[0019] 以下结合附图进一步描述本发明的一种同时测量旋转角速度、角加速度的轴套型发电机的实施。
[0020] 如图1、图2所示，一种同时测量旋转角速度、角加速度的轴套型发电机，包括铁磁轴套1、左端盖轴承2、左端盖3、输出绕组4、隔磁枕套5、机壳6、永磁磁钢7、右端盖8、转子绕组9、右端盖轴承10、定子铁心11和霍尔元件12：
[0021] 所述铁磁轴套1的一端穿过左端盖轴承2后，通过左端盖3与机壳6固定，另一端穿过右端盖轴承10后，通过右端盖8与机壳6固定；所述转子绕组9为圆筒形整体绕组，同心地固定在铁磁轴套1的外侧，且转子绕组9为短路连接；所述隔磁枕套5同心地固定在机壳6的内侧；所述定子铁心11为环扇形分体结构，固定在隔磁枕套5的内侧，各分体之间存在夹槽，且部分分体另设有绕组槽；所述永磁磁钢7和霍尔元件12固定在定子铁心11各分体之间的夹槽中；所述输出绕组4为两组单相绕组，分别嵌放在定子铁心11的分体的绕组槽中；
[0022] 所述定子铁心11的分体数为八个，对应的定子铁心夹槽数为八个，八个夹槽在空间上为非均匀分布；
[0023] 所述永磁磁钢7为六块，霍尔元件12为两个，分别固定在定子铁心11各分体之间的夹槽中，且排放顺序为霍尔元件-永磁磁钢-永磁磁钢-永磁磁钢-霍尔元件-永磁磁钢-永磁磁钢-永磁磁钢；
[0024] 所述固定在定子铁心11的分体夹槽中的永磁磁钢，磁极顺序依次为SN-NS-SN-NS-SN-NS；
[0025] 所述霍尔元件12相邻的四个定子铁心分体不设有绕组槽，另外四个定子铁心分体设有绕组槽；
[0026] 所述定子铁心11采用硅钢片叠制而成，输出绕组4和转子绕组9采用电磁漆包线绕制而成，隔磁枕套5采用非铁磁材料制成。
[0027] 图3为一种同时测量旋转角速度、角加速度的轴套型发电机的组装图：包括隔磁枕套5；定子铁心的各分体1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107和1108；永磁磁钢701、702、703、704、705和706；霍尔元件1201和1202；输出绕组端子401、402、403和404，输出绕组401-
402为一相，403-404为一相。
[0028] 其中定子铁心分体1101、1108、1104和1105的尺寸相同，铁心分体1102、1103、1106和1107的尺寸相同，且铁心分体1102、1103、1106和1107设有绕组槽；输出绕组端子401嵌放在铁心分体1102的绕组槽中，输出绕组端子402嵌放在铁心分体1103的绕组槽中，输出绕组端子403嵌放在铁心分体1106的绕组槽中，输出绕组端子404嵌放在铁心分体1107的绕组槽中。
[0029] 图4为一种同时测量旋转角速度、角加速度的轴套型发电机的工作原理图：将铁磁轴套与被测转轴固定后，霍尔元件通入工作电流，铁磁轴套静止时，永磁磁钢形成的磁场分布情况如图4(a)所示，磁场经由定子铁心、空气隙和铁磁轴套后形成闭合回路。此时永磁磁钢形成的磁场与霍尔元件无匝链，霍尔元件无霍尔电势输出；虽然永磁磁钢形成的磁场与输出绕组相互匝链，但由于该磁场为恒定磁场，所以输出绕组不会产生感应电动势。
[0030] 当铁磁轴套顺时针转动时，如图4(b)所示，转子绕组开始切割永磁磁钢形成的磁场，会产生如图4(b)所示的切割电动势，方向通过右手定子判断，转子绕组中产生电流，该电流产生的磁场分布情况如图4(b)所示，其方向根据右手螺旋定则判断，此时转子绕组电流产生的磁场与霍尔元件匝链，霍尔元件输出与角速度对应的霍尔电势；若铁磁轴套匀速转动，则转子绕组的感应电流形成的磁场恒定，则输出绕组不会产生感应电动势，若铁磁轴套的旋转角速度发生变化，即存在旋转角加速度，则转子绕组产生的电流存在变化的分量，其形成的磁场同样存在变化的分量，使得输出绕组产生与角加速度对应的感应电动势。
[0031] 根据磁路的欧姆定理，永磁磁钢产生的磁通量为：
[0032]
[0033] 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。
[0034] 根据法拉第电磁感应定律，转子绕组顺时针以瞬时角速度ω切割永磁磁钢的磁通，所产生的切割电动势为：
[0035] eR＝CeΦPω (2)，
[0036] 式中Ce为与转子绕组结构相关的常数。
[0037] 根据欧姆定律，转子绕组产生的电流为：
[0038]
[0039] 式中rR为转子绕组的等效电阻。
[0040] 根据磁路的欧姆定理，转子绕组电流产生的磁通量为：
[0041]
[0042] 式中NR为转子绕组的有效匝数，RmR为转子绕组电流产生的磁通经过磁路的磁阻。
[0043] 根据霍尔效应可知，霍尔元件产生的霍尔电势为：
[0044] EH＝KHIΦR (5)，
[0045] 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。
[0046] 联立式(1)～式(5)，可得：
[0047]
[0048] 根据所述式(6)可知，若霍尔元件的控制电流为直流电，则发电机输出与角速度成正比的直流霍尔电势，若霍尔元件的控制电流为交流电，则发电机输出幅值与角速度成正比的交流霍尔电势，频率与控制电流频率相同。
[0049] 当转子绕组的角速度恒定时，产生的切割电动势eR恒定，电流iR恒定，产生的磁通量ΦR恒定，与输出绕组8匝链后不会产生感应电动势；当转子绕组的角速度变化时，即存在旋转角加速度 则转子绕组产生的磁通量存在变化分量 根据变压器工作原理，输出绕组中产生的感应电动势为：
[0050]
[0051] 式中N为输出绕组的有效匝数。
[0052] 根据所述式(7)可知，输出绕组会产生与瞬时旋转角加速度成正比的感应电动势。
[0053] 所述的一种同时测量旋转角速度、角加速度的轴套型发电机，安装方便，使用时套在旋转装置转轴的外侧即可使用；无需换向装置，不存在电刷接触电阻造成的非线性误差；结构简单，不使用杯形转子，加工成本更低；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，无失灵区；采用强磁场的永磁磁钢和整体圆筒形固化的转子绕组，灵敏度更高。
[0054] 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。
