一种交直流两用测速发电机的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种测速发电机，更具体的是涉及一种交直流两用测速发电机。
【背景技术】
[0002] 测速发电机是一种测量转速的微型电气装置，其功能是把输入的机械转速变换为 电压信号输出，且使输出的电压信号与转速成正比。测速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。
【发明内容】
[0003] 本发明的目的是针对现有技术的不足，提出了一种交直流两用测速发电机。
[0004] 本发明的目的采取下述技术方案实现：
[0005] -种交直流两用测速发电机，包括机座、外隔磁套筒、外定子、永磁磁钢、空心杯形 转子、内定子、内隔磁套筒、霍尔元件、转轴、左端盖、左端盖轴承、右端盖和右端盖轴承；
[0006] 所述外隔磁套筒固定在机座内侧，外定子固定在外隔磁铜套内侧;所述外定子为 分体式结构，永磁磁钢嵌放在各部分之间的夹槽中；所述内隔磁套筒与右端盖固定，内隔磁 套筒中心位置设有通孔;所述内定子固定在内隔磁套筒的外侧，内定子为分体式结构，霍尔 元件嵌放在各部分之间的夹槽中；所述转轴一端穿过左端盖的轴承后与机座固定，转轴的 另一端依次穿过杯形转子杯底、内隔磁套筒中心通孔、以及右端盖的轴承后与机座固定;所 述杯形转子的杯壁置于内、外定子之间的空气隙中。
[0007] 所述外定子的分体数目为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。
[0008] 所述嵌放在外定子各分体之间的永磁磁钢为四个，磁极排放顺序依次以NS、SN、 NS、SN〇
[0009] 所述内定子的分体数目为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。
[0010]所述内定子分体之间的夹槽与外定子分体之间的夹槽，在空间相互错开45度空间 角。
[0011] 此外，当霍尔元件控制端的电流为直流时，发电机输出与转速成正比的直流霍尔 电势；当霍尔元件控制端的电流为交流时，发电机输出幅值与转速成正比的交流霍尔电势， 其频率与霍尔元件控制端交流电的频率相同。
[0012] 本发明的有益效果:本发明的交直流两用测速发电机，无需换向装置，不存在电刷 接触电阻造成的非线性误差，无齿槽，也无绕组，不存在齿谐波电势，结构简单，无剩余电 压，且能在低速时精确的测量转速，无失灵区。
【附图说明】
[0013] 图1为本发明的交直流两用测速发电机的结构图；
[0014] 图2为本发明的交直流两用测速发电机的剖视图；
[0015] 图3为本发明的交直流两用测速发电机的工作原理图。
【具体实施方式】
[0016] 以下结合附图进一步描述本发明的交直流两用测速发电机的实施。
[0017] 如图1、图2所示，一种交直流两用测速发电机，包括转轴1、左端盖轴承2、左端盖3、 杯形转子4、外隔磁套筒5、永磁磁钢6、机座7、内定子8、内隔磁套筒9、右端盖10、右端盖轴承 11、外定子12和霍尔元件13。
[0018] 所述外隔磁套筒5固定在机座7的内侧，外定子12固定在外隔磁铜套5的内侧;所述 外定子12为分体式结构，永磁磁钢6嵌放在各部分之间的夹槽中；所述内隔磁套筒9与右端 盖10固定，内隔磁套筒9中心位置设有通孔，内定子8固定在内隔磁套筒9的外侧;所述内定 子8为分体式结构，霍尔元件13嵌放在各部分之间的夹槽中；所述转轴1的一端穿过左端盖3 的轴承2后与机座7固定，转轴1的另一端依次穿过杯形转子4的杯底、内隔磁套筒9的中心通 孔、以及右端盖10的轴承11后与机座7固定;所述杯形转子4的杯壁置于外定子12与内定子8 之间的空气隙中。
[0019] 所述外定子12的分体数目为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。
[0020]所述嵌放在外定子12各分体之间的永磁磁钢6为四片，磁极排放顺序依次以NS、 SN、NS、SN〇
[0021]所述内定子8的分体数目为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。
[0022]所述内定子8分体之间的夹槽与外定子12分体之间的夹槽，在空间相互错开45度 空间角。
[0023]此外，当霍尔元件13控制端的电流为直流时，发电机输出与转速成正比的直流霍 尔电势；当霍尔元件13控制端的电流为交流时，发电机输出幅值与转速成正比的交流霍尔 电势，其频率与霍尔元件13控制端交流电的频率相同。
[0024]图3为交直流两用测速发电机的工作原理图：霍尔元件13的控制端通入工作电流， 杯形转子4停转时，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13无匝链，霍尔元件13无霍尔电势输出；杯形转子4转动时，如图3(b)所示，杯 形转子4的杯壁可以看做是多根导条，逆时针切割永磁磁钢6形成的磁场，产生如图3(b)所 示的切割电动势，方向通过右手定则判断，杯形转子4中产生电流，该电流产生的磁场分布 情况如图3(b)所示，其方向根据右手螺旋定则判断，此时杯形转子4电流产生的磁场与霍尔 元件13匝链，霍尔元件13输出相应的霍尔电势。
[0025]根据磁路的欧姆定理，永磁磁钢6产生的磁通量为：
[0026]
(1)，
[0027] 式中Fp为永磁磁钢的磁势，Rmp为永磁磁钢产生的磁通经过磁路的磁阻。
[0028] 根据法拉第电磁感应定律，杯形转子4逆时针以转速η切割永磁磁钢6的磁通，所产 生的切割电动势为：
[0029] eR = Ce〇pn (2)，
[0030] 式中G3为与杯形转子结构相关的常数。
[0031] 根据欧姆定律，杯形转子4产生的电流为：
[0032]
(3)，
[0033]式中rR为杯形转子4的等效电阻。
[0034]根据磁路的欧姆定理，杯形转子4的电流产生的磁通量为：
[0035]
(4),
[0036]式中Nr为杯形转子的有效匝数，RmR为杯形转子电流产生的磁通经过磁路的磁阻。
[0037] 根据霍尔效应可知，霍尔元件13产生的霍尔电势为：
[0038] Eh=KhIOr (5)，
[0039]式中Kh为与霍尔元件结构和性质相关的常数，I为霍尔元件的控制电流。
[0040] 联立式（1)~式(5)，可得：
[0041 ]
(6)。
[0042] 根据所述式(6)可知，若霍尔元件13的控制电流为直流电，则发电机输出与转速成 正比的直流霍尔电势，若霍尔8的控制电流为交流电，则发电机输出幅值与转速成正比的交 流霍尔电势，频率与霍尔元件控制电流的频率相同。
[0043] 所述的交直流两用测速发电机，无需换向装置，不存在电刷接触电阻造成的非线 性误差，无齿槽，也无绕组，不存在齿谐波电势，结构简单，无剩余电压，且能在低速时精确 的测量转速，无失灵区。
[0044] 实施例不应视为对本发明的限制，但任何基于本发明的精神所作的改进，都应在 本发明的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种交直流两用测速发电机，包括机座、外隔磁套筒、外定子、永磁磁钢、空心杯形转 子、内定子、内隔磁套筒、霍尔元件、转轴、左端盖、左端盖轴承、右端盖和右端盖轴承； 其特征在于:所述外隔磁套筒固定在机座内侧，外定子固定在外隔磁铜套内侧;所述外 定子为分体式结构，永磁磁钢嵌放在各部分之间的夹槽中；所述内隔磁套筒与右端盖固定， 内隔磁套筒中心位置设有通孔;所述内定子固定在内隔磁套筒的外侧，内定子为分体式结 构，霍尔元件嵌放在各部分之间的夹槽中；所述转轴一端穿过左端盖的轴承后与机座固定， 转轴的另一端依次穿过杯形转子杯底、内隔磁套筒中心通孔、以及右端盖的轴承后与机座 固定;所述杯形转子的杯壁置于内、外定子之间的空气隙中。2. 根据权利要求1所述的一种交直流两用测速发电机，其特征在于:外定子的分体数目 为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。3. 根据权利要求1所述的一种交直流两用测速发电机，其特征在于:嵌放在外定子各分 体之间的永磁磁钢为四个，磁极排放顺序依次以NS、SN、NS、SN。4. 根据权利要求1所述的一种交直流两用测速发电机，其特征在于：内定子的分体数目 为四个，在空间平均分布，相互错开90度空间角。5. 根据权利要求1所述的一种交直流两用测速发电机，其特征在于：内定子分体之间的 夹槽与外定子分体之间的夹槽，在空间相互错开45度空间角。6. 根据权利要求1所述的一种交直流两用测速发电机，其特征在于：当霍尔元件控制端 的电流为直流时，发电机输出与转速成正比的直流霍尔电势；当霍尔元件控制端的电流为 交流时，发电机输出幅值与转速成正比的交流霍尔电势，其频率与霍尔元件控制端交流电 的频率相同。
【专利摘要】一种交直流两用测速发电机，包括机座、外隔磁套筒、外定子、永磁磁钢、空心杯形转子、内定子、内隔磁套筒、霍尔元件、转轴、左端盖及轴承、右端盖及轴承。其中外隔磁套筒固定在机座内侧，外定子固定在外隔磁铜套内侧，永磁磁钢嵌放在外定子各部分之间夹槽中；内隔磁套筒与右端盖固定，内定子固定在内隔磁套筒外侧，霍尔元件嵌放在内定子各部分之间夹槽中；转轴一端穿过左端盖轴承，另一端依次穿过杯形转子杯底、内隔磁套筒中心通孔和右端盖轴承；杯形转子杯壁置于内、外定子之间空气隙中。本发明的交直流两用测速发电机，能够根据需要将转速转化成对应的交流或直流电信号输出，无换向装置，无绕组，无齿槽，无剩余电压，低速时也能精确测量转速。
【IPC分类】H02K16/04
【公开号】CN105610289
【申请号】CN201511035349
【发明人】赵浩, 冯浩, 丁立军
【申请人】赵浩
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月29日