ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДАТЧИКОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДАТЧИКОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ


RU (11) 2044385 (13) C1

(51) 6 H02K19/10 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 20.11.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 92006841/07 
(22) Дата подачи заявки: 1992.11.17 
(45) Опубликовано: 1995.09.20 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: Кенио Т., Нагамори С. Двигатели постоянного тока с постоянными магнитами. Пер. с англ. М., Энергоатомиздат, 1989, рис.8. 28б, с.170. 
(71) Заявитель(и): Научно-производственное предприятие "Микро" 
(72) Автор(ы): Ковалев В.К.; Филипцев А.Н.; Кафтанатий В.Т.; Дубляков А.Н.; Гайван В.В. 
(73) Патентообладатель(и): Научно-производственное предприятие "Микро" 

(54) ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДАТЧИКОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ 

Использование: электродвигатели постоянного тока с регулируемой и стабилизируемой частотой вращения, которые используются преимущественно в системах автоматического регулирования и управления. Сущность изобретения: электродвигатель содержит датчик частоты вращения, включающий оптоэлектрический преобразователь, источник света, установленный на валу электродвигателя вращающийся элемент с равномерно нанесенными метками или зубьями, оптическую линзу с метками на ее поверхности, обращенной к поверхности вращающегося элемента с метками или зубьями в оптическом канале оптоэлектрического преобразователя 3. 1 з.п. ф-лы, 5 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к электродвигателям постоянного тока с регулируемой и стабилизируемой частотой вращения, которые используются преимущественно в системах автоматического регулирования и управления.

Известен электродвигатель с тахогенератором. Тахогенератор монтируется в корпусе электродвигателя. Датчик частоты вращения тахогенератора расположен на конце вала электродвигателя, выступающем из его корпуса, и охвачен корпусом тахогенератора. Корпус тахогенератора крепится к корпусу электродвигателя с помощью запорных выступов.

Недостатком электродвигателя является увеличение его габаритных размеров вследствие расположения датчика частоты вращения на конце вала электродвигателя.

Наиболее целесообразным в электродвигателях, имеющих ограничения по габаритам, является использование датчиков частоты вращения, не приводящих к увеличению габаритных размеров, например применение в электродвигателях постоянного тока системы регулирования частоты вращения на основе компактного импульсного генератора оптического типа.

Данный импульсный генератор включает в себя источник света, оптическую линзу, приемник света, неподвижный диск с прорезями и вращающийся диск с прорезями, расположенный на валу электродвигателя.

Недостатком такого устройства являются сложность конструкции и большие габаритные размеры вследствие расположения источника света и приемника света с противоположных сторон вращающегося диска.

Реализация предлагаемого изобретения позволяет устранить указанные недостатки.

В соответствии с изобретением представлен электродвигатель постоянного тока с датчиком частоты вращения, включающим оптоэлектрический преобразователь, установленный на валу электродвигателя вращающийся элемент с равномерно нанесенными метками или зубьями, оптическую линзу и неподвижный элемент с непрозрачными метками, расположенные в оптическом канале оптоэлектрического преобразователя, в котором указанный неподвижный элемент с метками выполнен за одно целое с линзой, при этом метки на оптической линзе нанесены на ее поверхность, обращенную к вращающемуся элементу.

Указанные метки на оптический линзе могут быть выполнены в виде зубьев, поверхности вершин которых способны пропускать световой поток, а угол между боковыми поверхностями зубьев определен условием полного внутреннего отражения светового потока, направленного перпендикулярно образующей поверхности вершин зубьев.

На фиг. 1 дано изображение электродвигателя в разрезе; на фиг.2 изображение оптической линзы датчика частоты вращения, вид спереди; на фиг.3 оптическая линза датчика частоты вращения, вид сверху; на фиг.4 электрическая схема включения оптрона; на фиг.5 график зависимости от напряжения на фототранзисторе оптрона Uф от углового положения ротора датчика частоты вращения 

На фиг. 1-5 изображены ротор 1 датчика частоты вращения, ротор 2 электродвигателя, транзисторную оптопару 3 (оптрон), плату 4, статор 5 датчика частоты вращения, корпус 6 электродвигателя, линзу оптическую 7, зуб 8 оптической линзы, генератор 9 стабильного тока I, резистор 10; Uп постоянное напряжение питания; Uф напряжение на фототранзисторе оптрона; Uф.макс и Uф.мин соответственно максимальное и минимальное напряжение на фототранзисторе оптрона. Конструктивно электродвигатель и датчик частоты вращения объединены, причем датчик частоты вращения состоит из ротора 1 датчика частоты вращения, выполненного в виде зубчатого кольца, расположенного на роторе электродвигателя 2, и оптрона 3, укрепленного на плате 4 статора 5 датчика частоты вращения. Статор 5 датчика частоты вращения закреплен на корпусе 6 электродвигателя. Между оптроном 3 и ротором 1 датчика частоты вращения в корпусе электродвигателя 6 установлена оптическая линза 7 с нарезанными на ней зубьями 8.

При этом, исходя из условия полного внутреннего отражения светового потока, необходимо, чтобы середина отрезка, соединяющего центры источника света и оптоэлектрического преобразователя, находилась на оси, проходящей через центр окружности оптической линзы, и была перпендикулярна образующей поверхности вершины зубьев.

Описываемый электродвигатель с датчиком частоты вращения работает следующим образом. Световой поток, излучаемый светодиодом оптрона 3, преломляется линзой 7 и проходит только через поверхности вершин зубьев 8 оптической линзы 7, так как боковые поверхности зубьев за счет использования эффекта полного внутреннего отражения являются непрозрачными.

При вращении ротора 1 состояние датчика частоты вращения периодически изменяется между двумя экстремальными состояниями, первое из которых соответствует расположению напротив вершин зубьев оптической линзы 7 поверхностей ротора 1 датчика частоты вращения, отражающих световой поток, а второе поверхностей ротора 1 датчика частоты вращения, поглощающих световой поток. В первом состоянии световой поток, отраженный от поверхностей ротора 1 датчика частоты вращения, возвращается через поверхности вершин зубьев 8 и концентрируется с помощью линзы 7 на фототранзисторе оптрона 3, который в этом случае имеет максимальную проводимость между эмиттером и коллектором. Во втором состоянии световой поток поглощается поверхностью ротора 1, вследствие чего световой поток, попадающий на фототранзистор, а следовательно, и проводимость фототранзистора, минимальны.

Таким образом, ротор 1 датчика частоты вращения осуществляет модуляцию светового потока оптрона 3.

На фиг. 4 представлен пример электрической схемы включения оптрона для получения электрических сигналов, соответствующих модуляции светового потока оптрона; на фиг.5 форма напряжения на выходе оптрона.

Максимальное напряжение Uф.макс соответствует минимальной проводимости фототранзистора, а минимальное напряжение Uф.мин максимальной его проводимости. При этом частота напряжения на выходе оптрона F=nz, где n частота вращения ротора датчика частоты вращения; z число меток (зубьев) ротора датчика частоты вращения.

Использование оптической линзы с нанесенными на ее поверхности метками позволяет уменьшить габаритные размеры и упростить конструкцию электродвигателя. Кроме того, в случае, если указанные метки выполнены в виде зубьев, уменьшается потребляемый ток датчика частоты вращения и более эффективно используется световой поток по сравнению с прототипом. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



1. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДАТЧИКОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ, включающим оптоэлектрический преобразователь, источник света, установленный на валу электродвигателя вращающийся элемент с равномерно нанесенными метками или зубьями, оптическую линзу и неподвижный элемент с метками, расположенные напротив меток вращающегося элемента в оптическом канале оптоэлектрического преобразователя, отличающийся тем, что неподвижный элемент с метками выполнен за одно целое с оптической линзой, при этом метки на оптической линзе нанесены на ее поверхность, обращенную к поверхности вращающегося элемента с метками или зубьями.

2. Электродвигатель по п.1, отличающийся тем, что поверхность оптической линзы, обращенная к вращающемуся элементу, выполнена в виде зубьев, поверхности вершин которых способны пропускать световой поток, источник света, оптоэлектрический преобразователь и оптическая линза расположены с одной стороны вращающегося элемента, а середина отрезка, соединяющего центры источники света и оптоэлектрического преобразователя, находится на оси, проходящей через центр окружности оптической линзы и перпендикулярной образующей поверхности вершин зубьев.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Электроника и электротехника




СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+автомобильная -сигнализация".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "датчик" будут найдены слова "датчик", "датчики" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("датчик!").


Металлоискатели и металлодетекторы | Электронные устройства охраны и сигнализации | Электронные устройства систем связи | Приемные и передающие антенны | Электротехнические и радиотехнические контрольно-измерительные приборы и способы электроизмерений | Электронные устройства пуска, управления и защиты электродвигателей постоянного и переменного тока | Электродвигатели постоянного и переменного тока | Магниты и электромагниты | Кабельно-проводниковые и сверхпроводниковые изделия


Рейтинг@Mail.ru