Синхронный тахогенератор Советский патент 1990 года по МПК H02K19/20 

1В 20 21 22 Фиг Л

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к информационным генераторам индукторного типа, и может быть использовано в системах автоматизированных электроприборов, а также в информационно-измерительной технике при осуществлении контроля частоты вращения.

Целью изобретения является повышение точности контроля частоты вращения.

На фиг. 1 представлен синхронный та- хогенератор в продольном разрезе; на фиг. 2 - фрагмент геометрии, характеризующий аксиальное смещение пакетов,

Синхронный тахогенератор содержит статор 1 и ротор 2. На статоре 1 установлен постоянный магнит 3 с осевой намагниченностью, жестко скрепленный с магнитопро- водящими втулками 4 и 5. На втулке 4 размещены пакеты 6-9 первой системы статора 1, а на втулке 5 - пакеты 10-13 второй системы статора 1. Неподвижная кольцевая выходная обмотка 14 размещена внутри постоянного магнита 3 между первой и второй полюсными системами пакетов статора 1 (на фиг. 1 между пакетами 9 и 10). Ротор 2 установлен на валу 15 и выполнен в виде магнитопроводящей втулки 16 с пакетами 17-24. На магнитопроводящей втулке 16 жестко закреплены пакеты 17-20 первой полюсной системы ротора и пакеты 21-24 второй полюсной системы ротора 2. Пакеты статора 6-13 отделены от пакетов ротора (17-24) воздушным зазором 25 и имеют равную длину п. причем в каждой системе пакетов как на статоре, так и на роторе пакеты аксиально смещены друг относительно друга на величину I, превышающую длину In по кра11ней мере на величину ширины паза статора bni (см.фиг.2). Для повышения жесткости конструкции между пакетами 6-13 каждой системы размещены кольцевые не- мг.гнитныэ прокладки 26 - на статоре 1 и 27 - на роторе 2. Каждый пакет 6-13 статора 1 выполнен с числом зубцов zi, а каждый пакет 17-20 ротора 2-е числом зубцов z,. Соотношение чисел зубцов zi и Z2 выбирается из условия

fz2 (1 -fk)±1

где V- число пакетов в каждой системе, равное порядковому номеру высшей гармоники, выделяемой в выходном сигнале в качестве основной (на фиг.1 в качестве примера V 4 );

К - целое число.

Зубцы пакетов 6-9 первой системы статора 1 установлены с совпадением радиаль0

5

0

ных осей зубцов пакета 10-13 его второй полюсной системы. Зубцы пакетов 17-20 первой системы ротора 2 установлены с совпадением радиальных осей зубцов 21-24 второй полюсной системы ротора 2.

В системах пакетов, выполненных с числом зубцов равным Zj в каждой из них, пакеты развернуты друг относительно друга поочередно на геометрический угол 2ji(zj ± 1)/(vzj) , а в системах пакетов, выполненных с числом зубцов в каждом из них меньшим Zj, пакеты развернуты друг относительно друга поочередно на геометрический угол 2jf/v , причем число зубцов zj выполнено кратным числу v , а также при

Z1 Z2 и при Z2 Z1.

Для получения максимальной амплитуды выходного сигнала зубцовую зону тахо- генератора при Z2 zi целесообразно выбрать в соответствии с рекомендациями:

bnt

ti

;0.55дл« г.4.в.... Г0.4дл11У 2.4.в...

0.4 для V 3 .5 , 7 .

0.55дл«у 3.5.Т...

где bni, Ьп2 - соответственно ширина паза статора и ротора;

ti,t2 - соответственно величина зубцо- вого деления статора и ротора.

В случае, если zi Z2, то в отношениях

Ьг, 1 Ьп2

-- и - и индексы 1 и 2 формально

езаимоизменяются.

Синхронный гахогенератор работает следующим образом.

Магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом 3, выходит из полюса N, попадая ко втулку 4, пакеты 6-9 статора 1, пронизываетвоздущный зазор 25, проходит по пакетам (17-20) ротора 2, магнитопроводящей втулке 16, пакетам 21-24 ротора 2, через воздушный зазор 25 в пакеты 10-13 статора 1 и втулку 5, замыкаясь на противоположном полюсе S магнита 3. В результате вращения ротора 2 в зоне воздушного зазора 25 происходит модуляции магнитной проводимости и магнитного потока с частотой v-й гармоники, выделенной зубцовой зоной в качестве основной путем подавления всех гармоник, порядок которых ниже.. За счет модуляции магнитного потока в выходной обмотке 4 сцепленной с ним индуцируется ЭДС с частотой

f

VZii

60

где n - частота вращения ротора 2, об/мин.

Данная частота, а также амплитуда ЭДС однозначно определяют частоту враиония во всем рабочем диапазоне контролируемого вращающегося органа.

Тахогенератор по изобретению обладает повышенной точностью контроль частоты вращения соответствующего opiaHa по сравнению с прототипом по следующим причинам. Взаимный разворот пакетов по- зволяет снизить влияние технологичесих погрешностей изготовления зубцов соосности статорам ротора и др. Аксиальное смещение пакетов статора и ротора в системах на величину, превышающую длину каждого пакета по крайней мере на величину паза статора, обеспчивает идентичность магнитных условий для каждого пакета, поскольку в действительности магнитный поток на торцах зубцов каждого пакета выпучивает- ся на величину половины ширины паза статора. При отсутствии указанного аксиального смещения крайние пакеты системы находились бы в магнитных условиях, отличающихся от магнитных условий сред- них пакетов.

Выбор числа zj кратным числу г в совокупности в разворотом пакетов на геометрический угол 2ji(zj ± 1)/(i. zj) позволяет одновременно максимально уменьшить не- равномерность зубцового деления пакетов с числом зубцов Zj и одновременно в зоне вос душного зазора i-ro зубца выделить желаемую v-ю гармонику при одновременном подавлении гармоник более низкого поряд- ка. Однако это достигается лишь тогда, когда на противоположной стороне воздушного зазора (на стороне пакетов с числом зубцов меньшим zj) имеет место идеально точное распределение зубцов, т.е. без погрешности зубцового деления. Последнее, в свою очередь, достигается пооче- редным разворотом этих пакетов на геометрический угол 2л/г .

Формула изобретения Синхронный Тахогенератор, содержащий неподвижную кольцевую выходную обмотку, размещенную внутри постоянного магнита с осевой намагниченностью между закрепленными на нем аксиально смещенными системами зубчатых статора, установленны|й на валу ротор, выполненный в виде двух аксиально смещенных систем зубчатых пакетов, развернутых один относительно другого и размещенных на магни- топроводящей втулке, причем на статоре обе системы пакетов установлены с совпадением радиальных осей зубцов, а число зубцов Z1 каждого пакета статора с числом зубцов Z2 каждого пакета ротора связано соотношением

±1

i (1 +k)

V

где)- порядковый номер высшей гармоники, выделяемой в качестве основной;

К - целое число,

отличаюшийся тем, что, с целью повышения точности контроля частоты вращения, каждая система пакетов статора и ротора выполнена из г пакетов, размещенных друг относительно друга с аксиальным смещением, превышающим длину каждого пакета не менее чем на ширину паза статора, в системах пакетов, выполненных с числом зубцов Zj в каждом из них, пакеты развернуты друг относительно друга пооче2 Xzj±1)

щ

в системах пакетов, выпо/женных с числом зубцов в каждом из них меньшим Zj, пакеты развернуты друг относительно друга поочередно на.геометрический угол 2ji/v , причем число зубцов Zj выполнено кратным числу V, а также , при zi Z2 и

при 22 Z1.

редно на геометрический угол

. а

Изобретение относится к информационным электрическим машинам индукторного типа и может быть использовано при осуществлении контроля частоты вращения в системах автоматизированных электроприводов, а также в информационно-измерительной технике. Целью изобретения является повышение точности контроля частоты вращения. На статоре 1 установлен постоянный магнит 3 с осевой намагниченностью и двумя системами пакетов (СП) 6 - 9 и 10 - 13. Внутри статора 1 размещен ротор 2 с двумя СП 17 - 20 и 21 - 24. Каждая СП содержит ν пакетов. Числа зубцов Z₁ статора и Z₂ ротора связаны соотношением (Z₂/Z₁) @ ¹ = [*98H(1+K)±1]/*98H, где К - целое число. В каждой СП статора 1 и ротора 2 пакеты смещены друг относительно друга на величину, превышающую длину пакета, по крайней мере на ширину паза статора. В СП с числом зубцов Z_J пакеты, развернуты поочередно на геометрический угол 2φ(Z_J±1) / (*98HZ_J), а в СП с числом зубцов, меньшим числа Z_J, пакеты развернуты поочередно на геометрический угол 2φ/ν, причем число Z_J кратно числу ν, где Z_J = Z₁, при Z₁ *98 Z₂, Z_J = Z₂ при Z₂ *98 Z₁. При вращении ротора 2 относительно статора 1 происходит модуляция магнитного потока, вследствие чего в кольцевой выходной обмотке 14 наводится ЭДС, амплитуда и частота которой прямо пропорциональны частоте вращения. 2 ил.

Фи.. ,;