CS252684B1 - Contactless electromagnetic rotating tachogenerator - Google Patents

Description

Vynález se týká bezkontaktního elektromagnetického rotačního tachogenerátoru, jehož magnetický obvod je tvořen statorem, který je opatřen víceáázovým vinutím, připojeným na vstup elektronického komuUátoru, přieemž ve statoru je uspořádán rotor se sudým počtem pravidelně po obvodě rozmístěných pólů prostřídané polarity, buzený trvalými mugnnty.

Pro přesnou regulaci otáček v šiookém rozsahu je u elektrických servomotorů nutno pouužt tachogenneátor se stejnoměrným výstupním napětím, které je přímo úměrné otáčivé rychlossi tachogenneátoru, spojeného se servomotorem uutChgecky. Tachogneneátor se střdaavým výstupním napětím v kombinaci s usměrňovačem nelz^pouuít, protože na usměrňovači vzniká úbytek napptí, který není úměrný otáčivé rychlosti, a proto by při nízké otáčivé rychlossi a tedy nízkém výstupním nappěí trihnneneeát<lru byla snížena přesnost regulace, případně by na výstupu usměrňovače bylo nulové nappěí.

Dosud běžně používané stennosměrné tgchngenneát(lry mívají meehhancký komuuátor. Jejich nevýhodou je však nutnost pravidelné údržby sběrného ústroj a omezení pouužtí jen pro některá prostředí. Jinou nevýhodou je zvlnění výstupního nappěí tgchogeneeáturu, které má za následek kolísání otáčivé ryc^hi^s^si, případně točivého mommetu stávomoUoru. Toto zvln^ění nelze v celém rozsahu o^^k ^stateČSn^ ^nači-t fΐ.].ta^i^í, ^př^čeem^{ž p}ou^Uít^í má navíc vždy za následek zhoršení dynamických vlastností servouoUoru.

Výše uvedené nedostatky jsou odstraněny řešením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že radiální vzdálenost obvodového povrchu pólů od osy rotoru bezkontaktního tltktáu magnetickéhn rotačního ágchonenerátoáu je konstantní, šířka pólu na jeho vnějším obvodě je dána vztahem ^bp ² + b + 28 +(1- fi)r, m c p přčeemž

kde značí *

Tp - pólovou rozteč na vnitřním obvodě statoru, m - podet fází, δ - vzduchovou mezeru v radiálním smmru, e - poměrný krok vinutí fáze statoru, y_c - krok vinutí fáze statoru, bc - šířku strany cívky nebo cívkové skupiny vinutí jedné fáze statoru v tangenciálním smP_ru a osy aktivních čássí cívek nebo cívkových skupin vinutí jtínoUlavýil fází jsou v tangenciálním směru vzájemně posunuty o elektrický úhel a daný vztahem

180° a= k.l80° + ---m , kde značí k - celé nezáporné číslo, udááajíií počet pólových roztečí, o které jsou cívky jednotlivých fází vzájemně vzdáleny a m - počet fází vinutí statoru.

Řešením podle vynálezu se doocíí, že napětí indukované v cívkách vinutí jednotlivých fází tacho^nerátoru je při stálé rychlosti otáčení rotoru ári!hnnenerátnru v určitém časovém úseku, daném zejména rychlostí otáčení rotoru a obvodovou šířkou pólu, stálé, nezvlněné a úměrné rychlosti otáčení.

Příklady provedení trchngeneeátnru podle vynálezu jsou znázorněny na připojeeýcl výkresech, kde na obr. 1, 3 a 5 jsou bokorysy zařízení a na obr. 2, 4 a 6 jeho nárysy v podélném řezu. Na obr. 7 jsou časové průběhy nappěí. ’

Bezkontaktní elektromagnetický rotační tachogenerátor na obr. 1, 2, 3 a 4 je tvořen listěným statorovým svazkem 2 prstencového tvaru, v němž jt umístěn drápkový rotor 2_ sr šeeti vyniklými pravidelně po obvodě rozloženými póly 2 prostřídané ponaaiSy. Rotor 2 tvoří dvě hvězdice .4, z nichž každá má pravidelně po svém obvodě vytvořeny tři póly 2 téže ponakiSy. Obě hvězdice 2 jsou vzájemně natočeny o polovinu rozteče pólů 2 jedné hvězdice 2· Vn^řní stěny hvězdice 2 přiléhají k axiálně polarZnvaeéému trvaéému magnetu 5, prittecnvitéhn tvaru. Hvězdice 2 i trvalý magnet 2 jsou pevně spojeny s hřííetem 2 z nrmakgericOéhn uakttiáll.

RRadální vzdálenost obvodového povrchu pólů 2 od podélné osy rotoru 2 je Oonntantní. Prstencoovtý statorový svazek 2 na obr. 1 a 2 obepíná 12 cívek T_ dvoufázového statorového vinutí, přčeemž radiální osy sousedních aktivních částí cívek 2 jsou po obvodě vzájemně posunuty o ⁹⁰° pólu 2 na jeho elektrických, to je v uváděném případě vnějším obvodě b_p je dána _b ^P . m₽ ₊ p m vztahem kde 'P m

^bc značí

- pólovou

- počet fází,

- šířku strany cívky nebo cívkové skupiny směru a

- vzduchovou mezeru v radiálním směru.

rozteč na vnitřním obvodě statoru, vinutí o 30° mer^cha^ec^oýc^h. Síř^ jedné fáze statoru v tangenciálním

PritteconVtý statorový svazek 2 na obr. 3 po obvodě rozloženy čtyři cívky T_ dvoufázového jsou vz^ájemn^ě nkSočen^y o 9°° mec^a^ckých, tj. fáze statoru 8=1. Tachoggnnrátor na obr. 5 a na vnitřním povrchu pravidelně a 4 má vinutí, přčeemž osy sousedních cívek o ²⁷⁰° ^^trických a poměrný ⁰го⁰ vinut:!

má na vnitrom povrchu listeééhn prstenco- vitého statorového svazku 2 vytvořeny dvě dvořice polozavřených drážek 2· V každé dw^ici drážek 8 jsou uloženy cívkové strany téže cívky 2 jedné fáze. RRadální osy obou cívek 2 jsou po obvodě vzájemně posunuty o úhel ¹⁵°^o me^cha^e(^)^J^(i^a, tj. o 450° elektrických. Rozteč drážek 2 příslušných jedné cívce T_ je rovna pólové rozteči τ .. ŠířOa pólu 2 na jeho vnějším obvodě b_p je dána vztahem ^rP b_ = — a b_c a 2 8, c m .

Uvvntř statorového svazku 2 3e uspořádán šesti pólový rotor 2 s Ιΐ^η^ póly 2, O jejíchž bočním stěnám v tangenciálním směru přiléhají v tomto směru polar^ované trvalé magnnty 2 prostřídané ponakiSy. Póly . 2 i trvalé maggnty 2 nbeePnekí náboj 10 z neferomakgeeicOéan mateřá!! Ceení stěny trvalých magnetů 2 a pólů 2 jsou přes bočnice 21 staženy nýty 12.

Trvalé magnnty 2 jsou zajištěny Olíny 24, přčeemž bočnice 11 a Olíny 14 jsou z neferomagneticOéao ma^^álu. Na obr. 7 jsou znázorněny časové průběhy indukovaných nappěí 15 obou fází dvoufázového tachogenerátoru a časové průběhy O ním příslušeýca itvtrtnrovýca nappěí 26. Na úsecích 17 stálého napp^ téže ponaaisy značí body 18 okamžiky přepnutí indukovaných a invertovaných nappěí (22 a 26) jednotlivých fází tkchogeneeátorl na výstup elektr^kého Oomuuátoru.

Navjení cívek T_ kolem prstencového statorového svazku 2 Sacangenerátoru je obtížné a vyžaduje nákladné speciální Snrniítí navíjecí stroje. Přiom počet závitů takového vinutí, a tedy velikost induOnvanéhn napp^, jsou omezeny velikostí vzduchové mezery mezi rotorem 2 a statorový svazkem 2 a cívkové strany na vnPjším průměru statorového svazku 2 jsou eeakoiíeí a tedy nevyyužté. Proto je efektivnější uspořádat vinutí cívek 2 taO, že obě jejich strany jsou rozloženy u vzduchové mezery na vnitřním průměru statorového svazku 2 ^s výhodou jsou uloženy v drážkách 2·

V tomto případě je však třeba dodržet, aby na jednom dvojpólí byly pouze drážky 8, ve kterých je uložena cívka T_ nebo cívková skupina téže fáze. To je proveditelné jen při počtu fází nejvýše rovném počtu pólpárů. Tím se zabrání pulsacím mmaneeického toku spřaženého s vinutím příslušné fáze vlieem drážkování, a tudíž i zvlnění nappěí příslušné fáze, zejména v časovém úseku, kde výstupní nappěí má být stálé.

Z technologických důvodů je někdy výhodné provést rotor 2 tachogenerátoru Mstěný, s hvězdicovým uspořádáním tangenciálně orientovaných trvalých magnetů 2» jak je znázorněno v příkladu provedení n,. : .i. 5 a 6. V tomto uspořádání se však nepěízeivt projeví n^i^^^i^eei^ie magnneického obvodu, způsobené nepřesnostmi jeho mmehanického provedení a nestejnou velikostí mmanneického toku jednotlivých trvalých magnetů 9. To vede ke kolísání úrovně napětí indukovaných v jrinotlivýca fázích vinutí statoru tachogenneátoru. Tyto nevýhody jsou odstraněny tzv. drápkovým provedením rotoru 2, který tvoří dvě hvězdice .4/ mezi nimiž je uspořádán axiálně polarizovaný prsteecooitý trvalý magnet 5, podle bodu 3 definice předmětu vynálezu.

Provedení pólů 2 rotoru 2 tachogeneeátoru se stejnou radiální vzdálenootí jejich obvodového povrchu od osy rotoru 2 podle vynálezu zajišťuje, že nappěí indukované v cívkách T_ jednooiivých fází vinutí těgtzrl zůstává při stálé otáčivé rychlosti rotoru 2 tachogenerátoru v určitém časovém úseku 17 stálé a úměrné ielikzsti otáčivé rytoho^!.

Délka tohoto časového úseku 17 . závisí především na šířce pilu 2 a otáčivé rychhooM. Poněvadž za sebou následuj póly 2 pro^^dané poZagity, střídá se i poZagitg indukovaného nap^pěí ¹⁵ je ie^ázore^te na obr. 7. Elektronický tommtotor jednak vytváM ke každému f^ovému indukovanému napěěí 15 inverzní průběh, tj. napěj pro^áá^ - invertované napplií 16, přčeemž pro tvorbu výstupního stejnosměrného pou^je pouze úseky 17 stálého napptí téže poo<^r^it^y.

180^o

Protože jrinetlivt fáze jsou vzájemně posunuty o elektrický úhel 06 = ---- , kde m m je počet fází, je - vzhledem k inverzi každé fáze a provedení tgcaogenerátoru podle vynálezu - možno dosáhnout překrytí úseků 17 stálého eapětí, tj. stálého výstupního elektronického kornuuátoru, již při počtu fází m = 2. Elektronický koInetátor přepíná na svůj výstup jednoolivých fází, respektive protifází, v zááistosti na poloze rotoru 2 tgchoneneráttru.

Impuls k přepnutí jednojivých fází indukovaného nappěí .15, respektive invertovaného jrieotlivýia fází - pro jfází - dostává elektronický kometátor ze snímače polohy rotoru 2 tgchogeneeátoru, který může být eapěírlgi na induktivním principu. Provedení a zapojení snímače polohy rotorů 2 tgchogenerátoru a elektronického кomutátoru nejsou předmětem řešení tohoto vynálezu.

Řešení podle vynálezu lze po^užt nejen pro bezkonnaktní rlekttouggneeický rotační tgchogenneátor ve spojení s rlektronikkýu кomeUátorrm, ale i v jenýia případech, například ve spojení s usměrňovačem.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   1. Be^konaatní elekttoeggnerický rotační tgcaogenerátor, jehož magne^cký obvod je tvořen statorem, který je opgtřen víceSázovýu vinutím, přípojným na vstup elektronického kometátoru, přičemž ve statoru je uspořádán rotor se sudým počtem pravidelně po obvodě rozmístěných pólů ρrottřidget ěotggity, buzený trvalými meanery, vyznggujcí se tím, že radiální vzdálenost obvodového povrchu pólů (3) od osy rotoru (2) je konstantní, šířka pólu (3) na jeho vnějším obvodě b je dána vztahem