一种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机，更具体的是涉及一 种基于电磁感应和霍尔效应的可同时测量瞬时旋转角速度、角加速度的发电机。
【背景技术】
[0002] 旋转角速度和角加速度是两个非常重要的动态角参量，通过对角速度和角加速度 的测量，就可以分析旋转系统转轴对各种激励的响应情况。因此，旋转角速度和角加速度测 量在汽车、军事、航空航天、工业、电子等多个领域得到了广泛的应用。
[0003] 目前常用的测量瞬时角速度的发电机主要分为直流测速发电机和交流异步测速 发电机两大类:直流测速发电机在负载运行时，输出电压与转速并不能保持严格的正比关 系，存在误差，主要是由于电枢反应的去磁作用、电刷接触电阻的非线性、以及温度的影响， 此外由于铁心齿槽的存在，会产生一定的齿谐波电动势;交流异步测速发电机运行时，输出 特性同样存在非线性误差，主要原因是转子旋转时产生的脉振磁场，以及杯型转子存在漏 抗，除此之外，由于交流异步测速发电机的两相定子绕组不完全垂直，或是气隙不均，磁路 不对称，亦或是空心杯转子的壁厚不均以及制造杯型转子的材料不均，都会造成一定的剩 余电压。
[0004] 关于旋转角加速度的测量方法，可以分为直接测量法和间接测量法。直接测量法 一般是使用特殊敏感元件直接测量;间接测量法一般采用多个方位的直线加速度传感器的 输出进行合成(是目前的主流方法），以及采用微分电路或微分计算算法对角速度信号进行 微分处理来获取角加速度。对于直接测量法，多数检测装置的结构设计较复杂，且受频率等 因素影响精度不高；间接测量法对信号的处理比较麻烦，特别是延迟特性和噪声放大问题 不易解决。
【发明内容】
[0005] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种可同时测量瞬时旋转角速度、 角加速度的发电机。
[0006] 本发明的目的采取下述技术方案实现：
[0007] -种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机，包括机座、外隔磁套筒、外定子 铁心、永磁磁钢、输出绕组、空心杯形转子、内隔磁套筒、内定子铁心、霍尔元件、转轴、左端 盖、左端盖轴承、右端盖和右端盖轴承；
[0008] 所述内定子铁心与内隔磁套筒固定，内隔磁套筒与右端盖固定;所述转轴一端穿 出左端盖轴承，另一端先穿过空心杯形转子的底部后与杯形转子固定，再穿过内隔磁套筒 和右端盖轴承;所述转轴与内隔磁套筒同轴心，且之间存在空气隙;所述左端盖轴承和右端 盖轴承分别通过左端盖和右端盖与机座固定;所述内定子铁心为分体式结构，各分体之间 存在夹槽;所述霍尔元件固定在内定子铁心分体之间的夹槽中；
[0009] 所述外定子铁心与外隔磁套筒固定，外隔磁套筒与机座固定;所述外定子铁心与 内定子铁心同轴心，外定子铁心与内定子铁心之间存在空气隙，空心杯形转子的杯壁置于 该空气隙中；所述外定子铁心为分体式结构，各分体设有绕组槽，且各分体之间存在夹槽； 所述输出绕组嵌放在外定子铁心的绕组槽中；所述永磁磁钢固定在外定子铁心分体之间的 夹槽中；
[0010] 所述内定子铁心的分体数为四个，对应的内定子铁心夹槽数为四个，四个夹槽在 空间平均分布，相互错开90度空间角；
[0011] 所述外定子铁心的分体数为四个，对应的外定子铁心夹槽数为四个，四个夹槽在 空间平均分布，相互错开90度空间角；
[0012]所述内定子铁心分体之间的夹槽与外定子铁心分体之间的夹槽，相互错开45度空 间角；
[0013] 所述外定子铁心分体的绕组槽共计四个，位于四个外定子铁心分体的中间位置， 与内定子铁心分体之间的四个夹槽在空间上相互对齐；
[0014] 所述输出绕组为四组集中式绕组，每组绕组的两个有效边分别嵌放在外定子铁心 相邻的两个分体的绕组槽中。
[0015] 本发明的有益效果:本发明的可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机，能够直 接同时将被测瞬时旋转角速度和角加速度转化成对应的电信号输出，且结构简单，输出信 号引出方便，无需换向装置，不存在电刷接触电阻造成的非线性误差;无剩余电压，能在低 速时精确的测量旋转角速度和角加速度，不存在失灵区；响应时间小，具有较好的动态特 性。
【附图说明】
[0016] 图1为一种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机的结构图；
[0017] 图2为一种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机的剖视图；
[0018] 图3为一种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机的工作原理图。
[0019] 图4为一种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机的绕组接线图。
【具体实施方式】
[0020] 以下结合附图进一步描述本发明的一种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电 机的实施。
[0021] 如图1、图2所示，一种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机，包括转轴1、左 端盖轴承2、内定子铁心3、左端盖4、外隔磁套筒5、永磁磁钢6、机座7、输出绕组8、空心杯形 转子9、内隔磁套筒10、右端盖11、右端盖轴承12、外定子铁心13和霍尔元件14;
[0022] 所述内定子铁心3与内隔磁套筒10固定，内隔磁套筒10与右端盖11固定;所述转轴 1的一端穿出左端盖轴承2,另一端先穿过空心杯形转子9的底部后与杯形转子9固定，再穿 过内隔磁套筒10和右端盖轴承12;所述转轴1与内隔磁套筒10同轴心，且之间存在空气隙； 所述左端盖轴承2和右端盖轴承12分别通过左端盖4和右端盖11与机座7固定;所述内定子 铁心3为分体式结构，各分体之间存在夹槽;所述霍尔元件14固定在内定子铁心3各分体之 间的夹槽中；
[0023] 所述外定子铁心13与外隔磁套筒5固定，外隔磁套筒5与机座7固定;所述外定子铁 心13与内定子铁心3同轴心，外定子铁心13与内定子铁心3之间存在空气隙，空心杯形转子9 的杯壁置于该空气隙中；所述外定子铁心13为分体式结构，各分体设有绕组槽，且各分体之 间存在夹槽;所述输出绕组8嵌放在外定子铁心13的绕组槽中；所述永磁磁钢6固定在外定 子铁心13各分体之间的夹槽中；
[0024] 所述内定子铁心3的分体数为四个，对应的内定子铁心3的夹槽数为四个，四个夹 槽在空间平均分布，相互错开90度空间角；
[0025] 所述外定子铁心13的分体数为四个，对应的外定子铁心13的夹槽数为四个，四个 夹槽在空间平均分布，相互错开90度空间角；
[0026]所述内定子铁心3各分体之间的夹槽与外定子铁心13各分体之间的夹槽，相互错 开45度空间角；
[0027] 所述外定子铁心13分体的绕组槽共计四个，位于外定子铁心13四个分体的中间位 置，与内定子铁心3各分体之间的四个夹槽在空间上相互对齐；
[0028] 所述输出绕组8为四组集中式绕组，每组绕组的两个有效边分别嵌放在外定子铁 心13相邻的两个分体的绕组槽中；
[0029] 此外，通入霍尔元件14中的控制电流可以是直流电，也可以是交流电。
[0030] 图3为一种同时测量旋转角速度、角加速度的发电机的工作原理图：霍尔元件14通 入工作电流，杯形转子9静止时，永磁磁钢6形成的磁场分布情况如图3 (a)所示，此时永磁磁 钢6形成的磁场与霍尔元件14无匝链，霍尔元件8无霍尔电势输出；虽然永磁磁钢6形成的磁 场与输出绕组8相互匝链，但