CS258809B1 - Contactless electromagnetic rotating tachogenerator - Google Patents

Contactless electromagnetic rotating tachogenerator Download PDF

Info

Publication number
CS258809B1
CS258809B1 CS856028A CS602885A CS258809B1 CS 258809 B1 CS258809 B1 CS 258809B1 CS 856028 A CS856028 A CS 856028A CS 602885 A CS602885 A CS 602885A CS 258809 B1 CS258809 B1 CS 258809B1
Authority
CS
Czechoslovakia
Prior art keywords
stator
winding
rotor
phase
poles
Prior art date
Application number
CS856028A
Other languages
Czech (cs)
Other versions
CS602885A1 (en
Inventor
Eduard Krumpolc
Milan Stolarik
Original Assignee
Eduard Krumpolc
Milan Stolarik
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Eduard Krumpolc, Milan Stolarik filed Critical Eduard Krumpolc
Priority to CS856028A priority Critical patent/CS258809B1/en
Priority to BG7640986A priority patent/BG48666A1/en
Publication of CS602885A1 publication Critical patent/CS602885A1/en
Publication of CS258809B1 publication Critical patent/CS258809B1/en

Links

Landscapes

  • Windings For Motors And Generators (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

The tachometer is an application in contactless electrical motor drives with an electronic switch-over. At the output of the electronic switch a constant voltage value is obtained at a constant rotation speed of the tachometer's rotor. The voltage generator includes a stator, with m-phase winding longitudinal channels, connected to the input of the switch and rotor with poles of alternating polarity, excited by permanent magnets. The winding is symmetrical, two-layer, with one parallel branch for each phase and with the same coils, one side of which forms the under-layer and the other the upper-layer to the winding. The winding pitch is equal to the channel pitch and its relation to polarity division is different than the unity. This value is determined by the ratio between the number of poles and the total number of coil windings. Given a constant rotation speed of the tachometer, the voltage shall be inducted at each winding phase, to which the inverse value is added by the switch, so that its voltage has a constant value.

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+ bo + 28 + |Tp -7 I’ kde značíThe present invention relates to a contactless electromagnetic rotary tachogenerator whose magnetic circuit consists of a stator provided with a longitudinal groove with a m-phase winding connected in a star connected to the input of an electronic commutator and a rotor arranged in a stator bore having regularly spaced circumferentially poles of alternating polarity excited by permanent magnets, the radial distance of the peripheral surface of the poles from the axis of rotation of the rotor is constant and the pole width on the outer periphery of the rotor satisfies the condition b P 2 i + b o + 28 + | -7 T p I wherein denote

- šířku póju na vnějším obvodě rotoru,- width of the outside of the rotor,

- pólovou rozteč vztaženou na vrtání statoru,- pole pitch related to stator bore,

- počet fází vinutí statoru, bQ - šířku otevření drážky statoru,- number of stages of stator winding, b Q - width of stator slot opening,

- radiální vzduchovou mezeru mezi statorem a rotorem, v - krok vinutí statoru vztažený na vrtání statoru.- radial air gap between stator and rotor, v - stator winding step related to stator bore.

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 podmínkuFor precise speed control over a wide range of modern brushless electric drives, it is necessary to use a contactless electromagnetic tachogenerator coupled to an electronic commutator, which outputs a direct voltage, proportional to the rotational speed of the tachogenerator coupled mechanically to the controlled electric drive. These tachogenerators tend to have a stator provided with an m-phase winding connected to the input of the electronic commutator. In the stator bore there is a rotor having regularly distributed circumferentially polarity poles excited by permanent magnets, the radial distance of the circumferential pole surface from pole on the outer periphery of the rotor fulfills the condition

kde značí TP mwhere T P m

- šířku pólu na vnějším obvodě rotoru,- the pole width at the outer periphery of the rotor,

- pólovou rozteč vztaženou na vrtání statoru,- pole pitch related to stator bore,

- počet fází vinutí statoru, bQ - šířku otevření drážky statoru, δ - radiální vzduchovou mezeru mezi statorem a rotorem,- number of phases of stator winding, b Q - width of stator slot opening, δ - radial air gap between stator and rotor,

- krok vinutí statoru vztažený na vrtání statoru.- stator winding step related to stator bore.

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 mFrom an electromagnetic and manufacturing point of view, it is advantageous to arrange the stator windings in grooves. In this case, only one groove in which a single-layer winding consisting of a coil or a coil group of the same phase of the stator winding is placed on one stator bipole formed by two adjacent pole pitches. The coils or coil groups of the other phases of the stator windings are arranged on other two-poles, the coil or coil axis axes forming an electric angle of 360 oim

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.Accordingly, when the stator windings are arranged in the grooves, the number of m-phases of the stator winding must be less than or equal to the number of pole pairs. This has the effect of limiting the feasibility of the tachogenerator. A further disadvantage of the present embodiments is the relatively high requirements for manufacturing accuracy and material properties, since the variations in the magnitude of the magnetic flux in the individual poles of the generator cause variations in the voltages induced in the individual phases of the stator windings and thereby ripple voltage at the electronic commutator output.

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 τΡThe above-mentioned drawbacks of the present embodiments are overcome by the solution according to the invention, characterized in that the m-phase winding of the stator is formed as a symmetrical two-layer winding with one parallel branch in each phase and with the same coils. the stator winding layer, where the winding step is equal to the groove pitch and its relative to the pole pitch is different from one and is given by τ Ρ

2B. m.N kde značí ε - poměrnou velikost kroku vinutí statoru vzhledem к pólové rozteči, 2p - počet pólů,2B. m.N where denotes ε - the relative step size of the stator winding with respect to the pole pitch, 2p - the number of poles,

N - počet cívek jedné fáze vinutí statoru.N - number of coils of one phase of stator winding.

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.The solution according to the invention achieves the feasibility of the windings in the stator grooves even if the number of m-phases of the stator windings is greater than the number of p pairs of poles. This arrangement is advantageous from the electromagnetic and manufacturing point of view, since a smaller air gap can be made and the required induced voltage can be achieved with less excitation magnetomotor force of the permanent magnets or fewer coil windings of the stator windings. This leads to savings in materials, installation dimensions and labor. This embodiment is also less demanding on manufacturing accuracy and material properties when the number of coils per phase is greater than 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.In the accompanying drawing, an exemplary embodiment of a tachogenerator according to the invention is shown, in FIG. 1 in cross-section, in FIG. 2 in longitudinal section and in FIG. 3, the waveforms of induced voltages in the individual winding phases of the tachogenerator stator.

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 podmínkuThe contactless electromagnetic rotary tachogenerator of Figs. 1 and 2 has a magnetic circuit consisting of a stator 2 * provided at its bore Six longitudinal grooves 2 with a three-phase star-wound winding connected to an electronic commutator input and a rotor 2 arranged in the stator bore 4 poles 2 of alternating polarity excited by permanent magnets 4. Poles 2 1 permanent magnets 2 are arranged on the circumference of the hub 2 · The front walls of the permanent magnets 2 and the poles 2 are pulled over rivets 2 over the sides 2. 8 against movement relative to the poles 2 · The hub 5, the side plates 2 and the wedges 2 are made of a non-ferromagnetic material. The radial distance of the peripheral surface of the poles 2 from the axis of rotation of the motor 2 is constant and the pole width on the outer periphery of the rotor 2 satisfies the condition

kde značíwhere it indicates

šířku pólu na vnějším obvodě rotoru, pólovou rozteč vztaženou na vrtání statoru, počet fází vinutí statoru, bQ - šířku otevření drážky statoru, δ - radiální vzduchovou mezeru mezi statorem a rotorem, у - krok vinutí statoru vztažený na vrtání statoru.pole width on the outer periphery of the rotor, pole pitch related to stator bore, number of phases of stator winding, b Q - width of stator slot opening, δ - radial air gap between stator and rotor, у - stator winding step related to stator bore.

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 vztahemThe three-phase stator winding is formed as a symmetrical two-layer winding with one parallel branch in each phase and with the same coils 10, one side of which forms the lower layer and the other side the upper layer of the stator winding. the pole pitch is different from one and is given by the relation

r r

m.N kde značí ε - poměrnou velikost kroku vinutí statoru vzhledem к pólové rozteči,m.N where denotes ε - the relative size of the stator winding step with respect to the pole pitch,

2p - počet pólů,2p - number of poles,

N - počet cívek jedné fáze vinutí statoru.N - number of coils of one phase of stator winding.

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.the time courses of the voltages induced in the individual phases of the stator windings are shown in FIG. The electronic commutator generates an inverted voltage 12, i.e. a counter-phase voltage, to the induced voltage 11 of each stator winding phase. the constant voltage periods 13 of the individual phases and counter-phases overlap at time points 14, i.e. the respective stresses are equal to each other at these time points.

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.The electronic commutator provides successive switching of the induced voltages 11 and inverted voltages 12 to its output at the time points 14 of their overlap, so that a DC voltage is obtained at the output of the electronic commutator, almost without ripple. The electronic commutator receives the impulses to switch the voltage of the individual phases and counter-phases from the rotor position sensor. Methods of making and wiring an electronic commutator and rotor position sensor are known from existing solutions.

Claims (2)

PŘEDMĚT VYNÁLEZUSUBJECT OF THE INVENTION 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 mContactless electromagnetic rotary tachogenerator, the magnetic circuit of which consists of a stator provided with longitudinal slots with a m-phase winding, connected in a star connected to the input of an electronic commutator, and a rotor arranged in a stator bore having regularly spaced poles of alternating polarity , driven by permanent magnets, the radial distance of the peripheral surface of the poles from the axis of rotation of the rotor is constant and the pole width on the outer periphery of the rotor satisfies the condition k IE m + bo + 2 δ kde značí bp - šířku pólu na vnějším obvodě rotoru, tp - pólovou rozte# vztaženou na vrtání statoru, m - počet fází vinutí statoru, bQ - 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 + b o + 2 δ where bp - pole width on rotor outer circumference, tp - pole pitch # related to stator bore, m - number of stator winding phases, b Q - width of stator slot opening, δ - radial air gap between stator and rotor, у - a stator winding step related to the stator bore, characterized in that the m-phase stator winding is formed as a symmetrical two-layer winding with one parallel branch in each phase and with the same coils (10), one side of which forms the bottom layer; on the other side, the upper layer of the stator winding, where the winding step is equal to the groove pitch and its relative size to the pole pitch is different from one and is given by the relation Γ Ρ 2 £ m.N kde značí ε - poměrnou velikost kroku vinutí statoru vzhledem к pólové rozteči, 2p - počet pólů (3),m.N where denotes ε - the relative step size of the stator winding relative to the pole pitch, 2p - the number of poles (3), N - počet cívek (Ί0) jedné fáze vinutí statoru.N - number of coils (Ί0) of one stator winding phase.
CS856028A 1985-08-21 1985-08-21 Contactless electromagnetic rotating tachogenerator CS258809B1 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS856028A CS258809B1 (en) 1985-08-21 1985-08-21 Contactless electromagnetic rotating tachogenerator
BG7640986A BG48666A1 (en) 1985-08-21 1986-09-15 Contactless electromagnetic rotary voltage generator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CS856028A CS258809B1 (en) 1985-08-21 1985-08-21 Contactless electromagnetic rotating tachogenerator

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CS602885A1 CS602885A1 (en) 1988-01-15
CS258809B1 true CS258809B1 (en) 1988-09-16

Family

ID=5406408

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CS856028A CS258809B1 (en) 1985-08-21 1985-08-21 Contactless electromagnetic rotating tachogenerator

Country Status (2)

Country Link
BG (1) BG48666A1 (en)
CS (1) CS258809B1 (en)

Also Published As

Publication number Publication date
BG48666A1 (en) 1991-04-15
CS602885A1 (en) 1988-01-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US4424463A (en) Apparatus for minimizing magnetic cogging in an electrical machine
US4095150A (en) Two-phase asynchronous motor
US4329636A (en) Rotation sensor device
US5723931A (en) Multiple pole, multiple phase, permanent magnet motor and method for winding
US5909072A (en) Brushless three-phase dc motor
US6093992A (en) Electrical machine with dual excitation, especially a motor vehicle alternator
US4276490A (en) Brushless DC motor with rare-earth magnet rotor and segmented stator
CN1078767C (en) Electric machine
US5323077A (en) Electrical machine having a permanent-magnet-excited rotor
US6320347B1 (en) Method of driving directly a rotary drum in a reproducing machine by a prime mover
EP0188257B1 (en) Linear motor and control method thereof
EP0319336A2 (en) Brushless alternator and synchronous motor with optional stationary field winding
SU1419531A3 (en) Thyratron motor with tachometer generator
KR930022699A (en) Non-commutator DC Motor
ATE132670T1 (en) AN ELECTRIC POWER DRIVE FOR VEHICLES
KR20060122940A (en) Motors and their drive systems
EP3465905B1 (en) Brushless electrical machine
KR100337665B1 (en) Permanent Magnet Motor
MY108313A (en) Brushless induction synchronous motor with two stators.
CS258809B1 (en) Contactless electromagnetic rotating tachogenerator
RU2241298C1 (en) Electrical machine
RU2279174C1 (en) Electric machine
JP2897210B2 (en) Sensorless drive for brushless motor
RU2283527C2 (en) Low-speed induction motor
JP2803299B2 (en) Permanent magnet rotating machine