Синхронный тахогенератор

 

Изобретение относится к бесконтактным электрическим мапинам. Цель изобретения - улучшение массогабаритиых показателей и повышение точности измерения. Тахогенератор содержит неподвижную обмотку возбуждения. когтеобразньй ротор с двумя системами полюсов, установленньй на валу с помощью втулки. Обмотка якоря размещена в зубцах ярма магнитопровода статора. Магнитопровод вьтолнен шихтованным . Пластины зубцов магнитопровода в аксиальной плоскости выполнены в форме параллелограмма, якорная обмотка выполнена однофазной волновой с шагом из паза магнитопровода статора в соседний. Такое выполнение магнитопровода позволяет снизить суммарную массу всех зубцов магнитопровода статора. В якорной обмотке тахогенератора наводимая ЭДС в 2-5 раз больше, чем у прототипа, поэтому такой Тахогенератор может применяться при измерении очень низких частот вращения исследуемого объекта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил. (О (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (19) (П> (q1) 4 Н 02 К 19/16

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К А ВТОРСНОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 3806029/24-07 (22) 29. 10.84 (46) 30. 06.86. Бюп . Ф 24 (71) Рижский ордена Трудового Красного Знамени политехнический институт им. A.ß. Пельше (72) С.С. Петров и Я.П. Грейвулис (53) 621.313.322(088 ° 8) (56) Авторское свидетельство СССР

Ф 610253, кл. Н 02 К 19/06, 1976.

Авторское свидетельство СССР

Р 108175?, кл. Н 02 К 19/16, 1982. (54) СИНХРОННЫЙ ТАХОГЕНЕРАТОР (57) Изобретение относится к бесконтактным электрическим машинам. Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей и повышение точности измерения. Тахогенератор содер жит неподвижную обмотку возбуждения, когтеобраэный ротор с двумя системами полюсов, установленный на валу с помощью втулки. Обмотка якоря размещена в зубцах ярма магнитопровода статора. Магнитопровод выполнен шихтованным. Пластины зубцов магнитопровода в аксиальной плоскости выполнены в форме параллелограмма, якорная обмотка выполнена однофазной волновой с шагом из паза магнитопровода статора в соседний. Такое выполнение магнитопровода позволяет снизить суммарную массу всех зубцов магнитопровода статора. В якорной обмотке тахогенератора наводимая ЭДС в 2 Я раз больше, чем у прототипа, поэтому такой тахогенератор может применяться при измерении очень низких частот вращения исследуемого объекта. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

1241362

Изобретение относится к бесконтактным электрическим машинам, в частности, к синхронным тахогенераторам и может быть использовано в системах электроприводов, измерительной технике, а также в качестве генератора для электроснабжения транопортных и авиационных средств и при осуществлении технологических процессов.

Цель изобретения — улучшение массогабаритных показателей, повышение точноспи измерения.

На фиг. 1 представлен тахогенератор, разрез; на фиг. 2 — развертка магнитопровода статора по длине окружности с наружным диаметром ярма, местный разрез и схема расположения однообразной волновой якорной обмотки.

Синхронный тахогенератор содержит ротор 1 с полюсами 2 и 3 полюсных систем 4 и 5 .противоположной полярности,-магнитопроводящую втулку 6,. вал 7, магнитопровод статора 8 с зубцами 9 и 10, имеющими клинообразные выступы 11 и 12 соответственно,якорной обмоткой 13 и ярмом 14, держатель 15, винт 16, с помощью которых обмотка 17 возбуждения в каркасе 18 размещена между полюсными системами

4 и 5 ротора, образующими с зубцами

9 и 10 магнитопровода статора воздушные зазоры 19 и 20 соответственно.

Синхронный тахогенератор работает следующим образом.

При питании обмотки 17 возбуждения постоянным током возникает магнитное поле, линии которого проходят по втулке 6 ротора 1, полюсному выступу 2 полюсной системы 4, пронизывают воздушный зазор 19, попадают в зубцы 9 магнитопровода статора, проходят по ярму 14, попадают в зубцы

10 магнитопровода статора 8, пронизывают воздушный зазор 20 и попадают в полюса 3 полюсной системы 5 ротора. 1, а оттуда — в магнитопроводящую втулку 6 ротора 1, при вращении которого в якорной обмотке 13 наводится ЗДС.

При этом, в случае, когда полюсная система 4 ротора 1 сдвинута относительно его полюсной системы 5 íà гео1 1 метрический угол (— + ) эл., Z, 7Х град,а числа зубцов магнитопровода статора над каждой полюсной системой ротора Z и Z,. связаны соотношением где К, 4 — целочисленные коэффициенты, то в однофазной якорной обмотке 13 наводится ЗДС с частотой

-7е п

10 где и — частота вращения ротора

1 об. мин.

Принцип работы на основе. повьш ения частоты выходного сигнала в 27 раза объясняется следующим образом.

На стороне каждого из воздушных зазоров 19 и 20 расположено Z зубцов магнитопровода статора, например каждые соседние из которых сдвинуты друг относительно друга по о":-.

2т

20 ружности расточки на угол—

Z g

По положению в магнитном поле воздушного зазора, например 19 первые гармоники магнитных проводимостей в воздушных зазорах под соседними выступами 11 зубцов магнитонровоца статора сдвинуты на угол

2(i Z — эл. град. Злектрический угол

Z <

30 между -ми гармониками магнитных проводимостей в зазорах под соседни-(9) 21 2.„ ми выступами 11- равен = — — -" — . л

3 Z1 град. Для того„ чтобы в кривой суммарной магнитной проводимости воэдушЗ5 ного зазора 19 содержалась лишь 3 -я гармоника (? 1) необходимо, чтобы

-1-е гармоники в зазорах под выступами 11 по своему положению в магнитном поле совпадали по фазе, т.е. электри 0 ческий угол между 4 -ми гармониками в этом случае должен быть равен

2 (эл. град., где (= 1,2 3 ...— целые числа. Для того, чтобы в кривой суммарной магнитной проводимости воз45 душного зазора 19 не содержались гармоники i c 3, необходимо, чтобы в зазоре под соседними выступами 11 i-e гармоники магнитной проводимости по своему положению в магнитном поле 0 были сдвинуты одна относительной другдй на. электрический угол ;1 . 2Т (= i r эл. град., где r — целое, но не кратное 7,число.

Если r кратно 3, то в кривой суммарной магнитной проводимости в воз— душном: зазоре 19 будет содержаться, по крайней мере, первая гармоника, 124 что при заданной частоте вращения не позволяет повысить. точность измерения. Сдвиг i-x гармоник магнитных проводимостей в зазоре под выступами

11 при числе Z1, кратном 9, можно представить в виде Z векторов, равномерно сдвинутых IIO окружности на (1) . 2 н угол Ф = i r эл. град. Геометриэ ческая сумма Z векторов i-й гармони- 10

1 ки, равномерно расположенных по окружности, всегда равна нулю. Для гармоники i = электрический угол равен

2 гн эл. град . С, учетом выражен .1) ния e, = 2н (будет иметь место ра- 15 э венство г = (, поэтому число (— не кратно числу 1

Поскольку с()=, соотно1 шение чисел Z,и Z принимает вид

Е2 4 Г

Z, 9 — где r и (не кратны числу 9 . Для повышения точности целесообразно обеспечить Е2 > Z; г 1

Такому числУ t для любои гар 25 моники (четной или нечетной) удовлетворяет выражение (= 4 (1+К)11, где, К = 1, 2, 3... ° Поэтому Z 22

1(1+К)+1

Число Z< полюсов 2 или 3 полюсных систем 4 или 5 ротора 1 будет целым лишь в том случае, если при любом целом числе К число Z кратно числу

1(1+К)+! поскольку — дробное число. 35

Аналогичное рассуждение распространяется на соотношение чисел Z, зубцов !О магнитопровода статора 8 и

Z полюсов 3 ротора 1 на стороне воздушного зазора 20. 40

При,,= (2 ) распределенный

1 (1+К) ь1 в каядом из кольцевых воздушных зазоров 19 и 20.магнитный поток будет пульсировать с частотой И 45 и

При неучете магнитного сопротивления участков магнитопрово- . да (оно несоизмеримо меньше магнитного сопротивления воздушных зазоров . 19 и 20) на пути суммарного магнитного потока встречается два эквивалентных магнитных сопротивления, каждому из которых соответствует суммарная магнитная проводимость в воздушных зазорах 19 и 20 соответственно. Суммарная магнитная проводимость в воздушном зазоре 19 представляется сум1362 4 мой Z магнитных проводимостей 4 -й гармоники, распределенных в 21 эазорах между полюсами 2 и зубцами 11, а в воздушном зазоре 20 — суммой Z магнитных проводимостей 1 -й гармоники, распределенных в Z зазорах между полюсами 3 и зубцами 12. Каждая из двух сумм представлена сложением совпадающих по фазе векторов 1 -й гармоники.

Кроме того, если полюсные системы

4 и 5 ротора сдвинуты одна относительно другой на угол "/2,(полюсы 2 расположен строго .напротив зубцов

11, а полюсы 3 расположен строго напротив зубцов 12), то 9 -е гармоники суммарной магнитной проводимости в кольцевых воздушных зазорах 19 и 20 совпадают по фазе. Сдвиг полюсной системы 4 относительно полюсной сис1 1 темы 5 на угол 7 (+ ) соответ-! Ж 2 ствует сдвигу 1 -й гармоники суммарных магнитных проводимостей в возФ душных зазорах 19 и .20 на угол

11 эл. град. При вращении ротора 1 с угловой частотой суммарные магнитные проводимости С,1 uC b в воздушных зазорах 19 и 20 соответственно изменяются во времени по гармоническому закону

С вЂ” Со + Gе cos1ÿ t1

G = Gp — GI11 соз 1Я, где С вЂ” постоянная составляющая маго нитной проводимости;

G — амплитудное значение 1 -й гармоники суммарной магнитной проводимости в каждом из воздушных зазоров 19 и 20.

Эквивалентная магнитная проводимость на пути суммарного магнитного . потока равна

2 2 z

С,„Gg ф— С„, cos 9д t

С11 +СЪ 2Со

Gp G (1+cos29@t) Со Ст

2 2С 2 2 С

2 — cos24(d t. г Go

Таким образом, суммарный магнитный поток пульсирует с частотой

QZ n

В якорной обмотке наводится ЭДС такой же частоты,т.е. в

20 раза большей, чем частота выходграмма приводит к снижешп. массы активных материалов в предлагаемом устройстве в l,2-1,3 раза.

Ф о р м у л а и з о б р е,т е н и я

1. Синхронный тахогенератор, содержащий неподвижную обмотку возбуждения, когтеобразный ротор с двумя системами полюсов противоположной полярности,„ установленный на валу с помощью магнитопроводящей втулки, магнитопровод статора в виде ярма с зубцами, на которых размещена якорная обмотка, выполненными шихтован ными в аксиальной плоскости Hs пластин са скошенными относительно вала наружными боковыми сторонами, причем одна половина числа указанных зубцов размещена над полюсами ротора одной полярности, другая — над полюсами ротора противоположной полярности, отличающийся тем, что, с целью улучшения массогабаритных показателей, пластины зубцов магнитопровода статора в аксиальнай плоскости выполнены в форме параллелограмма, якорная обмотка выполнена однофазной волновой с шагом из паза магнитопровада статора в соседний.

2. Тахогенератор па п.1, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения точности измерения, полюсные системы ротора сдвинуты по окружности одна относительно другой на геометрический угол, равныи где Z, — число з убцов магнитопровода статора, размещенных над каждой из полюсных систем ротора;

Z — число полюсов каждой полюсной системы ротора;

К„1 — целочисленные коэффициенты.

5 1 2413б ного сигнала устройства-прототипа

Следавателыо, данный тахогенератор может быть использован при измерении очень низких частот вращения исследуемого объекта (n 10 об/мин) .

Выполнение пластин зубцов магнитопровода статора в аксиальной плоскости в форме параллелограмма позволяет снизить суммарную массу всех зубцов магнитопровода статора пред- 10 лагаемого устройства.по сравнению с массой .всех зубцов магнитопровода статора устройства-прототипа по крайней мере в два раза. Кроме того, за счет уменьшения наружного диамет- f5 ра ярма, ега масса уменьшена по сравнению с устройством-прототипом.

Волновая укладка якорной обмотки с шагом из паза в соседний способствует снижению массы, поскольку выпал- 20 нение волновой обмотки с шагом уже в несколько эубцовых делений приводит к увеличенному расходу меди, а выполнение обмотки типа петлевой в данном устройстве возможно лишь при укладке с шагом в несколько зубцовых делений.

Кроме того, укладка петлевой обмотки с шагом иэ паза в соседний без дополнительных конструктивных мер, направленных на ее надежное крепление ЗО с технологической точки зрения невозможна.

Эффект повышения точности и частоты выходного сигнала при работе тахогенератора на достаточно высоких частотах вращения (n 1000 об/мин) можно использовать с целью дополнительного снижения массы конструкции в целом путем. уменьшения массы полюсов ротора в 2 раза. При этом час- 40 таты выходного напряжения для сравниваемых устройств будут одинаковы.

Это, в свою очередь, приводит к снижению массы полюсов ротора в 29 раза. Например, при 1 = ч их суммарная масса в 8 раз меньше и в совокупности с выполнением зубцов статора в продольном сечении в виде параллело—! 241,62

Составитель Т. Калашникова

Редактор И. Касарда Техред О.Сопко Корректор Т. Колб

Заказ 3607/50 Тираж 631 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам, изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

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