一種交直流兩用測速發(fā)電機的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種測速發(fā)電機，更具體的是涉及一種交直流兩用測速發(fā)電機。
【背景技術(shù)】
[0002] 測速發(fā)電機是一種測量轉(zhuǎn)速的微型電氣裝置，其功能是把輸入的機械轉(zhuǎn)速變換為 電壓信號輸出，且使輸出的電壓信號與轉(zhuǎn)速成正比。測速發(fā)電機主要分為直流測速發(fā)電機 和交流異步測速發(fā)電機兩大類:直流測速發(fā)電機在負載運行時，輸出電壓與轉(zhuǎn)速并不能保 持嚴格的正比關(guān)系，存在誤差，主要是由于電樞反應(yīng)的去磁作用、電刷接觸電阻的非線性、 以及溫度的影響，此外由于鐵心齒槽的存在，會產(chǎn)生一定的齒諧波電動勢;交流異步測速發(fā) 電機運行時，輸出特性同樣存在非線性誤差，主要原因是轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時產(chǎn)生的脈振磁場，以及 杯型轉(zhuǎn)子存在漏抗，除此之外，由于交流異步測速發(fā)電機的兩相定子繞組不完全垂直，或是 氣隙不均，磁路不對稱，亦或是空心杯轉(zhuǎn)子的壁厚不均以及制造杯型轉(zhuǎn)子的材料不均，都會 造成一定的剩余電壓。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提出了一種交直流兩用測速發(fā)電機。
[0004] 本發(fā)明的目的采取下述技術(shù)方案實現(xiàn)：
[0005] -種交直流兩用測速發(fā)電機，包括機座、外隔磁套筒、外定子、永磁磁鋼、空心杯形 轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子、內(nèi)隔磁套筒、霍爾元件、轉(zhuǎn)軸、左端蓋、左端蓋軸承、右端蓋和右端蓋軸承；
[0006] 所述外隔磁套筒固定在機座內(nèi)側(cè)，外定子固定在外隔磁銅套內(nèi)側(cè);所述外定子為 分體式結(jié)構(gòu)，永磁磁鋼嵌放在各部分之間的夾槽中；所述內(nèi)隔磁套筒與右端蓋固定，內(nèi)隔磁 套筒中心位置設(shè)有通孔;所述內(nèi)定子固定在內(nèi)隔磁套筒的外側(cè)，內(nèi)定子為分體式結(jié)構(gòu)，霍爾 元件嵌放在各部分之間的夾槽中；所述轉(zhuǎn)軸一端穿過左端蓋的軸承后與機座固定，轉(zhuǎn)軸的 另一端依次穿過杯形轉(zhuǎn)子杯底、內(nèi)隔磁套筒中心通孔、以及右端蓋的軸承后與機座固定;所 述杯形轉(zhuǎn)子的杯壁置于內(nèi)、外定子之間的空氣隙中。
[0007] 所述外定子的分體數(shù)目為四個，在空間平均分布，相互錯開90度空間角。
[0008] 所述嵌放在外定子各分體之間的永磁磁鋼為四個，磁極排放順序依次以NS、SN、 NS、SN〇
[0009] 所述內(nèi)定子的分體數(shù)目為四個，在空間平均分布，相互錯開90度空間角。
[0010]所述內(nèi)定子分體之間的夾槽與外定子分體之間的夾槽，在空間相互錯開45度空間 角。
[0011] 此外，當(dāng)霍爾元件控制端的電流為直流時，發(fā)電機輸出與轉(zhuǎn)速成正比的直流霍爾 電勢；當(dāng)霍爾元件控制端的電流為交流時，發(fā)電機輸出幅值與轉(zhuǎn)速成正比的交流霍爾電勢， 其頻率與霍爾元件控制端交流電的頻率相同。
[0012] 本發(fā)明的有益效果:本發(fā)明的交直流兩用測速發(fā)電機，無需換向裝置，不存在電刷 接觸電阻造成的非線性誤差，無齒槽，也無繞組，不存在齒諧波電勢，結(jié)構(gòu)簡單，無剩余電 壓，且能在低速時精確的測量轉(zhuǎn)速，無失靈區(qū)。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明的交直流兩用測速發(fā)電機的結(jié)構(gòu)圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明的交直流兩用測速發(fā)電機的剖視圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明的交直流兩用測速發(fā)電機的工作原理圖。
【具體實施方式】
[0016] 以下結(jié)合附圖進一步描述本發(fā)明的交直流兩用測速發(fā)電機的實施。
[0017] 如圖1、圖2所示，一種交直流兩用測速發(fā)電機，包括轉(zhuǎn)軸1、左端蓋軸承2、左端蓋3、 杯形轉(zhuǎn)子4、外隔磁套筒5、永磁磁鋼6、機座7、內(nèi)定子8、內(nèi)隔磁套筒9、右端蓋10、右端蓋軸承 11、外定子12和霍爾元件13。
[0018] 所述外隔磁套筒5固定在機座7的內(nèi)側(cè)，外定子12固定在外隔磁銅套5的內(nèi)側(cè);所述 外定子12為分體式結(jié)構(gòu)，永磁磁鋼6嵌放在各部分之間的夾槽中；所述內(nèi)隔磁套筒9與右端 蓋10固定，內(nèi)隔磁套筒9中心位置設(shè)有通孔，內(nèi)定子8固定在內(nèi)隔磁套筒9的外側(cè);所述內(nèi)定 子8為分體式結(jié)構(gòu)，霍爾元件13嵌放在各部分之間的夾槽中；所述轉(zhuǎn)軸1的一端穿過左端蓋3 的軸承2后與機座7固定，轉(zhuǎn)軸1的另一端依次穿過杯形轉(zhuǎn)子4的杯底、內(nèi)隔磁套筒9的中心通 孔、以及右端蓋10的軸承11后與機座7固定;所述杯形轉(zhuǎn)子4的杯壁置于外定子12與內(nèi)定子8 之間的空氣隙中。
[0019] 所述外定子12的分體數(shù)目為四個，在空間平均分布，相互錯開90度空間角。
[0020]所述嵌放在外定子12各分體之間的永磁磁鋼6為四片，磁極排放順序依次以NS、 SN、NS、SN〇
[0021]所述內(nèi)定子8的分體數(shù)目為四個，在空間平均分布，相互錯開90度空間角。
[0022]所述內(nèi)定子8分體之間的夾槽與外定子12分體之間的夾槽，在空間相互錯開45度 空間角。
[0023]此外，當(dāng)霍爾元件13控制端的電流為直流時，發(fā)電機輸出與轉(zhuǎn)速成正比的直流霍 爾電勢；當(dāng)霍爾元件13控制端的電流為交流時，發(fā)電機輸出幅值與轉(zhuǎn)速成正比的交流霍爾 電勢，其頻率與霍爾元件13控制端交流電的頻率相同。
[0024]圖3為交直流兩用測速發(fā)電機的工作原理圖：霍爾元件13的控制端通入工作電流， 杯形轉(zhuǎn)子4停轉(zhuǎn)時，永磁磁鋼6形成的磁場分布情況如圖3 (a)所示，此時永磁磁鋼6形成的磁 場與霍爾元件13無匝鏈，霍爾元件13無霍爾電勢輸出；杯形轉(zhuǎn)子4轉(zhuǎn)動時，如圖3(b)所示，杯 形轉(zhuǎn)子4的杯壁可以看做是多根導(dǎo)條，逆時針切割永磁磁鋼6形成的磁場，產(chǎn)生如圖3(b)所 示的切割電動勢，方向通過右手定則判斷，杯形轉(zhuǎn)子4中產(chǎn)生電流，該電流產(chǎn)生的磁場分布 情況如圖3(b)所示，其方向根據(jù)右手螺旋定則判斷，此時杯形轉(zhuǎn)子4電流產(chǎn)生的磁場與霍爾 元件13匝鏈，霍爾元件13輸出相應(yīng)的霍爾電勢。
[0025]根據(jù)磁路的歐姆定理，永磁磁鋼6產(chǎn)生的磁通量為：
[0026]
(1)，
[0027] 式中Fp為永磁磁鋼的磁勢，Rmp為永磁磁鋼產(chǎn)生的磁通經(jīng)過磁路的磁阻。
[0028] 根據(jù)法拉第電磁感應(yīng)定律，杯形轉(zhuǎn)子4逆時針以轉(zhuǎn)速η切割永磁磁鋼6的磁通，所產(chǎn) 生的切割電動勢為：
[0029] eR = Ce〇pn (2)，
[0030] 式中G3為與杯形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)相關(guān)的常數(shù)。
[0031] 根據(jù)歐姆定律，杯形轉(zhuǎn)子4產(chǎn)生的電流為：
[0032]
(3)，
[0033]式中rR為杯形轉(zhuǎn)子4的等效電阻。
[0034]根據(jù)磁路的歐姆定理，杯形轉(zhuǎn)子4的電流產(chǎn)生的磁通量為：
[0035]
(4),
[0036]式中Nr為杯形轉(zhuǎn)子的有效匝數(shù)，RmR為杯形轉(zhuǎn)子電流產(chǎn)生的磁通經(jīng)過磁路的磁阻。
[0037] 根據(jù)霍爾效應(yīng)可知，霍爾元件13產(chǎn)生的霍爾電勢為：
[0038] Eh=KhIOr (5)，
[0039]式中Kh為與霍爾元件結(jié)構(gòu)和性質(zhì)相關(guān)的常數(shù)，I為霍爾元件的控制電流。
[0040] 聯(lián)立式（1)~式(5)，可得：
[0041 ]
(6)。
[0042] 根據(jù)所述式(6)可知，若霍爾元件13的控制電流為直流電，則發(fā)電機輸出與轉(zhuǎn)速成 正比的直流霍爾電勢，若霍爾8的控制電流為交流電，則發(fā)電機輸出幅值與轉(zhuǎn)速成正比的交 流霍爾電勢，頻率與霍爾元件控制電流的頻率相同。
[0043] 所述的交直流兩用測速發(fā)電機，無需換向裝置，不存在電刷接觸電阻造成的非線 性誤差，無齒槽，也無繞組，不存在齒諧波電勢，結(jié)構(gòu)簡單，無剩余電壓，且能在低速時精確 的測量轉(zhuǎn)速，無失靈區(qū)。
[0044] 實施例不應(yīng)視為對本發(fā)明的限制，但任何基于本發(fā)明的精神所作的改進，都應(yīng)在 本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種交直流兩用測速發(fā)電機，包括機座、外隔磁套筒、外定子、永磁磁鋼、空心杯形轉(zhuǎn) 子、內(nèi)定子、內(nèi)隔磁套筒、霍爾元件、轉(zhuǎn)軸、左端蓋、左端蓋軸承、右端蓋和右端蓋軸承； 其特征在于:所述外隔磁套筒固定在機座內(nèi)側(cè)，外定子固定在外隔磁銅套內(nèi)側(cè);所述外 定子為分體式結(jié)構(gòu)，永磁磁鋼嵌放在各部分之間的夾槽中；所述內(nèi)隔磁套筒與右端蓋固定， 內(nèi)隔磁套筒中心位置設(shè)有通孔;所述內(nèi)定子固定在內(nèi)隔磁套筒的外側(cè)，內(nèi)定子為分體式結(jié) 構(gòu)，霍爾元件嵌放在各部分之間的夾槽中；所述轉(zhuǎn)軸一端穿過左端蓋的軸承后與機座固定， 轉(zhuǎn)軸的另一端依次穿過杯形轉(zhuǎn)子杯底、內(nèi)隔磁套筒中心通孔、以及右端蓋的軸承后與機座 固定;所述杯形轉(zhuǎn)子的杯壁置于內(nèi)、外定子之間的空氣隙中。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流兩用測速發(fā)電機，其特征在于:外定子的分體數(shù)目 為四個，在空間平均分布，相互錯開90度空間角。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流兩用測速發(fā)電機，其特征在于:嵌放在外定子各分 體之間的永磁磁鋼為四個，磁極排放順序依次以NS、SN、NS、SN。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流兩用測速發(fā)電機，其特征在于：內(nèi)定子的分體數(shù)目 為四個，在空間平均分布，相互錯開90度空間角。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流兩用測速發(fā)電機，其特征在于：內(nèi)定子分體之間的 夾槽與外定子分體之間的夾槽，在空間相互錯開45度空間角。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種交直流兩用測速發(fā)電機，其特征在于：當(dāng)霍爾元件控制端 的電流為直流時，發(fā)電機輸出與轉(zhuǎn)速成正比的直流霍爾電勢；當(dāng)霍爾元件控制端的電流為 交流時，發(fā)電機輸出幅值與轉(zhuǎn)速成正比的交流霍爾電勢，其頻率與霍爾元件控制端交流電 的頻率相同。
【專利摘要】一種交直流兩用測速發(fā)電機，包括機座、外隔磁套筒、外定子、永磁磁鋼、空心杯形轉(zhuǎn)子、內(nèi)定子、內(nèi)隔磁套筒、霍爾元件、轉(zhuǎn)軸、左端蓋及軸承、右端蓋及軸承。其中外隔磁套筒固定在機座內(nèi)側(cè)，外定子固定在外隔磁銅套內(nèi)側(cè)，永磁磁鋼嵌放在外定子各部分之間夾槽中；內(nèi)隔磁套筒與右端蓋固定，內(nèi)定子固定在內(nèi)隔磁套筒外側(cè)，霍爾元件嵌放在內(nèi)定子各部分之間夾槽中；轉(zhuǎn)軸一端穿過左端蓋軸承，另一端依次穿過杯形轉(zhuǎn)子杯底、內(nèi)隔磁套筒中心通孔和右端蓋軸承；杯形轉(zhuǎn)子杯壁置于內(nèi)、外定子之間空氣隙中。本發(fā)明的交直流兩用測速發(fā)電機，能夠根據(jù)需要將轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)化成對應(yīng)的交流或直流電信號輸出，無換向裝置，無繞組，無齒槽，無剩余電壓，低速時也能精確測量轉(zhuǎn)速。
【IPC分類】H02K16/04
【公開號】CN105610289
【申請?zhí)枴緾N201511035349
【發(fā)明人】趙浩, 馮浩, 丁立軍
【申請人】趙浩
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月29日