников на долом валу-втулке 2, Вал-втулка 2 установлен концентрично дополнительному валу-втулке 5, выполненному со шлицами, в зацепление с которыми входит шлицевая головка торсиона 6, Вторая головка торсиона 6 с помощью шлицевого соединения зафиксирована в валу-втулке 2. На передней части дополнительно вала-втулки 5 установлен индуктивный дифференциальный преобразователь угла закручивания торсиона в электрический сигнал. Преобразователь угла выполнен в виде цилиндрического магнитопровода 10 с подвижным сердечником 11, установленным на шейке вала-втулки 5 и тороидального сердечника 12 с обмотками 13. Устройство позволяет непрерьшно измерять вращающий момент,в диапазоне от холостого хода до предельно допустимой величины. 3 ил. Iti & «аЛ,