[发明专利]一种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机

说明书

一种可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机，包括外隔磁套筒、外定子铁心、永磁磁钢、输出绕组、空心杯形转子、内隔磁套筒、内定子铁心和霍尔元件。内定子铁心与内隔磁套筒固定，内定子铁心为分体式结构，各分体之间存在夹槽，霍尔元件固定在各夹槽中；外定子铁心与外隔磁套筒固定，内、外定子铁心之间存在空气隙，空心杯形转子置于空气隙中；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，输出绕组嵌放在绕组槽中，永磁磁钢固定在各夹槽中。本发明的可同时测量旋转角速度、角加速度的发电机，能够直接将输入的瞬时旋转角速度和角加速度同时转化为对应的电信号输出，测量精度高，线性误差小，无剩余电压，且动态特性好。

技术领域

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

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。

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。

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

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。

本发明的目的采取下述技术方案实现：

一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；

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；

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；

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；

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；

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之间相互错开45度空间角；