CN105610289A - 一种交直流两用测速发电机 - Google Patents

Abstract

一种交直流两用测速发电机，包括机座、外隔磁套筒、外定子、永磁磁钢、空心杯形转子、内定子、内隔磁套筒、霍尔元件、转轴、左端盖及轴承、右端盖及轴承。其中外隔磁套筒固定在机座内侧，外定子固定在外隔磁铜套内侧，永磁磁钢嵌放在外定子各部分之间夹槽中；内隔磁套筒与右端盖固定，内定子固定在内隔磁套筒外侧，霍尔元件嵌放在内定子各部分之间夹槽中；转轴一端穿过左端盖轴承，另一端依次穿过杯形转子杯底、内隔磁套筒中心通孔和右端盖轴承；杯形转子杯壁置于内、外定子之间空气隙中。本发明的交直流两用测速发电机，能够根据需要将转速转化成对应的交流或直流电信号输出，无换向装置，无绕组，无齿槽，无剩余电压，低速时也能精确测量转速。

Description

一种交直流两用测速发电机

技术领域

本发明涉及一种测速发电机，更具体的是涉及一种交直流两用测速发电机。

背景技术

测速发电机是一种测量转速的微型电气装置，其功能是把输入的机械转速变换为电压信号输出，且使输出的电压信号与转速成正比。测速发电机主要分为直流测速发电机和交流异步测速发电机两大类：直流测速发电机在负载运行时，输出电压与转速并不能保持严格的正比关系，存在误差，主要是由于电枢反应的去磁作用、电刷接触电阻的非线性、以及温度的影响，此外由于铁心齿槽的存在，会产生一定的齿谐波电动势；交流异步测速发电机运行时，输出特性同样存在非线性误差，主要原因是转子旋转时产生的脉振磁场，以及杯型转子存在漏抗，除此之外，由于交流异步测速发电机的两相定子绕组不完全垂直，或是气隙不均，磁路不对称，亦或是空心杯转子的壁厚不均以及制造杯型转子的材料不均，都会造成一定的剩余电压。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种交直流两用测速发电机。

本发明的目的采取下述技术方案实现：

一种交直流两用测速发电机，包括机座、外隔磁套筒、外定子、永磁磁钢、空心杯形转子、内定子、内隔磁套筒、霍尔元件、转轴、左端盖、左端盖轴承、右端盖和右端盖轴承；

所述外隔磁套筒固定在机座内侧，外定子固定在外隔磁铜套内侧；所述外定子为分体式结构，永磁磁钢嵌放在各部分之间的夹槽中；所述内隔磁套筒与右端盖固定，内隔磁套筒中心位置设有通孔；所述内定子固定在内隔磁套筒的外侧，内定子为分体式结构，霍尔元件嵌放在各部分之间的夹槽中；所述转轴一端穿过左端盖的轴承后与机座固定，转轴的另一端依次穿过杯形转子杯底、内隔磁套筒中心通孔、以及右端盖的轴承后与机座固定；所述杯形转子的杯壁置于内、外定子之间的空气隙中。

所述外定子的分体数目为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。

所述嵌放在外定子各分体之间的永磁磁钢为四个，磁极排放顺序依次以NS、SN、NS、SN。

所述内定子的分体数目为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。

所述内定子分体之间的夹槽与外定子分体之间的夹槽，在空间相互错开45度空间角。

此外，当霍尔元件控制端的电流为直流时，发电机输出与转速成正比的直流霍尔电势；当霍尔元件控制端的电流为交流时，发电机输出幅值与转速成正比的交流霍尔电势，其频率与霍尔元件控制端交流电的频率相同。

本发明的有益效果：本发明的交直流两用测速发电机，无需换向装置，不存在电刷接触电阻造成的非线性误差，无齿槽，也无绕组，不存在齿谐波电势，结构简单，无剩余电压，且能在低速时精确的测量转速，无失灵区。

附图说明

图1为本发明的交直流两用测速发电机的结构图；

图2为本发明的交直流两用测速发电机的剖视图；

图3为本发明的交直流两用测速发电机的工作原理图。

具体实施方式

以下结合附图进一步描述本发明的交直流两用测速发电机的实施。

如图1、图2所示，一种交直流两用测速发电机，包括转轴1、左端盖轴承2、左端盖3、杯形转子4、外隔磁套筒5、永磁磁钢6、机座7、内定子8、内隔磁套筒9、右端盖10、右端盖轴承11、外定子12和霍尔元件13。

所述外隔磁套筒5固定在机座7的内侧，外定子12固定在外隔磁铜套5的内侧；所述外定子12为分体式结构，永磁磁钢6嵌放在各部分之间的夹槽中；所述内隔磁套筒9与右端盖10固定，内隔磁套筒9中心位置设有通孔，内定子8固定在内隔磁套筒9的外侧；所述内定子8为分体式结构，霍尔元件13嵌放在各部分之间的夹槽中；所述转轴1的一端穿过左端盖3的轴承2后与机座7固定，转轴1的另一端依次穿过杯形转子4的杯底、内隔磁套筒9的中心通孔、以及右端盖10的轴承11后与机座7固定；所述杯形转子4的杯壁置于外定子12与内定子8之间的空气隙中。

所述外定子12的分体数目为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。

所述嵌放在外定子12各分体之间的永磁磁钢6为四片，磁极排放顺序依次以NS、SN、NS、SN。

所述内定子8的分体数目为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。

所述内定子8分体之间的夹槽与外定子12分体之间的夹槽，在空间相互错开45度空间角。

此外，当霍尔元件13控制端的电流为直流时，发电机输出与转速成正比的直流霍尔电势；当霍尔元件13控制端的电流为交流时，发电机输出幅值与转速成正比的交流霍尔电势，其频率与霍尔元件13控制端交流电的频率相同。

图3为交直流两用测速发电机的工作原理图：霍尔元件13的控制端通入工作电流，杯形转子4停转时，永磁磁钢6形成的磁场分布情况如图3(a)所示，此时永磁磁钢6形成的磁场与霍尔元件13无匝链，霍尔元件13无霍尔电势输出；杯形转子4转动时，如图3(b)所示，杯形转子4的杯壁可以看做是多根导条，逆时针切割永磁磁钢6形成的磁场，产生如图3(b)所示的切割电动势，方向通过右手定则判断，杯形转子4中产生电流，该电流产生的磁场分布情况如图3(b)所示，其方向根据右手螺旋定则判断，此时杯形转子4电流产生的磁场与霍尔元件13匝链，霍尔元件13输出相应的霍尔电势。

根据磁路的欧姆定理，永磁磁钢6产生的磁通量为：

${\mathrm{\Φ}}_P=\frac{F_P}{R_{mP}}---\left(1\right),$

式中F_p为永磁磁钢的磁势，R_mp为永磁磁钢产生的磁通经过磁路的磁阻。

根据法拉第电磁感应定律，杯形转子4逆时针以转速n切割永磁磁钢6的磁通，所产生的切割电动势为：

e_R＝C_eΦ_Pn(2)，

式中C_e为与杯形转子结构相关的常数。

根据欧姆定律，杯形转子4产生的电流为：

$i_R=\frac{e_R}{r_R}---\left(3\right),$

式中r_R为杯形转子4的等效电阻。

根据磁路的欧姆定理，杯形转子4的电流产生的磁通量为：

${\mathrm{\Φ}}_R=\frac{N_R{i}_R}{R_{mR}}---\left(4\right),$

式中N_R为杯形转子的有效匝数，R_mR为杯形转子电流产生的磁通经过磁路的磁阻。

根据霍尔效应可知，霍尔元件13产生的霍尔电势为：

E_H＝K_HIФ_R(5)，

式中K_H为与霍尔元件结构和性质相关的常数，I为霍尔元件的控制电流。

联立式(1)～式(5)，可得：

$E_H=\frac{C_e{F}_P{N}_R{K}_{H}I}{R_{mP}{R}_{mR}{r}_R}n---\left(6\right).$

根据所述式(6)可知，若霍尔元件13的控制电流为直流电，则发电机输出与转速成正比的直流霍尔电势，若霍尔8的控制电流为交流电，则发电机输出幅值与转速成正比的交流霍尔电势，频率与霍尔元件控制电流的频率相同。

所述的交直流两用测速发电机，无需换向装置，不存在电刷接触电阻造成的非线性误差，无齿槽，也无绕组，不存在齿谐波电势，结构简单，无剩余电压，且能在低速时精确的测量转速，无失灵区。

实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种交直流两用测速发电机，包括机座、外隔磁套筒、外定子、永磁磁钢、空心杯形转子、内定子、内隔磁套筒、霍尔元件、转轴、左端盖、左端盖轴承、右端盖和右端盖轴承；

其特征在于：所述外隔磁套筒固定在机座内侧，外定子固定在外隔磁铜套内侧；所述外定子为分体式结构，永磁磁钢嵌放在各部分之间的夹槽中；所述内隔磁套筒与右端盖固定，内隔磁套筒中心位置设有通孔；所述内定子固定在内隔磁套筒的外侧，内定子为分体式结构，霍尔元件嵌放在各部分之间的夹槽中；所述转轴一端穿过左端盖的轴承后与机座固定，转轴的另一端依次穿过杯形转子杯底、内隔磁套筒中心通孔、以及右端盖的轴承后与机座固定；所述杯形转子的杯壁置于内、外定子之间的空气隙中。

2.根据权利要求1所述的一种交直流两用测速发电机，其特征在于：外定子的分体数目为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。

3.根据权利要求1所述的一种交直流两用测速发电机，其特征在于：嵌放在外定子各分体之间的永磁磁钢为四个，磁极排放顺序依次以NS、SN、NS、SN。

4.根据权利要求1所述的一种交直流两用测速发电机，其特征在于：内定子的分体数目为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。

5.根据权利要求1所述的一种交直流两用测速发电机，其特征在于：内定子分体之间的夹槽与外定子分体之间的夹槽，在空间相互错开45度空间角。

6.根据权利要求1所述的一种交直流两用测速发电机，其特征在于：当霍尔元件控制端的电流为直流时，发电机输出与转速成正比的直流霍尔电势；当霍尔元件控制端的电流为交流时，发电机输出幅值与转速成正比的交流霍尔电势，其频率与霍尔元件控制端交流电的频率相同。