Главная страница  |  Описание сайта  |  Контакты
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДАТЧИКОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ
ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДАТЧИКОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЬ ПОСТОЯННОГО ТОКА С ДАТЧИКОМ ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ

Патент Российской Федерации
Суть изобретения: 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.
Поиск по сайту

1. С помощью поисковых систем

   С помощью Google:    

2. Экспресс-поиск по номеру патента


введите номер патента (7 цифр)

3. По номеру патента и году публикации

2000000 ... 2099999   (1994-1997 гг.)

2100000 ... 2199999   (1997-2003 гг.)
Номер патента: 2044385
Класс(ы) патента: H02K19/10
Номер заявки: 92006841/07
Дата подачи заявки: 17.11.1992
Дата публикации: 20.09.1995
Заявитель(и): Научно-производственное предприятие "Микро"
Автор(ы): Ковалев В.К.; Филипцев А.Н.; Кафтанатий В.Т.; Дубляков А.Н.; Гайван В.В.
Патентообладатель(и): Научно-производственное предприятие "Микро"
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 α
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=n˙z, 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.