Совмещенный двигатель-тахогене-patop

(45) Дата опубликования описания 07.01.81 1) М. Кл.б 01 Р 3/481 сударстееннын комитет СССРам изобретени открытии 72) Авторы изобретен и И, Соколов, В. М. Чугуй, Н, Х, Сипчук, А.и Г, П. Кудриченко н(71) Заявите ЕННЫЙ Изобретение относится к технике контроля и регулирования и может быть использовано в аппаратуре точной записи и воспроизведения информации для получения стабильной скорости вращения. 5Для измерения скорости вращения используются датчики скорости на различных физических явлениях, в том числе с использованием эффекта Беркгаузена 11.Наиболее близким по технической сущ ности является тахометр с использованием эффекта Баркгаузена, который содержит статор, выполненный в виде двух ферромагнитных колец с равномерно намотанными обмотками, и ротор ввиде многополюс ного постоянного магнита 21.При использовании известного техогенератора в системах автоматического регулирования или стабилизации скорости требуется интегрирование с большой постоянной 20 времени, что снимает точность стабилизации скорости в динамических режимах.Целью изобретения является повышение быстродействия измерения скорости для повышения точности стабилизации скорости в 25 системе автоматического регулирования,Поставленная цель достигается тем, что в совмещенном двигателе-тахогенераторе обмотки статора тахогенератора выполнены с разным числом витков, включены по- ЗО 4 ЪЩАТЕЛЬ-ТАХОГЕНЕРАТОР:. 1 - Л",. 1 Я.1 следовательно встречно, при этом ферромагнитные кольца размещены в кольцевой выточке замыкателя магнитного поля.На фиг. 1 представлен предлагаемый совмещенный двигатель-тахогенератор с вращающимся замыкателем, общий вид; на фиг, 2 - то же, с неподвижным замыкателем; на фиг. 3 - схема датчика скорости с системой автоматического регулирования (САР).Совмещенный электродвигатель-тахогенератор содержит корпус 1 и ротор 2, сопряженный через подшипники 3 с корпусом. На роторе 2 жестко закреплен постоянный магнит 4 с четырьмя парами полюсов, в магнитном поле которого последовательно расположены плоский статор 5 с печатными обмотками н замыкатель магнитного поля 6 из магнитомягкого материала. Замыкатель 6 свободно сопряжен с выполненной на раторе 2 проточкой 7, которая обеспечивает центрирование замыкателя 6 относительно оси ротора 2 и наличие воздушного зазора между статором 5 и замыкателем 6.В качестве замыкателя 6 может быть использован установленный на его местевторой постоянный магнит ротора 2, идентичный магниту 4 по количеству пар полюсов.=0,33540,985,2 35 40 45 5055 60 65 3Электродвигатель снабжен системой автоматического регулирования, в которую входит датчик скорости вращения. Ротором датчика скорости вращения служит ротор 2 электродвигателя,Между статором 5 электродвигателя и замыкателем 6 в зоне наиболее эффективного действия магнитного поля постоянного магнита 4 расположен статор 8 датчика скорости вращения, При этом статор 8 закреплен на статоре 5 и для сохранения минимального расстояния между магнитом 4 и замыкателем 6 утоплен с зазором в кольцевую проточку 9, выполненную на замыкателе 6.При допустимости незначительного снижения требований к КПД двигателя в целях упрощения конструкции замыкатель 6 может быть установлен в корпусе 1 неподвижно. В этом случае статор 8 датчика скорости может быть жестко и плотно закреплен в теле замыкателя 6 в проточке 10 (см. фиг. 2), повторяющей конфигурацию статора 8.Статор 8 датчика скорости вращения в электродвигателе согласно фиг, 1 и 2 выполнен в виде двух колец 11 из ферромагнита (см, фиг. 3) с равномерными обмотками 12, содержащими разное количество винтов, предпочтительно с соотношением при Фср=400500 витков в одной обмотке 12.Обмотки 12 соединены встречно и включены в САР двигателя, содержащую интегрирующий усилитель 13, блок сравнения14, источник опорного сигнала 15 и управляемый регулятор 16.Постоянная времени интегрирования усилителя 13 соответствует необходимому числу коррекций при заданной точности стабилизации скорости и фиксированном моменте инерции системы,Предлагаемый совмещенный двигательтахогенератор работает следующим образом,В силу того, что статор 8 датчика скорости расположен в магнитном поле ротора 2на неподвижном элементе, обеспечиваетсянезависимость вращения ротора 2 в подшипниках 3 на корпусе 1 не только относительно статора 5, но также относительностатора 8. Тем самым ротор 2 выполняетфункции ротора датчика скорости.При вращении ротора 2 ферромагнитныекольца 11 статора 8 перемагничиваютсяна уровне магнитных доменов в градиентахмагнитного поля постоянного магнита 4, ивозникающий при этом импульсный потокскачков Баркгаузена индуцирует соответствующие импульсы ЭДС в обмотках 12, Интенсивность индуци рован ных импульсов 5 1 О 15 20 25 30 4пропорциональна скорости вращения ротора 2 и количеству пар полюсов постоянного магнита 4.Благодаря встречному включению обмоток 12 на их выходе отсутствуют напряжения первой и высших гармонии частоты перемагничивания, что позволяет упростить цепи фильтрации в САР двигателя, а разное количество витков в обмотках 12 дает два максимума спектральной плотности шумов Баркгаузена, смещенных друг относительно друга по частоте, что гарантирует сохранение противофазно индуцированных импульсов. Отсутствие низкочастотной составляющей и пвышение спектральной плотности импульсов Баркгаузена уменьшает время отклика САР на изменение скорости вращения ротора 2, установив постоянную времени интегрирования усилителя 13 в соответствии с необходимой точностью стабилизации и определенным моментом инерции системы.После усиления и фильтрации в интегрирующем усилителе 13 полученные на выходе обмоток 12 импульсы шумов Баркгаузена сравниваются в блоке сравнения 14 с опорным сигналом от источника 15. В результате формируется управляющий сигнал, который через управляемый регулятор 16 изменяет питание обмоток статора 5, поле которого, взаимодействуя с полем по. стоянного магнита 4, обеспечивает вращение ротора 2.Крепление статора 8 на статоре 5 с углублением в проточку 9 замыкателя 6 с зазором и фиксация замыкателя 6 в проточке 7 (см. фиг, 1) обеспечивает вращение замыкателя 6 относительно статора 8. Это в свою очередь позволяет при необходимости увеличить мощность двигателя за счет использования в качестве замыкателя 6 второго постоянного магнита, идентичного постоянному магниту 4 по количеству пар полюсов,При выполнении замыкателя 6 неподвижным и размещения статора 8 в его поле путем жесткого крепления в проточке 9 уменьшается зазор между постоянным магнитом 4 изамыкателем 6. Этим самым увеличивается интенсивность скачков Баркгаузена - за счет обеспечения максимального магнитного потока через статор 8.Формула изобретенияСовмещенный двигатель-тахогенератор, содержащий ротор с многополюсным постоянным магнитом, статор двигателя, подвижный или неподвижный замыкатель магнитного поля, жестко связанный со статором двигателя статор тахогенератора, выполненный в виде двух ферромагнитных колец с равномерно намотанными обмотками,,у //7 Составитель Е, Швецов Техред И, Пенчко Корректор О. Силуянова Редактор илиппова аказ 2718/б Изд.120 Тираж 915 ПодписноИПО Поиск Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 пография, пр. Сапунова,отлич а ющийся тем, что, с целью повышения быстродействия измерителя скорости, обмотки статора тахогенератора выполнены с разным числом витков и включены последовательно встречно, при этом ферромагнитные кольца размещены в кольцевой проточке замыкателя магнитного поля. 6Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Новицкий П. В. и др, Цифровые приборы с частотными датчиками. Л 1970,5 с. 221 - 228.2. Авторское свидетельство СССР525885, кл. 6 01 Р 3/48, 1975 (прототип).