Совмещенный двигатель-тахогене-patop

 

(i i) 794522

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Соаетских

Социалистических

Республик (61) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 27.02.78 (21) 2589518/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет (43) Опубликовано 07.01.81. Бюллетень № 1 (45) Дата опубликования описания 07.01.81 (51) М. Кл.з

G 01P 3/481

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (53) УДК 531.77 (088.8) (72) Авторы изобретения

E И. Соколов, В. М. Чугуй, Н. Х. Сипчук, А. П. Трещун и Г. П. Кудриченко (71) Заявитель (54) СОВМЕЩЕННЫИ ДВИГАТЕЛЬ-ТАХОГЕНЕРАТОР

Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быть использовано в аппаратуре точной записи и воспроизведения информации для получения стабильной скорости вращения. 5

Для измерения скорости вращения используются датчики скорости на различных физических явлениях, в том числе с использованием эффекта Беркгаузена (11.

Наиболее близким по технической сущ- lo ности является тахометр с использованием эффекта Баркгаузена, который содержит статор, выполненный в виде двух ферромагнитных колец с равномерно намотанными обмотками, и ротор в виде многополюс- 15 ного постоянного магнита (2).

При использовании известного техогенератора в системах автоматического регулирования или стабилизации скорости требуется интегрирование с большой постоянной 20 времени, что снимает точность стабилизации скорости в динамических режимах.

Целью изобретения является повышение быстродействия измерения скорости для повышения точности стабилизации скорости в системе автоматического регулирования, Поставленная цель достигается тем, что в совмещенном двигателе-тахогенераторе обмотки статора тахогенератора выполнены с разным числом витков, включены по- ЗО следовательно встречно, при этом ферромагнитные кольца размещены в кольцевой выточке замыкателя магнитного поля.

На фиг. 1 представлен предлагаемый совмещенный двигатель-тахогенератор с вращающимся замыкателем, общий вид; на фиг. 2 — то же, с неподвижным замыкателем; на фиг. 3 — схема датчика скорости с системой автоматического регулирования (CAP).

Совмещенный электродвигатель-тахогенератор содержит корпус 1 и ротор 2, сопряженный через подшипники 3 с корпусом. На роторе 2 жестко закреплен постоянный магнит 4 с четырьмя парами полюсов, в магнитном поле которого последовательно расположены плоский статор 5 с печатными обмотками н замыкатель магнитного поля 6 из магнитомягкого материала.

Замыкатель 6 свободно сопряжен с - выполненной на раторе 2 проточкой 7, которая обеспечивает центрирование замыкателя 6 относительно оси ротора 2 и наличие воздушного зазора между статором 5 и замыкателем 6.

В качестве замыкателя 6 может быть использован установленный на его местевторой постоянный магнит ротора 2, идентичный магниту 4 по количеству пар полюсов.

794522 =0,335...40,985, 2

3

Электродвигатель снабжен системой автоматического регулирования, в которую входит датчик скорости вращения. Ротором датчика скорости вращения служит ротор

2 электродвигателя.

Между статором 5 электродвигателя и замыкателем 6 в зоне наиболее эффективного действия магнитного поля постоянного магнита 4 расположен статор 8 датчика скорости вращения. При этом статор 8 закреплен на статоре 5 и для сохранения минимального расстояния между магнитом

4 и замыкателем 6 утоплен с зазором в кольцевую проточку 9, выполненную на замыкателе 6.

При допустимости незначительного снижения требований к КПД двигателя в целях упрощения конструкции замыкатель 6 может быть установлен в корпусе 1 неподвижно. В этом случае статор 8 датчика скорости может быть жестко и плотно закреплен в теле замыкателя 6 в проточке 10 (см. фиг. 2), повторяющей конфигурацию статора 8.

Статор 8 датчика скорости вращения в электродвигателе согласно фиг, 1 и 2 выполнен в виде двух колец 11 из ферромагнита (см. фиг. 3) с равномерными обмотками 12, содержащими разное количество винтов, предпочтительно с соотношением при W р — — 400 ... 500 витков в одной обмотке 12.

Обмотки 12 соединены встречно и включены в CAP двигателя, содержащую интегрирующий усилитель 13, блок сравнения

14, источник опорного сигнала 15 и управляемый регулятор 16.

Постоянная времени интегрирования усилителя 13 соответствует необходимому числу коррекций при заданной точности стабилизации скорости и фиксированном моменте инерции системы.

Предлагаемый совмещенный двигательтахогенератор работает следующим образом.

В силу того, что статор 8 датчика скорости расположен в магнитном поле ротора 2 на неподвижном элементе, обеспечивается независимость вращения ротора 2 в подшипниках 3 на корпусе 1 не только относительно статора 5, но также относительно статора 8. Тем самым ротор 2 выполняет функции ротора датчика скорости.

При вращении ротора 2 ферромагнитные кольца 11 статора 8 перемагничиваются на уровне магнитных доменов в градиентах магнитного поля постоянного магнита 4, и возникающий при этом импульсный поток скачков Баркгаузена индуцирует соответствующие импульсы ЭДС в обмотках 12, Интенсивность индуцированных импульсов

5 ю

4 пропорциональна скорости вращения ротора 2 и количеству пар полюсов постоянного магнита 4.

Благодаря встречному включению обмоток 12 на их выходе отсутствуют напряжения первой и высших гармонии частоты перемагничивания, что позволяет упростить цепи фильтрации в САР двигателя, а разное количество витков в обмотках 12 дает два максимума спектральной плотности шумов Баркгаузена, смещенных друг относительно друга по частоте, что гарантирует сохранение противофазно индуцированных импульсов. Отсутствие низкочастотной составляющей и пвышение спектральной плотности импульсов Баркгаузена уменьшает время отклика САР на изменение скорости вращения ротора 2, установив постоянную времени интегрирования усилителя 13 в соответствии с необходимой точностью стабилизации и определенным моментом инерции системы.

После усиления и фильтрации в интегрирующем усилителе 13 полученные на выходе обмоток 12 импульсы шумов Баркгаузена сравниваются в блоке сравнения 14 с опорным сигналом от источника 15. В результате формируется управляющий сигнал, который через управляемый регулятор

16 изменяет питание обмоток статора 5, поле которого, взаимодействуя с полем постоянного магнита 4, обеспечивает вращение ротора 2.

Крепление статора 8 на статоре 5 с углублением в проточку 9 замыкателя 6 с зазором и фиксация замыкателя 6 в проточке

7 (см. фиг. 1) обеспечивает вращение замыкателя 6 относительно статора 8. Это в свою очередь позволяет при необходимости увеличить мощность двигателя за счет использования в качестве замыкателя 6 второго постоянного магнита, идентичного постоянному магниту 4 по количеству пар полюсовв.

При выполнении замыкателя 6 неподвижным и размещения статора 8 в его поле путем жесткого крепления в проточке 9 уменьшается зазор между постоянным магнитом 4 изамыкателем 6. Этим самым увеличивается интенсивность скачков Баркгаузена — за счет обеспечения максимального магнитного потока через статор 8.

Формула изобретения

Совмещенный двигатель-тахогенератор, содержащий ротор с многополюсным постоянным магнитом, статор двигателя, подвижный или неподвижный замыкатель магнитного поля, жестко связанный со статором двигателя статор тахогенератора, выполненный в виде двух ферромагнитных колец с равномерно намотанными обмотками, 794522 ) д

Фиг. Г

Pl/2.

Составитель E. Швецов

Техред И. Пенчко

Редактор О. Филиппова

Корректор О. Силуянова

Заказ 2718/б Изд. № 120 Тираж 915 Подписное

ИПО «Поиск» Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Типография, пр. Сапунова, 2 отлич а ющийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерителя скорости, обмотки статора тахогенератора выполнены с разным числом витков и включены последовательно встречно, при этом ферромагнитные кольца размещены в кольцевой проточке замыкателя магнитного поля.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Новицкий П. В. и др. Цифровые приборы с частотными датчиками. Л., 1970, 5 с. 221 — 228.

2. Авторское свидетельство СССР № 525885, кл. G 01P 3/48, 1975 (прототип).