Устройство для определения геометрических размеров зубцовой зоны магнитопроводов статора и ротора электрической машины

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК 80 1145312 1 Г 01 К 31/34 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 1) 3651037/24-072) 05.10.836) 15.03.85. Бюл. Мф 10 измерения от переключатель, уз сительного углово мерительного и пр проводов и индика цепь сигнальных о о расположе зеряемого магнитоор, включенныи в моток через пере ающе ключа тел тем, что, с целью расширения возможностей его использования и сокращения времени измерения, измерительный магнитопровод снабжен дополнительным зубцом с обмоткой возбуждения и сигнальной обмоткой, при этом пары зубцов измерительного магнитопровода смещены относительно одна другой, а зубцы скошены на угол, равный углу скоса зубцов проверяемого магнитопровода, причем дополнительный зубец ,смещен вдоль расточки измерительного магнитопровода-относительно двух пар цов ю ател АРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР ЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТ(56) 1. Авторское свидетельство СССР У 472426, кл. Н 02 К 15/16, 1973.2. Авторское свидетельство СССР584399, кл, Н 02 К 15/02, 1977.3, Авторское свидетельство СССР1018066, кл. С 01 К 31/34, 1981. (54)(57) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОПРЕДЕЛЕНИЯ ГЕОМЕТРИЧЕСКИХ РАЗМЕРОВ ЗУБЦОВОЙ ЗОНЫ МАГНИТОПРОВОДОВ СТАТОРА И РОТОРА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ МАШИНЫ, содержащее измерительный магнитопровод, установлен ный концентрично проверяемому и снабженный двумя аксиально расположенными парами зубцов с обмотками возбуждения и сигнальными обмотками,а его сигнальная обмоткак индикатору через переклю1145312 г 1 Составитель В. НиконороРедактор Л. Веселовская Техред М.Кузьма ректор А, Тяск одписное Филиал ППП "Патент" г. Ужгород, ул. Проектная, 4 Заказ 1166/34 Т ВНИИПИ Государств по делам изобре 113035, Москва, Ж11453Изобретение относится к информационным электрическим машинам высо"кой точности (вращающимся трансформаторам, фазовращателям, датчикампередачи и преобразования угла), применяемым в системах автоматики и вычислительной техники, и может найтиприменение при контроле геометрических размеров их зубцовых зон,Известно устройство для определения несимметрии расположения зубцовмагнитопровода электрической машины,содержащее измерительный магнитопровод, установленный концентрично проверяемому с обмоткой возбуждения и 15снабженный парой зубцов с сигнальными обмотками, узел измерения относительного углового расположения магнитопроводов и нуль-индикатор, включенный в цепь, сигнальных обмоток 11.щНедостатками этого устройстваявляется низкая точность определения неравномерности расположениязубцов: с помощью устройства принципиально невозможно измерить ширину пазов и угла скоса зубцов проверяемого магнитопровода.Известно устройство для определения геометрических размеров зубцовойзоны магнитопроводов статора и рото Ора электрической машины, содержащееизмерительный магнитопровод, установленный концентрично проверяемомуи снабженный парой зубцов с обмоткой возбуждения и сигнальными обмот- Зками, узел измерения относительногоуглового расположения магнитопроводов и индикатор, включенный в цепьсигнальных обмоток 23.Недостатком указанного устройства 46является длительное время измерениянесимметрии расположения и угла скоса зубцов магнитопровода электрической машины,Наиболее близким к предлагаемому ф 5является устройство для определениягеометрических размеров зубцовойзоны магнитопроводов статора и ротора электрической машины, содержащееизмерительный магнитопровод, установ ленный концентрично проверяемому иснабженный двумя аксиально расположенными парами зубцов с обмоткамивозбуждения и сигнальными обмотками,переключатель, узел измерения относи 55тельного углового расположения измерительного и,проверяемого магнитопроводов и индикатор, включенный 12 3в цепь сигнальных обмоток через переключатель 3.Недостатками такого устройства являются принципиальная невозможность определения ширины пазов проверяемого магнитопровода ввиду отсутствия конструктивных элементов и обмоток, позволяющих осуществить измерение ширины пазов, низкая точность определения оси зубца вследствие контроля оси скошенного паза прямоугольными зубцами и длительное время определения несимметрии расположения и угла скоса зубцов магнитопровода электрической машины, Послед" нее объясняется тем, что при контроле несимметрии расположения и угла скоса бузцов магнитопровода электрической машины возможно лишь последовательное измерение указанных геометрических размером, При аксиально расположенных парах зубцов для определения угла скоса зубцов проверяемого магнитопровода необходим относительный поворот нижней пары зубцов измерительного магнитопровода и проверяемого магнитопровода на угол, равный углу скоса, что определяет большую длительность времени контроля, особенно при большом числе контролируемых зубцов (например, 3000-500),Цель изобретения - расширение возможностей использования устройства и сокращение времени измерения.Указанная цель достигается тем, что в устройстве для определения геометрических размеров зубцовой зоны магнитопроводов статора и ротора электрической машины, содержащем измерительный югнитопровод, установленный концентрично проверяемому, и снабженный двумя аксиально расположенными парами зубцов с обмоткамИ возбуждения и сигнальными обмотками, переключатель, узел измерения относительного углового расположения измерительного и проверяемого магнитопроводов и индикатор, включенный в цепь сигнальных обмоток через переключатель, измерительный магнитопровод снабжен дополнительным зубцом с обмоткой возбуждения и сигнальной обмоткой, при этом пары зубцов измерительного магнитопровода смещены одна относительно другой, а зубцы скошены на угол, равный углу скоса зубцов проверяемого магнитопровода, причем дополнительный зубец смещен1145312 4ки 6 Б. , подключаемоЕ к нуль-индикатору 1 О через переключатель 11 вположении 17, Обе пары зубцов 4 и 5ь. (фиг. 2 и 7) смещены одна относитель"но другой и расположены параллельнооси 18-18, а зубцы обеих пар 4 и 5смещены, и их оси 19-19 и 20-20 параллельны оси 18-18, При этом осьб-18 смещена, а оси 19-19 и 20-2010 скошены относительно оси 21-21 врак щения проверяемого магнитопровода 1б- на угол, равный углу скоса зубцовЫс (фиг. 2) проверяемого магнитоызпроводатДополнительный зубец 14 (фиг. 2),расположенный на измерительном магнитопроводе 1 с обмотками 15 возбуждения и сигнальной 16 (фиг. 4),имеет ширину (Ь ) меньше шириныконтролируемого паза (Ь) 22 (см,фиг. 5 и 6). Ось дополнительного зубца 23-23 параллельна оси 24-24 контролируемого паза 22 (фиг. 5 и 6). Приэтом осевая длина зубца 14 (фиг, 5)д выполнена меньше осевой длины паза(1;) проверяемого магнитопровода 2статора 25 (фиг. 5) и больше осевойдлины паза проверяемого магнитопровода 2 ротора 26 (фиг, 6),55 вдоль расточки измерительного магнитопровода относительно двух пар зубцов, а его сигнальная обмотка подключена к индикатору через переключателНа фиг. 1 показана схема устройства; на фиг. 2 - измерительный магнитопровод и выполненные на нем зубцы для измерения ширины пазов, несимметрии расположения и угла скоса зуцов проверяемого магнитопровода; нафиг. 3 - электрическая схема обмотои схема укладки обмоток двух пар зуцов измерительного магнитопровода;на фиг, 4 - то же для дополнительного зубца; на фиг. 5 и 6 - схема сооношения длины зубцов измерительногомагнитопровода при измерении шириныпазов проверяемых магнитопроводовстатора и ротора соответственно; нафиг. 7 - проверяемый магнитопровод(ротор) со схемой определения угласкоса зубцов; на фиг, 8 - то же, сосхемой определения ширины пазов;на фиг, 9 - график зависимости выходного напряжения сигнальной обмотки от относительного угла поворотапроверяемого магнитопровода и зубцаизмерительного магнитопровода,Устройство для определения геометрических размеров зубцовой зоны маг,нитопроводов статора и ротора электрической машины содержит измерительный магнитопровод 1, устанавливаемыйконцентрично проверяемому магнитопроводу 2. Иагнитопроводы 1 и 2 приконтроле устанавливаются в узел 335измерения, относительного угловогорасположения магнитопроводов, например, на оптическую делительную головку типа ОДГО (ГОСТ 9016-59).Измерительный магнитопровод40снабжен двумя парами зубцов 4 и 5,на каждой из которых расположеныкатушечные обмотки 6 и 7 возбуждения, запитываемые напряжениями воз, буждения П 8 и Пе и встречно соедй=452 3ненными сигнальными обмотками 8 и 9П и П , подключаемыми к нуль-инди 2Э фкатору 10 через переключатель 11в положении 12 и 13.50 Измерительный магнитопровод 1 также снабжен дополнительным зубцом 14, на котором расположены катушечная обмотка 15 возбуждения, которая запитывается напряжением возбуждения П , и катушечная сигнальнаяЭобмотка 16, с которой снимается выходное напряжение сигнальной обмотОпределение геометрических размеров зубцовой зоны магнитопроводов 2 статора 25 и ротора 26 электричес" кой машины производится следующим образом.При измерении угла скоса и несимметрии расположения зубцов проверяемого магнитопровода 2 на обмотки возбуждения 6 и 7 пар зубцов 4 и 5 (фиг. 1 и 2) подается напряжение возбуждения переменного тока, Разворотом проверяемого магнитопровода 2 статора 25 (фиг, 5 и 6) с помощью узла 3 измерения (см. фиг,6) добиваются минимального по величине напряжения на сигнальных обмотках 9 пары зубцов 5, подключаемых к индикатору 10 через переключатель 11 в положении 13 (фиг. 6), чему соответствует нулевое положение пары зубцов 5, показанное на фиг 7 заштрихованными верхними ромбами. Это положение является отсчетным, нулевым, положением шкалы узла 3 измерения,При равенстве Ко =иск (гдесИ:цвГ угол смещения пар зубцов 4 и 5 измеряемого магнитопровода 1 (фиг, 7) величина напряжения сигнальных обмо. ток 8 (фиг. 3) пары зубцов 4 примагнитопровода 2, что обеспечивает более точное определение оси контролируемого зубца в результате ис- ключения магнитных потоков рассеяния, возникающих при контроле пря моугольными зубцами измерительного магнитопровода 1 скошенных зубцов . проверяемого магнитопровода 2, и приближение метода контроля к реальным электромагнитным процессам, про-. 10 исходящим в электрической машине,При измерении угла скоса пазов и несимметрии расположения пазов проверяемого магнитопровода 2 с использованием предлагаемого устрой ства осуществляется параллельное измерение указанных геометрических размеров зубцовой зоны электрической машины, что существенно (в несколько раз) сокращает время контра ля.Определение ширины пазов проверяемого магнитопровода 2 осУществляется ,путем разворота измерительного магнитопровода 1 (или проверяемого 25 магнитопровода 2), на котором расположен дополнительный зубец 14 с обмоткой 15 возбуждения и сигнальной обмоткой 16, относительно проверяемого магнитопровода 2 (см. фиг.9). Зр На фиг. 9 изображен паз проверяемого магнитопровода:.2 статора 25, атно" сительно которого перемещается дополнительный зубец 14, При этом ось 24-24 паза магнитопровода 2 статора 25 всегда параллельна оси 23-23 дополнительного зубца 14. Дополнительный зубец 14 поворотом измерительного магнитопровода 1, на котором он установлен, устанавливается на краю зубца 4 О магнитопровода 2 статора 25, как показано на фиг. 7, при подключении сигнальных обмоток 16 через переключатель 11, установленный в положение 17, к индикатору 10 (фиг. 1), и 45 это положение (нулевое) является началом отсмета, устанавливаемого по шкале узла 3 измерения. При подаче Бзна обмотки 15 (фиг. 1) с сигнальных обмоток 16 снимается выходное напряжение Б , пропорциональноеС 4магнитному потоку, созданному обмоткой возбуждения 15 дополнительного зубца 14, проходящему как через площадь перекрытия зубцом 14 зубца маг нитопровода 2 статора 25, так и через близлежащие пйоскости поверхности магнитопровода 2 статора 25,ввиду наличия краевых эффектов ипотоков рассеяния, которые незначительны по сравнению с основным магнитным потоком, проходящим через указанную площадь перекрытия, ВеличинаП при нулевом положении являетсяСмаксимаотной (фиг. 9, график зависимости Ц = Й(д ). При относ.-;тельномперемещении зубца 4 и магнитопровода 2 статора 25 от нулевого положения к 1 положению (фиг. 9).происходит уменьшение П вследствие умень+шения площади перекрытия зубцом 14зубца магнитопровода 2 статора 25.При дополнительном перемещении зубца 14 в положения 11, 111,17 (фиг.9)происходит уменьшение до минимумаа, затем увеличение Пс , Угол одс,(фиг, 9) между двумя (начальным ыи конечным 6) минимальными величинами Пс , соответствующими начальномуи конечному значениям "нулевой" площади перекрытия зубца 14 зубцовмагнитопровода 2 статора 25, и определяет центральный угол кромок контролируемого паза относительно осивращения и обоих магнитопроводов,Тогда угловая ширина контролируемого паэао(, определяется как (фиг.9)Ь Зоффп фФ фз Ф 3 31Угде с - угловая ширина дополнитель 3наго зубца 14;Ъ - линейная ширина дополнительного зубца 14;Зз - диаметр измерительногомагнитопровода 1 по дополнительному зубцу 14,а линейная ширина паза Ь магнитопроводоа 2 статора 25 определитсякак1 уйЬ 36 офгде Р - наружный внутренний) диаметр по зубцам проверяемого магнитопровода 2.Следовательно, при перемещении измерительного магнитопровода 1 с дополнительным зубцом 14, на котором расположены обмотка 15 возбуждения и сигнальная обмотка 16, относительно проверяемого магкитонровода 2 производится определение по двум минимальным значениям выходного напряжения сигнальных обмоток угловых координат положений кромок проверя9 1145312 емого паза и вычисляется по Формуле (Ь) действительная линейная ширина пазаС. целью приближения метода определения Ъ к реальным электромагнитным процессам, происходящим в электричес. кой машине, и повышения достоверности определения Ъ осевая длина зубца 14 (фиг, 5 и 6) выполнена меньшей осевой длины паза 22 при контроле проверяемого магнитопровода 2 статора 25 и большей - при контроле про-. веряемого магнитопровода 2 ротора 26.Ширина зубца 14 (Фиг. 5, 6 и 9) выполняется меньшей ширины контролируемого паза 22, так как в противном случае невозможно определить координаты начальных значений "нулевой" площади перекрытия, т.е. координаты кромок проверяемого паза 22.ЮТаким образом, расширение технологических возможностей, заключающееся в контроле ширины пазов 22 проверя емого магнитопровода 2, определяется тем, что измерительный магнитопровод1 предлагаемого устройства для измерения геометрических размеров зубцовой зоны магнитопроводов 2 статора 25 и ротора 26 электрической машины . снабжен дополнительным зубцом 14 с обмоткой 15 возбуждения и сигнальной обмоткой 16, ширина которого меньше ширины контролируемого паза 22, а осевая длина меньше осевой длины паза 22 проверяемого магнитопровода 2 статора 25 и больше - проверяемого З магнитопровода 2 ротора 26, а сокращение времени измерения геометрических размеров зубцовой зоны магнитопроводов 2 ротора 26 и статора 25 электрической машины, заключающееся в проведении параллельных измерений угла скоса и неравномерности располо. жения зубцов и ширины пазов 22 проверяемого магнитопровода 3 и в сокращении времени контроля угла скосапазов, определяется тем, что парызубцов измерительного магнитопровода 1 смещены относительно одна другой,а зубцы скошены на угол, равный углускоса зубцов (Ыск.з) проверяемогомагнитопровода 2, который определяетСКЗ д55 где (ск,нп - действительный центральный угол между нулевыми положениями пар зубцов; 1 ООд,н - центральный угол междудействительным нулевымположением второй парызубцов и расчетным;- длина проверяемого и измерительного магнитопроводов;полусумма длин зубцовкаждой пары,причем дополнительный зубец 14 с обмоткой 15 возбуждения и сигнальнойобмоткой 16 конструктивно выполненна измерительном магнитопроводе 1раздельно от двух пар зубцов 4 и 5,а сигнальная обмотка 16 дополнительного зубца 14 подключена к индикатору 10 через переключатель 11.Предлагаемое устройство позволяет повысить точность измерения несимметрии расположения осей зубцоввследствие того, что производитсяопределение на максимальной длинеоси зубца проверяемого магнитопровода 2 обоими парами зубцов измерительного магнитопрвоода 1, в тсвремя как и устройстве-прототипетолько одной парой, и исключаютсядополнительные магнитные потокирассеяния, возникающие при контролепрямоугольными зубцами измерительного магнитопровода 1 скошенныхзубцов проверяемого магнитопровода 2,в результате смещения пар зубцовизмерительного магнитопровода 1 относительно одна другой и скоса зубцов на угол, равный углу скоса зубцов ( а(,) проверяемого магнитопровода 2,Кроме того, предлагаемое устройство позволяет повысить достоверностьи объективность определения геометрических размеров зубцовой зовымагнитопроводов 2 ротора 26 и статора 25 электрической машины в результате приближения методов контроляк реальным электромагнитным процессам, происходящим в электрическоймашине, что достигается применениемдля измерений геометрических размеров электромагнитных методов контроля и выполнением зубцов измерительного магнитопровода 1, соответствующих по длине и ширине, например,зубцами магнитопровода 2 статора 25Упри измерении геометрических размеров зубцовой зоны проверяемого магнитопровода 2 ротора 26,11 11453Применение предлагаемого устройства позволит автоматизировать конт. роль геометрических размеров эубцовой зоны магнитопроводов статора и ротора электрических машин, что 5 решит задачу пооперационного контроля при изготовлении электрических машин высокой точности.Предлагаемое устройство мокет быть применено как при проведении 10 научно-исследовательских работ, так н при серийном и массовом производстве информационных электрических машин. При этом время контроля сокращается в 3-5 раз, а точность возрастает в12 12 1,2-2 раза по сравнению с прототипом.Кроме того, с помощью предлагаемогоустройства, в связи с его высокойточностью и быстродействием, осуществляется анализ источников погрешности при выполнении геометрических размеров зубцовой зоны с целью их уменьшения и исключения. Это приведет кдальнейшему увеличению точности вращающихся трансформаторов, фаэовращателей, датчиков передачи и преобразования угла и т.п., что в свою очередь скажется на увеличении точностисчетно-решающих и автоматическихприборов,