Совмещенный коллекторный двигатель-тахогенератор

СС 03 СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК288 И 9) (И ц 5 Н 02 К 23/66 ИЗОБРЕТЕН Н АВТОР ЕЛЬСТ ас Цель изобрености контроля овышение твращения. тоть На фиг п ллекторный ден совмещенный ттахогенера - пакет тахо разрез; на ния обмоток а га тель фиг. 2 речный р, разрез; на нератора, поп схе оедине ахогенератора; ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЩРЬГГИЯПРИ ГКНТ СССР(1) Рижский политехнический институт им, А.Я. Пельше(57) Изобретение относится к электро- машиностроению, Цель - повышение точности контроля частоты вращения, Обмотка якоря и обмотка возбуждения включены последовательно и могут быть подсоединены к сети переменного или постоянного тока. Статор выполнен в виде жестко соединенных аксиально смещенных пакетов пластин. Пластины Изобретение относится к электротехнике, а именно к конструкциям совмещенных электрических машин, содержащих коллекторный двигатель и тахо- генератор, и может быть использовано в ручных и автоматизированных электро приводах электроинструментов, применяющихся, например, при шлифовании и сверлении. крайних пакетов имеют только главные 1полюса, а пластины среднего пакетасодержат дополнительные выступы, являющиеся полюсами тахогенератора (Т),расположенные со сдвигом относительно друг друга на целое число зубцовых делений ротора. Т содержит двеобмотки - выходную и обмотку возбуждения. Каждая из обмоток выполненав виде двух последовательно-встречновключенных равновитковых катушек, одна нз которых размещена на одном полюсе Т, а другая - на его втором полюсе. При вращении ротора и питанииобмотки возбуждения Т постоянным током в выходной обмотке Т наводитсяЭДС, амплитуда и частота которой прямо пропорциональны частоте вращения.При работе машины в режиме двигателяпостоянного тока с последовательнымвозбуждением в качестве выходнойобмотки Т может быть использованалюбая из его обмоток или обмотка,ченная при последовательно-с ном включении обмотки возбужденивыходной обмотки Т. 4 ил.замещения магнитной цепи тахогенератора,Совмещенный коллекторный двигатель-генератор содержит установлен)ный на валу 1 зубчатый магнитопровод ротора 2 двигателя с обмоткой 3якоря, уложеннрй 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 толькоглавные полюса 8 двигателя, а средний пакет 6, кроме главных полюсов 8,двигателя, содержит равные по ширинедополнительные полюса 9 и 10 тахо, генератора, которые расположены поотношению друг к другу со сдвигом поокружности на целое число зубцовыхделений ротора 2.20Для обеспечения пупьсации магнит ной проводимости тахогенератора полю са 9 и 10 целесообразно выполнить с, ограничением по ширинеШирина полюсов 9 и 10 должна быть не больше величины раскрытия пазов ротора у егопериферии. Полюса 9 и 10 тахогенератора отделены от зубцов ротора 2 со, ответственно воздушными зазорами 11и 12 ра.вной величины. Главные полюса 8 отделены от ротора 2 воздушнымзазором 13 и охвачены обмоткой 14возбуждения двигателя (фиг,2), Катушки 15 и 16 выходной (генераторной) обмотки расположены на палю-35сах 9 и 10 соответственно, имеют одинаковое число витков ю и соединенымежду собой последовательно-встречно.На полюсах 9 и 10 размещены также катушки 17 и 18 обмотки возбуждениятахогенератора, также включенные последовательно-встречно (фиг.3).Для обеспечения универсальностирежимов питания двигателя его обмотка 14 возбуждения включена последова 45. тельно с обмоткой 3 якоря, При этомрн может быть подключен как к сетипсстоянного, так и к сети переменноготока.1Совмещенный коллекторный двигатель-тахогенератор работает следую-.щим образом,При подключении двигателя к сетиоцнофазного переменного тока по егообмоткам 13 и 14 проходит переменныйток, создающий переменный магнитныйпоток возбуждения двигателя. Частотаизменения тока и потока соответствуетчастоте сети источника питания. Взаимодействие тока и магнитного потока приводит к развитию пульсирующеговращающего момента, при этом ротор 2вращается. Направление вращающего момента не меняется, так как с изменением направления тока в обмотках 3 и14 на противоположное изменяется также направление магнитного потока. Приэтом часть переменного потока одновременно пронизывает полюса 9 и 10тахогенератора,Принцип работы тахогенератора за-ключается в следующем, При питаниикатушек 17 и 18 обмотки возбужденияпостоянным током одновременно образуются две системы магнитной цепи. Впервой из них поток тахогенераторапроходит через пслюс 9, воздушныйзазор 11, зубец магнитопровода ротора 2 (фиг,2). Далее этот поток разветвляется на три потока, два равныхиз которых проходят через воздушныезазоры 13 и главные полюса 8 двигателя замыкаясь на полюсе 9, а оставшаяся часть потока через воздушныйзазор 12 попадает в полюс 10 тахогенератора, а оттуда по ярму магнитопровода 6 - в полюс 9, Во второй системе магнитная цепь образуется потоком тахогенератора, проходящим через полюс 1 О тахогенератора и разветвляющимся на два равных потока в ярме магнитопровода 6, В свою очередь,эти разветвленные равные потоки также раветвляются, но на два неравных,больший из которых попадает в главный полюс 8, через воздушный зазор3 проходит через магнитопровод ротора 2, воздушный зазор 12 тахогенератора, замыкаясь на его полюсе 10,а меньший через ярмо магнистопровода 6 попадает в полюс 9, а затем через воздушный зазор 11,магнитопровод рстора 2, воздушный зазор 12замыкается на полюсе 10. Схема замещения описанной магнитной цепи для двух систем потоковпредставлена на фиг. 4 (а - для первой системы потоков; б - для второй).Из фиг. 4 следует, что результирующие магнитные проводимости для потоков тахогенератора определяются следующим выражением:Оу+2 Сд)(1)С 4= г(С +С)где С С - соответственно магнитныетпроводимости воздушныхзазоров в области полюсов15 тахогенератора и в области главных полюсов двигателя. Учитывая, что ширина главных полюсов 8 двигателя.по крайней мере на порядок больше ширины полюсов 9 и 10 тахогерератора, величиной С,ь по сравнению с постоянной величиной Сд в скобках выражения (1) можно правомерно пренебречь. При этОм СС,.При вращающемся роторе первая (основная) гармоника магнитной проводимости в ноэдушнь;х зазорах 11 и 12 изменяется по периодическому законуСг Сб (+СьСОэоь гДе Сб ь 9 п, - соответствЕнно постоЯннал составляющая и амплитуда переменной составляющей. магнитной проводимости воздушных зазоров 11 и 12 тахогенератора; текущее время, с; о - угловая частота, рад/сьГ 2 30где 2- число зубцов ротора;и - частота вращения ротора,об/мин.По такому же закону изменяютсяпервые гармоники магнитных потоковв зазорах 11 и 12 тахогенератора= ф, ф=Р,С =Р,(С,+С она),где Г, - МДС каждой из катушек 17 и18 обмотки возбуждения тахо- генератора Р =1,и,ь причем т,ьч - соответственно величина постоянного тока и число витков каждой из катушек 17 и 18 обмотки возбуждения тахогенератора. При.идентичной ориентации катушек 5 и 16, 17 и 18 относительно оснований и наконечников полюсов 9 и 10 н катушках 15 и 6 на одноименных зажимах наводятся ЭДС, первые гармоники которых изменяются по законам:Ъ 1 ф"е 1 -р - .уР С аэтсдй (2)Д б Юь 1е (г.) ю й =-ь 7 Р С шнхпюй (3) При последовательно-встречном сое-динении катушек 15 и 16 в выходной .обмотке тахогенератора"наводится ЭДСс первой гармоникой, определяемой 82288 6разностью ЗДС ь полученных по (2)и (3):е (г) =е (С)-е (Й) =2%тР СЯздпсде:(1) Гмlевэ 1 пйС ь где е=2 чГ, Сю - амплитуда ЭДС выходной обмотки.Из (4) следует, что амплитуда ичастота ныходного сигнала прямо пропорциональна частоте вращения, причем независимо от гармонического состана потоков Ф т, Ф частота выходноО 1 п)го сигнала жестко связана с частотойвращения,При описании принципа работы тахогенератора не рассматривались составляющие переменного потока двигателя,так как при последовательно-встречномвключении катушек 15 и 1 б в выходнойобмотке ЭДС от составляющих переменного потока двигателя взаимно уничтожаются.В качестве постоянного напряженияпитания обмотки возбуждения тахогенератора может быть использовано . киженное выпрямленное и сглаженноенапряжение сети переменного тока,Если устройство работает в режимедвигателя постоянного тока с последовательным возбуждением, то дополнительного питания обмоткивозбуждениятахогенератора не требуется, таккак необходимый поток создается постоянным током обмотки 14 возбуждениядвигателя. В этом случае в качествевыходной обмотки может быть использовала любая из обмоток тахогенератораили обмотка, образованная последовательно-согласным включением обмоткивозбуждения тахогенератора и его выходной обмоткой.Изобретение обеспечивает повышениеточности контроля частоты вращенияза счет исключения влияния пульсацийтока в обмотке возбуждения тахогенератора на идентичность законов пульсации потоков в воздушных зазорах 11и 12 тахогенератора. Это достигаетсяза счет размещения второй дополнительной катушки обмотки возбуждениятахогенератора, Кроме того, размеще" ние пакета тахогенератора в середине между крайними. содержащими толькоглавные полюса 8, пакетами исключаетвлияние выполняемых на близкой к торцу поверхНости зубцов ротора,баланси 1 ровочных углублений на качество вы"ходйого сигнала тахогенератора, чтоПовышает точность контроля частотыВращения5Формула изобретения Совмещенный коллекторный двигатель-тахогенератор, содержащий роторпазами, в которых размещена якорая обмотка, статор в виде трех акиально смещенных пакетов с главныполюсами, на которых установлена бмотка возбуждения двигателя, магнигопровод тахогенератора, выполненный В виде пакета пластин с дополнительНыми полюсами равной длины, охваченНыми своей обмоткой возбуждения И выходной обмоткой, выполненной иэ двух равновитковых катушек, включенных последовательна-встречно, каждая из которых расположена на соответствующем полюсе магнитопровода тахогенератора, о т л и ч а ю щ и й -с я тем, что,с целью повышения точности контроля частоты вращения, пакет пластин магнитопровода размещенмежду крайними пакетами статора, полюса его расположены относительнодруг друга со сдвигом на. целое числозубцовых делений ротора, а обмоткавозбуждения тахогенератора выполненав виде двух равновитковых последовательно-встречно включенных катушек,одна иэ которых расположена на одномполюсе, а другая - на его втором полюсе.1582288 оставитель С, Шутоваехред И,ходапнч ректор М. Кучерявая едактор А. г Тираж 4 одпис ета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССа, И, Рауаская наб., д. 4/5 оизводственно-издательский комбинат "Патент", г. л. Гагарина, 101 аказ 2094НИИПИ Госуд твенного коми113035, Кос 02)Ф