ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДАТЧИКОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДАТЧИКОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
Полезная модель относится к электродвигателям постоянного тока с регулируемой и стабилизированной частотой вращения, которые используются преимущественно в системах автоматического регулирования.
Известны конструкции электродвигателей с тахогенератором индукционного типа, в которых тахогенератор, выполняющий функцию датчика частоты вращения, расположен на конце вала электродвигателя, выступающем из его корпуса, и охвачен корпусом тахогенератора / 1 А При этом корпус тахогенератора крепится к корпусу электродвигателя. Такие электродвигатели имеют увеличенную аксиальную длину, что можно отнести к их недостаткам..
Наиболее близкой к предлагаемой является конструкция электродвигателя с датчиком частоты вращения / 2 /, который содержит ротор с зубьями и, по крайней мере, один модуль статора, расположенный на внешнем диаметре корпуса электродвигателя. Данная конструкция обеспечивает малую аксиальную длину электродвигателя. К недостаткам такой конструкции можно отнести существенную паразитную амплитудную модуляцию и малую амплитуду выходного напряжения датчика. Наличие этих недостатков делает необходимым усложнение схемы автоматического регулирования.
Задачей, на решение которой направлена заявляемая полезная модель, является уменьшение паразитной амплитудной модуляции, увеличение амплитуды выходного напряжения датчика частоты вращения электродвигателя и упрощение, вследствие этого, схемы автоматического регулирования и конструкции электронного блока управления, работающего совместно с электродвигателем.
Поставленная задача решается тем, что в электродвигателе постоянного тока с датчиком частоты вращения, содержащим ротор с зубьями и, по крайней мере, один модуль статора, расположенный на внешнем диаметре корпуса электродвигателя, указанный модуль статора содержит постоянный магнит, катушку, расположенную на поверхности магнита, ось которой совпадает с осью намагничивания магнита, два полюсных наконечника, на обращенной к ротору поверхности каждого из которых нанесены зубья, число которых Zc
удовлетворяет условию 1  Zc « 10, а шаг указанных зубьев соответствует шагу зубьев ротора.
При этом ось намагничивания магнита и ось катушки перпендикулярны длине зубьев полюсных наконечников.
Ери установке второго модуля статора, они располагаются относительно друг друга под углом 180° с возможностью перемещения по внешнему диаметру корпуса электродвигателя в пределах не менее одного зубцового шага.
Полезная модель электродвигателя постоянного тока с датчиком частоты вращения представлена на фиг. 1.
На фиг. 2 представлена форма выходных напряжений датчика частоты вращения:
2а - для одного модуля статора, 26 - для второго модуля статора, 2в - при последовательном включении модулей статора (суммарный сигнал).
Конструктивно электродвигатель и датчик частоты вращения объединены. Описываемое устройство включает ротор 1 датчика частоты вращения, расположенный на якоре 2 электродвигателя, два модуля статора 3, 4 датчика частоты вращения, закрепленные на внешнем диаметре корпуса 5 электродвигателя. Каждый из модулей статора датчика частоты вращения содержит постоянный магнит б, катушку 7, полюсные наконечники 8, 9. На роторе 1 датчика выполнены зубья 10, а на полюсных наконечниках 8, 9 выполнены зубья 11, 12.
Устройство работает следующим образом.
Постоянный магнит 6 создает в воздушном зазоре между зубьями 10 ротора 1 и зубьями 11, 12 полюсных наконечников 8, 9 магнитный поток, изменяющийся при вращении ротора 1 в соответствии с изменением магнитной проводимости воздушного зазора. В результате изменения .магнитного потока с частотой, пропорциональной частоте вращения электродвигателя и числу зубьев 10 на роторе 1, в катушке 7, в соответствии с законом электромагнитной индукции, наводится переменная ЭДС, величина которой пропорциональна числу витков катушки 7 и индукции в зазоре между зубьями 10 ротора 1 и зубьями 11, 12 полюсных наконечников 8, 9 и которая является выходным напряжением датчика частоты вращения.
чтимальный (минимальный) путь прохождения магнитного потока и минимальные размеры модуля статора 3, 4 датчика частоты вращения.
Увеличение амплитуды выходного напряжения датчика частоты вращения достигается применением постоянного магнита 6, как источника МДС, и катушки 7, расположенной непосредственно на поверхности магнита 6, что ведет к увеличению ее потокосцепления с магнитным потоком, а также выполнением на полюсных наконечниках 8, 9 модуля статора числа зубьев более 1 и увеличения, вследствие этого, разности магнитной проводимости воздушного зазора между зубьями 10 ротора 1 и зубьями 11, 12 полюсных наконечников 8, 9, возникающей при вращении ротора 1.
Уменьшение паразитной амплитудной модуляции выходного напряжения датчика частоты вращения также достигается при выполнении на полюсных наконечниках 8, 9 модуля статора числа зубьев более 1. При этом магнитный поток проходит не через один, а через несколько зубьев 11, 12 полюсного наконечника 8, 9 (происходит интегрирование магнитного потока) и погрешность зубьев, неизбежно возникающая при их изготовлении и определяющая паразитную амплитудную модуляцию, резко уменьшается.
Выполнение полюсных наконечников 8, 9 модуля статора с числом зубьев более 10 нецелесообразно, т. к. ведет к большому увеличению габаритов самого модуля статора 3, 4 и электродвигателя в целом.
При необходимости еше большего увеличения амплитуды и уменьшения паразитной амплитудной модуляции выходного напряжения датчика частоты вращения производится установка второго модуля статора 4. При этом модули статора 3, 4 располагаются относительно друг друга под углом 180 и имеют возможность перемещения по внешнему диаметру корпуса электродвигателя в пределах не менее одного зубцового шага, что необходимо при проведении регулировочных работ для обеспечения синфазности (совпадения фаз) выходных напряжений модулей статора датчика частоты вращения. При последовательном включении катушек модулей статора датчика частоты вращения, фазы выходных напряжений которых совпадают, происходит их сложение.
Расположение модулей статора 3, 4 под углом 180°является более целесообразным, чем под каким-либо другим углом, т. к. обеспечивает уменьшение паразитной амплитудной модуляции суммарного выходного напряжения датчика частоты вращения в условиях воздействия вибрации, поскольку уменьшение зазора под одним модулем статора компенсируется увеличением зазора под другим модулем и, соответственно, увеличение амплитуды выходного напряжения одного модуля статор компенсируется уменьшением амплитуды выходного напряжения другого модуля, что показано на фиг. 2 пунктирной линией.
К преимуществам предлагаемой полезной модели по сравнению с традиционно используемыми электродвигателями с датчиком частоты вращения можно отнести:
-малую аксиальную длину электродвигателя;
-упрощение схемы автоматического регулирования и конструкции электронного блока управления, работающего совместно с электродвигателем;
-повышенную помехозащищенность сигнала датчика частоты вращения и повышение, вследствие этого, надежности работы электродвигателя в целом;
-обеспечение работоспособности систем автоматического регулирования в условиях вибрационных воздействий.
Директор sft зз| НЛП . Дутченко Y л v / Й/ Чч Ч  ч 3 К
Источники информации
1.Кафтанатий R Т., Филипцев А. Е
Микроминиатюрные магнитоэлектрические тахогенераторы индукторного типа повышенной частоты как датчики частоты вращения в системах управления малогабаритными электроприводами // Научно-практический вестник Энергия, Воронеж, 1993, №4(14), 40 с
2.Лутченко В. Г., Кафтанатий В. Т., Филипцев А. Е , Ковалев В. К.
Новый прецизионный нивкоскоростной электродвигатель постоянного тока для прямого привода лентопротяжного механизма аппаратуры магнитной записи // Электротехн. пр-во. Баучно-техн. достижения и передовой опыт, 1991, Вып. 2(38), с. 5-6.