CS258809B1 - Contactless electromagnetic rotating tachogenerator - Google Patents

Description

Vynález se týká bezkontaktního elektromagnetického rotačního tachogenerátoru, jehož magnetický obvod je tvořen statorem, opatřeným u jeho vrtání podélnými drážkami s m-fázovým vinutím, zapojeným do hvězdy, připojeným na vstup elektronického komutátoru, a rotorem, uspořádaným ve vrtání statoru, majícím pravidelně po obvodě rozmístěné póly prostřídané polarity, buzené permanentními magnety, přičemž radiální vzdálenost obvodového povrchu pólů od osy rotace rotoru je konstantní a šířka pólu na vnějším obvodě rotoru splňuje podmínku ^b _P ² iř^{+ b}o ^{+ 28 +} |^Tp -7 I’ kde značí

- šířku póju na vnějším obvodě rotoru,

- pólovou rozteč vztaženou na vrtání statoru,

- počet fází vinutí statoru, b_Q - šířku otevření drážky statoru,

- radiální vzduchovou mezeru mezi statorem a rotorem, v - krok vinutí statoru vztažený na vrtání statoru.

Pro přesnou regulaci otáček v širokém rozsahu u moderních bezkartáčových elektrických pohonů je nutno použít bezkontaktní elektromagnetický tachogenerátor spojený s elektronickým komutátorem, na jehož výstupu se získá stejnosměrné napětí, přímo úměrné otáčivé rychlosti tachogenerátoru, spojeného mechanicky s regulovaným elektrickým pohonem. Tyto tachogenerátory mívají stator opatřen m-fázovým vinutím, připojeným na vstup elektronického komutátoru, ve vrtání statoru bývá uspořádán rotor, mající pravidelně po obvodě rozmístěné póly prostřídané polarity, buzené permanentními magnety, přičemž radiální vzdálenost obvodového povrchu pólu od osy rotace rotoru je konstantní a šířka pólu na vnějším obvodě rotoru splňuje podmínku

kde značí ^TP m

- šířku pólu na vnějším obvodě rotoru,

- pólovou rozteč vztaženou na vrtání statoru,

- počet fází vinutí statoru, b_Q - šířku otevření drážky statoru, δ - radiální vzduchovou mezeru mezi statorem a rotorem,

- krok vinutí statoru vztažený na vrtání statoru.

Z elektromagnetického a výrobně-technologického hlediska je výhodné uspořádat vinutí statoru v drážkách. V tomto případě se na jednom dvojpólí statoru, tvořeném dvěma sousedními pólovými roztečemi, provádějí pouze drážky, do nichž se ukládá jednovrstvé vinutí, tvořené cívkou nebo cívkovou skupinou téže fáze vinutí statoru. Cívky nebo cívkové skupiny jiných fází vinutí statoru jsou rozmístěny na jiných dvojpólích, přičemž osy cívek nebo cívkových skupin svírají elektrický úhel ₃₆₀o i m

Z toho vyplývá, že při uspořádání vinutí statoru v drážkách musí být počet m-fází vinu tí statoru menší nebo nejvýš roven počtu dvojic pólů. To má za následek omezení proveditelnosti tachogenerátoru. Další nevýhodou stávajících provedení jsou poměrně vysoké požadavky na přesnost výrqby a vlastnosti materiálu, neboř rozdíly velikostí magnetických toků v jednotlivých pólech rqtoru způsobují kolísání napětí indukovaných .v jednotlivých fázích vinutí statoru, a tím i zvlnění napětí na výstupu elektronického komutátoru.

Uvedené nedostatky stávajících provedení jsou odstraněny řešením podle vynálezu, jehož podstata spočívá v tom, že m-fázové vinutí statoru je vytvořeno jako symetrické dvouvrstvé vinutí s jednou paralelní větví v každé fázi a se stejnými cívkami, jejichž jedny strany tvoří dolní vrstvu a druhé strany horní vrstvu vinutí statoru, přičemž krok vinutí je roven drážkové rozteči a jeho poměrná velikost vzhledem к pólové rozteči je různá od jedné a je dána vztahem ^τΡ

2B. m.N kde značí ε - poměrnou velikost kroku vinutí statoru vzhledem к pólové rozteči, 2p - počet pólů,

N - počet cívek jedné fáze vinutí statoru.

Řešením podle vynálezu se dosáhne proveditélnosti vinutí v drážkách statoru i v případě, že počet m-fází vinutí statoru je větší než počet p dvojic pólů. Toto uspořádání je výhodné z hlediska elektromagnetického i výrobně-technologického, neboř lze provést menší vzduchovou mezeru a požadovaného indukovaného napětí lze dosáhnout s menší budicí magnetomotorickou silou permanentních magnetů nebo s menším počtem závitů cívek vinutí statoru. To vede к úsporám materiálů, vestavných rozměrů a pracnosti. Toto provedení je také méně náročné na přesnost výroby a vlastnosti materiálu v případech, kdy počet cívek jedné fáze je větší než 1.

Na připojeném výkrese je znázorněn příklad provedení tachogenerátoru podle vynálezu, na obr. 1 v příčném řezu, na obr. 2 v podélném řezu a na obr. 3 jsou nakresleny časové průběhy indukovaných napětí v jednotlivých fázích vinutí statoru tachogenerátoru.

Bezkontaktní elektromagnetický rotační tachogenerátor na obr. 1 a 2 má magnetický obvod tvořený statorem 2* opatřeným u jeho vrtání Šesti podélnými drážkami 2 ^s trojfázovým vinutím zapojeným do hvězdy, připojeným na vstup elektronického komutátoru, a rotorem 2, uspořádaným ve vrtání statoru, majícím pravidelně po obvodě rozmístěné čtyři póly 2 prostřídané polarity, buzené permanentními magnety 4. Póly 2 1 permanentní magnety 2 jsou uspořádány po obvodě náboje 2· Celní stěny permanentních magnetů 2 a pólů 2 jsou přes bočnice 2 tvaru mezikruží staženy nýty 2· Permanentní magnety 4 jsou zajištěny klíny 8 proti pohybu vzhledem к pólům 2· Náboj 5, bočnice 2 ^a klíny 2 jsou vytvořeny z neferomagnetického materiálu. Radiální vzdálenost obvodového povrchu pólů 2 ^od osy rotace motoru 2 je konstantní a šířka pólu na vnějším obvodě rotoru 2 splňuje podmínku

kde značí

šířku pólu na vnějším obvodě rotoru, pólovou rozteč vztaženou na vrtání statoru, počet fází vinutí statoru, b_Q - šířku otevření drážky statoru, δ - radiální vzduchovou mezeru mezi statorem a rotorem, у - krok vinutí statoru vztažený na vrtání statoru.

Přitom trojfázové vinutí statoru je vytvořeno jako symetrické dvouvrstvé vinutí s jednou paralelní větví v každé fázi a se stejnými cívkami 10 jejichž jedny strany tvoří dolní vrstvu a druhé strany horní vrstvu vinutí statoru, přičemž krok vinutí je roven, drážkové rozteči a jeho poměrná velikost vzhledem к pólové rozteči je různá od jedné a je dána vztahem

^r₽

m.N kde značí ε - poměrnou velikost kroku vinutí statoru vzhledem к pólové rozteči,

2p - počet pólů,

N - počet cívek jedné fáze vinutí statoru.

časové průběhy napětí indukovaných v jednotlivých fázích vinutí statoru jsou znázorněny na obr. 3. Při konstantní otáčivé rychlosti rotoru 2 mají indukovaná napětí 11 jednotlivých fází vinutí statoru v časových úsecích 13 konstantní velikost. Elektronický komutátor vytváří к indukovanému napětí 11 každé fáze vinutí statoru příslušné invertované napětí 12, tj. napětí protifáze. časové úseky 13 konstantního napětí jednotlivých fází a protifází se v časových okamžicích 14 překrývají, tj. příslušná napětí se v těchto časových okamžicích vzájemně rovnají.

Elektronický komutátor zajišťuje postupné přepínání indukovaných napětí 11 a invertovaných napětí 12 na svůj výstup v časových okamžicích 14 jejich vzájemného překrytí, takže na výstupu elektronického komutátoru se získá stejnosměrné napětí, téměř bez zvlnění. Impulsy к přepínání napětí jednotlivých fází a protifází dostává elektronický komutátor ze snímače polohy rotoru. Způsoby provedení a zapojení elektronického komutátoru a snímače polohy rotoru jsou známé ze stávajících řešení.

Claims (2)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU

   Bezkontaktní elektromagnetický rotační tachogenerátor, jehož magnetický obvod je tvořen statorem, opatřeným u jeho vrtání podélnými drážkami s m-fázovým vinutím, zapojeným do hvězdy, připojeným na vstup elektronického komutátoru, a rotorem, uspořádaném ve vrtání statoru, majícím pravidelně po obvodě rozmístěné póly prostřídané polarity, buzené permanentními magnety, přičemž radiální vzdálenost obvodového povrchu pólů od osy rotace rotoru je konstantní a šířka pólu na vnějším obvodě rotoru splňuje podmínku к IE m

   ⁺ b_o + 2 δ kde značí bp - šířku pólu na vnějším obvodě rotoru, tp - pólovou rozte# vztaženou na vrtání statoru, m - počet fází vinutí statoru, b_Q - šířku otevření drážky statoru, δ - radiální vzduchovou mežeru mezi statorem a rotorem, у - krok vinutí statoru vztažený na vrtání statoru, vyznačující se tím, že m-fázové vinutí statoru je vytvořeno jako symetrické dvouvrstvé vinutí s jednou paralelní větví v každé fázi a se stejnými cívkami (10), jejichž jedny strany tvoří dolní vrstvu a druhé strany horní vrstvu vinutí statoru, přičemž krok vinutí je roven drážkové rozteči a jeho poměrná velikost vzhledem к pólové rozteči je různá od jedné a je dána vztahem ^ΓΡ
2. 2£

   m.N kde značí ε - poměrnou velikost kroku vinutí statoru vzhledem к pólové rozteči, 2p - počet pólů (3),

   N - počet cívek (Ί0) jedné fáze vinutí statoru.