SU1582288A1 - Совмещенный коллекторный двигатель-тахогенератор - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к электромашиностроению. Цель - повышение точности контрол  частоты вращени . Обмотка  кор  и обмотка возбуждени  включены последовательно и могут быть подсоединены к сети переменного или посто нного тока. Статор выполнен в виде жестко соединенных, аксиально смещенных пакетов пластин. Пластины крайних пакетов имеют только главные полюса, а пластины среднего пакета содержат дополнительные выступы,  вл ющиес  полюсами тахогенератора /Т/, расположенные со сдвигом относительно друг друга на целое число зубцовых делений ротора. Т содержит две обмотки - выходную и обмотку возбуждени . Кажда  из обмоток выполнена в виде двух последовательно встречно включенных равновитковых катушек, одна из которых размещена на одном полюсе Т, а друга  - на его втором полюсе. При вращении ротора и питании обмотки возбуждени  Т посто нным током в выходной обмотке Т наводитс  ЭДС, амплитуда и частота которой пр мо пропорциональны частоте вращени . При работе машины в режиме двигател  посто нного тока с последовательным возбуждением в качестве выходной обмотки Т может быть использована люба  из его обмоток или обмотка, полученна  при последовательно-согласном включении обмотки возбуждени  Т и выходной обмотки Т. 4 ил.

Description

Изобретение относитс  к электротехнике , а именно к конструкци м совмещенных электрических машин, содержащих коллекторный двигатель и тахо- генератор, и может быть использовано в ручных и автоматизированных электроприводах электроинструментов, примен ющихс , например, при шлифовании и сверлении.

Цель изобретени  - повышение точности контрол  частоты вращени .

На фиг. 1 представлен совмещенный коллекторный двигательттахогенера- тор, рапрез; на фиг, 2 - пакет тахогенератора , поперечный разрез; на фиг. 3 - схема соединени  обмоток тахогенератора; на фиг. 4 - схемы

замещени  магнитной цепи тахогенера- тора.

Совмещенный коллекторный двигатель-генератор содержит установленный на валу 1 зубчатый магнитопро- вод ротора 2 двигател  с обмоткой 3  кор , уложенной в пазах, и шихтованный магнитопровод статора 4 с аксиально смещенными и жестко соединенными между собой пакетами 5-7 (фиг.1) Крайние пакеты 5 и 7 содержат только главные полюса 8 двигател , а средний пакет 6, кроме главных полюсов 8 двигател , содержит равные по ширине дополнительные полюса 9 и 10 тахо- генератора, которые расположены по отношению друг к другу со сдвигом по окружности на целое число зубцовых делений ротора 2.

Дл  обеспечени  пупьсации магнитной проводимости тахогенераторз полюса 9 и 10 целесообразно выполнить с ограничением по ширине. Ширина полюсов 9 и 10 должна быть не больше величины раскрыти  пазов ротора у его периферии. Полюса 9 и 10 тахогенера- тора отделены от зубцов ротора 2 соответственно воздушными зазорами 1 и 12 равной величины. Главные полюса 8 отделены от ротора 2 воздушным зазором 13 и охвачены обмоткой 14 возбуждени  двигател  (фиг.2)ь Катушки 15 и 16 выходной (генераторной ) обмотки расположены на полюсах 9 и 10 соответственно, имеют одинаковое число витков w и соединены между собой последовательно-встречно На полюсах 9 и 10 размещены также катушки 17 и 18 обмотки возбуждени  тахогенератора, также включенные последовательно-встречно (фиг.З).

Дл  обеспечени  универсальности режимов питани  двигател  его обмотка 14 возбуждени  включена последовательно с обмоткой 3  кор  При этом рн может быть подключен как к сети . посто нного, так и к сети переменног

тока.

i

Совмещенный коллекторный двигатель-тахогенератор работает следующим образом.

При подключении двигател  к сети однофазного переменного тока по его обмоткам 13 и 14 проходит переменный ток, создающий переменный магнитный поток возбуждени  двигател . Частота изменени  тока и потока соответствуе частоте сети источника питани . Вза

0

5

0

5

0

5

0

5

имодействие тока и магнитного потока приводит к развитию пульсирующего вращающего момента, при этом ротор 2 вращаетс . Направление вращающего момента не мен етс , так как с изменением направлени  тока в обмотках 3 и 14 на противоположное измен етс  также направление магнитного потока. При этом часть переменного потока одновременно пронизывает полюса 9 и 10 тахогенератора.

Принцип работы тахогенератора заключаетс  в следующем. При питании катушек 17 и 18 обмотки возбуждени  посто нным током одновременно образуютс  две системы магнитной цепи. В первой из них поток тахогенератора проходит через пслюс 9, воздушный зазор 11, зубец магнитопровода ротора 2 (фиг,2). Далее этот поток разветвл етс  на три потока, два равных из которых проход т через воздушные зазоры 13 и главные полюса 8 двигател , замыка сь на полюсе 9, а оставша с  часть потока через воздушный зазор 12 попадает в полюс 10 тахогенератора , а оттуда по  рму магнитопровода 6 - в полюс 9. Во второй системе магнитна  цепь, образуетс  потоком тахогенератора, проход щим через полюс 10 тахогенератора и разветвл ющимс  на два равных потока в  рме магнитопровода 6. В свою очередь, эти разветвленные равные потоки также раветвл ютс , но на два неравных, больший из которых попадает в главный полюс 8, через воздушный зазор 13 проходит через магнитопровод ротора 2, воздушный чазор 12 тахогенератора , замыка сь на его полюсе 10, а меньший через  рмо магнистопрово- да 6 попадает в полюс 9, а затем через воздушный зазор 11, магнитопровод рстора 2, воздушный зазор 12 замыкаетс  на полюсе 10.

Схема замещени  описанной магнитной цепи дл  двух систем потоков представлена на фиг. 4 (а - дл  первой системы потоков; б - дл  второй). Из фиг. 4 следует, что результирующие магнитные проводимости дл  потоков тахогенератора определ ютс  следующим выражением:

6тС&г+2.Сд) G 2(Gr+GA) где G ,G - соответственно магнитные проводимости воздушных зазоров в области полюсов

(О

тахогенератора и в области главных полюсов двигател .

Учитыва , что ширина главных полюсов 8 двигател  по крайней мере на пор док больше ширины полюсов 9 и 10 тахогенератора, величиной GTno сравнению с посто нной величиной Сд в скобках выражени  (1) можно правомерно пренебречь. При этом .

При вращающемс  роторе перва  (основна ) гармоника магнитной проводимости в воздушных зазорах 1 и 12 измен етс  по периодическому закону

G f Ge+Gwcosot,

где G,j jtj - соответственно посто нна  составл юща  и амплитуда переменной составл ющей магнитной проводимости воздушных зазоров 11 и I2 тахогенератора; t - текущее врем , с; to- углова  частота, рад/с, FZpn

To-

где Zp - число зубцов ротора;

п - частота вращени  ротора,

об/мин.

По такому же закону измен ютс  первые гармоники магнитных потоков в зазорах 11 и 12 тахогенератора

С (;44GT-Fe(Gft+G osW0 ,

где FO - МДС каждой из катушек 17 и

18 обмотки возбуждени  тахогенератора , причем Te,wc - соответственно величина посто нного тока и число витков каждой из катушек 17 и 18 обмотки возбуждени  тахогенератора.

При идентичной ориентации катушек 15 и 16, 17 и 18 относительно оснований и наконечников полюсов 9 и 10 в катушках 15 и 16 на одноименных зажимах навод тс  ЭДС, первые гармоники которых измен ютс  по зако нам:

d dt

«;

«wF G sinttft; (2)

Об)

d

СИ)

e (1S)(t) w - «-wFjG ainwt. (3)

При последовательно-встречном соединении катушек 15 и 16 в выходной обмотке тахогенератора- наводитс  ЭДС с первой гармоникой, определ емой

разностью ЭД; и (3);

полученных по (2) e(t)e(f5 (t)-eW(t)2wFe Gm 0sim0t

e sincDt,

(4)

0

5

й

5

0

где Gmod- амплитуда ЭДС выходной обмотки.

Из (А) следует, что амплитуда и частота выходного сигнала пр мо пропорциональна частоте вращени , причем независимо от гармонического состава потоков , чаетота выходного сигнала жестко св зана с частотой вращени ,

При описании принципа работы тахогенератора не рассматривались составл ющие переменного потока двигател , так как при последовательно-встречном включении катушек 15 и 16 в выходной обмотке ЭДС от составл ющих переменного потока двигател  взаимно уничтожаютс  .

В качестве посто нного напр жени  питани  обмотки возбуждени  тахогенератора может быть использовано ки- женное выпр мленное и сглаженное напр жение сети переменного тока.

Если устройство работает в режиме двигател  посто нного тока с последовательным возбуждением, то дополнительного питани  обмотки возбуждени  тахогекератора не требуетс , так как необходимый поток создаетс  посто нным током обмотки 14 возбуждени  двигател . В этом случае в качестве выходной обмотки может быть использовала люба  из обмоток тахогенератора 0 или обмотка, образованна  последовательно-согласным включением обмотки возбуждени  тахогенератора и его выходной обмоткой.

Изобретение обеспечивает повышение 5 точности контрол  частоты вращени  за счет исключени  вли ни  пульсаций тока в обмотке возбуждени  тахогенератора на идентичность законов пульсации потоков в воздушных зазорах 11 0 и 12 тахогенератора. Это достигаетс  - за счет размещени  второй дополнительной катушки обмотки возбуждени  тахогенератора. Кроме того, размеще-i ние пакета тахогенератора в середине между крайними, содержащими только | главные полюса 8, пакетами исключает вли ние выполн емых на близкой к торцу поверхности зубцов ротора балансировочных углублений на качество вы

5

ходного сигнала тахогенератора, что Повышает точность контрол  частоты йращени .

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Совмещенный коллекторный двига- тель-тахогенератор, содержащий ротор Ј пазами, в которых размещена  корна  обмотка, статор в виде трех аксиально смещенных пакетов с главны- kn полюсами, на которых установлена рбмотка возбуждени  двигател , магни топровод тахогенератора, выполненный и виде пакета пластин с дополнительными полюсами равной длины, охваченными своей обмоткой возбуждени  И выходной обмоткой, выполненной из

   двух равновитковых катушек, включенных последовательно-встречно, кажда  из которых расположена на соответствующем полюсе магнитопровода тахогенератора , отличающий- с   тем, что,с целью повышени  точности контрол  частоты вращени , пакет пластин магнитопровода размещен

   между крайними пакетами статора, полюса его расположены относительно друг друга со сдвигом на целое число зубцовых делений ротора, а обмотка возбуждени  тахогенератора выполнена

   в виде двух равновитковых последовательно-встречно включенных катушек, одна из которых расположена на одном полюсе, а друга  - на его втором полюсе .

   JV 17 9

   - г ю

   Фие.1

   is л;г ;v

   Ьд

   Ъ

   ti)

   Составитель С. Шутоваi

   Редактор А. Огар Техред. М.Ходаннч Корректор;М. Кучер ва 

   Заказ 2094

   Тираж 443

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д. 4/5

   Фиг.З

   kr

   Ы&

   Л

   ФиёЛ

   Ф

   т)

   Подписное