Бесконтактный преобразователь угла поворота с сосредоточенными обмотками

 

Изобретение относится к области электротехники .и предназначено для преобразования угла поворота в эл. напряжение. Целью изобретения является расширение Диапазона одноотсчетного синусного преобразования угла поворота и уменьшение реактивного момента. Преобразователь содержит ротор, выполненный в виде жестко закрепленной на немагнитном валу 1 ферромагнитной втулки 2. Торцовые плоские поверхности втулки 2 параллельны и выполнены под углом от,носительно продольной оси. Два идентичных по конструкции статора 3, каждый из которых выполнен в виде Ш- образного магнитопровода, смещены между собой на 180°. Магнитопроводы установлены в немагнитном корпусе 4. На среднем стержне каждого статора 3 расположена сосредоточенная обмотка возбуждения 5, а на крайних стержнях размещены одинаковые по намоточным данным секции выходной обмотки 6. Обмотки возбуждения подключены к генератору опорного синуfat , 1

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН (s>) 4 Н 02 К 24/00

ВСЕСОР?R 1,ß

Я фиа !

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЫТИЙ (21) 3940105/24-07 (22) 29.07.85 (46) 07.08.87. Бюл. Ф 29 (71) Омский политехнический институт (72),В.Н. Зажирко, Б.M. Ямановский, А.M. Сутормин, В.Г. Кавко, А.В. Бубнов и Ю.И. Юрьев (53) 621.31 4.214.2(088.8) (56) Пульер Ю.М. и др. Индукционные электромеханические функциональные преобразователи. - M.: Энергия, 1969, с. 103-104.

Ахметжанов А.A. Высокоточные системы передачи угла автоматических устройств. — М.: Энергия, 1975, с.1516. (54) BECKOHTAKTHbIA ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

УГЛА ПОВОРОТА С СОСРЕДОТОЧЕННЫМИ ОБМОТКАМИ (57) Изобретение относится к области электротехники и предназначено

Р для преобразования угла поворота в

„„SU„„1328887 А 1 эл. напряжение. Целью изобретения является расширение диапазона одноотсчетного синусного преобразования угла поворота и уменьшение реактивного момента. Преобразователь содержит ротор, выполненный в виде жестко закрепленной на немагнитном валу 1 ферромагнитной втулки 2. Торцовые плоские поверхности втулки 2 параллельны и выполнены под углом v от; пс носительно продольной оси. Два идентичных по конструкции статора 3, каждый из которых выполнен в виде Шобразного магнитопровода, смещены между собой на 180 . Магнитбпроводы установлены в немагнитном корпусе 4.

На среднем стержне каждого статора 3 расположена сосредоточенная обмотка возбуждения 5, а на крайних стержнях размещены одинаковые по намоточным данным секции выходной обмотки 6. Обмотки возбуждения подключены к генератору опорного сину1328887 соидального напряжения. Для устране- ности втулки 2 выполнены симметричния влияния осевых смещений ротора но относительно ее центра симметрии относительно оси симметрии статора кольцевые канавки. 2 з.п. ф-лы.

3 на внешней цилиндрической поверх- 3 ил.

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных системах автоматики, в частности в системах электропривода с цифровыми датчиками угла поворота вала в качестве первичного измерительного преобразователя.

Цель изобретения — расширение углового диапазона и уменьшение реак10 тивного момента.

На фиг. 1 представлен преобразователь, продольный разрез; на фиг. 2 разрез А-А на фиг.1; на фиг.3 — электрическая схема соединения обмоток.

Преобразователь содержит ротор, вы-. полненный в виде жестко закрепленной на немагнитном валу 1 диаметром с1„ ферромагнитной втулки 2 с внешним диаметром Й, соосной с валом 1, при20 чем торцовые плоские поверхнюсти втулки.2 параллельны и выполнены под углом ъ относительно ее продольной ос оси, а на внешней цилиндрической поверхности втулки 2 выполнены симметрично относительно центра втулки кольцевые канавки диаметром d„(d>> и й ) .

Два идентичных по конструкции статора 3, каждый из которых выполнен в виде lll-образного магнитопровода, установлены по расточке немагнитного корпуса 4 со сдвигом один относительно другого на 180 . Фиксация статоров в направляющих пазах корпуса 4 и установка ротора с радиальным воздушным зазором d относительно статоров " осуществляются с помощью крышки 4 корпуса и подшипниковых узлов (фиг.1). Стержни каждого статора 3 располагаются в направлении оси вала

1О

1, а торцовые поверхности статоров 3, обращенные к зазору и имеющие угловой размер р каждая, профилированы по общей цилиндрической поверхности, соосной с валом. При этом каждый стержень статора 3 выполнен шириной, 45 в осевом направлении большей, чем максимальная длина образующей находящейся под данным стержнем части внешней цилиндрической поверхности втулки 2, т.е. выполняются соотношения

Ь ) Ь Р Ь 7 (Ь + агсск у) ° (1)

На среднем стержне каждого статора 3 расположена сосредоточенная обмотка 5 возбуждения, а на крайних стержнях размещены одинаковые по намоточным данным секции 6 выходной обмотки, включенные по дифференциальной схеме.

В соответствии с электрической схемой включения обмоток (фиг.3) секции 6 выходных обмоток двух статоров

3 соединены последовательно, а обмотки 5 возбуждения, расположенные на диаметрально установленных статорах 3, подключены к выходу генератора 7 опорного синусоидального напряжения.

Любые осевые смещения втулки ? относительно указанного (фиг.5) положения, вызванные, например, неточностями сборки, приводят к появлению на выходе остаточного, не зависящего от угла поворота с вала, напряжения.

Для устранения влияния осевых смещений ротора относительно оси симметрии статора 3 на внешней цилиндрической поверхности втулки 2 выполнены симметрично относительно центра симметрии кольцевые канавки.

Выполнение соотношения (1) гарантирует полное перекрытие торцовой поверхности данного стержня статора 3 находящейся под ним части внешней цилиндрической поверхности втулки 2 при всех угловых положениях ротора.

Для компенсации влияния эксцентриситета в преобразователь введен дополнительно второй статор с обмотками, конструктивно идентичный первому, и устанавливаемый под углом 180 к первому статору 3, причем обмотки второ13288

Si5 (3)2 е„ х

«4 с SbtX

20 м S i tl O gi и (d 6

25 где wc — число витков секции обмотки;

w — число витков обмотки возбужВ дения; е Вт — ЭДС возбуждения;

ы — частота сети; 30 — время.

Преобразователь работает следующим образом.

При изменении угла поворота Ы изменяется соотношение частей обще35 го магнитного потока возбуждения, созданного током питания каждой обмотки

5 возбуждения, замыкающихся через боковые стержни каждого статора 3 и ферромагнитную втулку 2, за счет изме-40 нения магнитных проводимостей ради альных воздушных зазоров под стержнями каждого статора 3 в функции взаимного углового положения статоров 3 и роторной втулки 2. Соответственно, 45 возникает модуляция амплитуды наводимой ЗДС в секциях 6 выходной обмотки каждого статора 3 в зависимости от угла поворота Ы, при этом закон модуляции имеет синусоидальный харак50 тер, а выходной сигнал преобраэоватетеля имеет вид, соответствующий выражению (2).

ro статора включаются последовательно с обмотками первого статора 3 (фиг.3). В этом случае увеличение радиальных зазоров под одним статором

3, ведущее к уменьшению сигнала на

его выходной обмотке, компенсируется увеличением сигнала на выходной обмотке второго статора 3, расположенного диаметрально противоположно пер- i0 вому статору 3, sa счет снижения величины радиального воздушного зазора под его стержнями, так как выходные обмотки обоих статоров соединены последовательно. Выходной сигнал, снимаемый с диаметральной пары статоров 3, имеет вид:

87

Формула изобретения

1. Бесконтактный преобразователь угла поворота с сосредоточенными обмотками, содержащий генератор опорного синусоидального напряжения, ротор, установленный на валу, с плоскими торцовыми поверхностями и первый статор, выполненный в виде Ш-образного магнитопровода, на среднем стержне которого расположена сосредоточенная обмотка возбуждения, а на двух крайних стержнях размещены две одинаковые по намоточным данным секции выходной обмотки, включенные последовательновстречно, отличающийся тем, что, с целью расширения углового диапазона и уменьшения реактивного момента, ротор выполнен в виде ферромагнитной втулки, жестко закрепленной на валу соосно с валом, причем торцовые плоские поверхности втулки параллельны и выполнены с наклоном относительно продольной оси втулки, а стержни статора аксиально смещены друг относительно друга.

2. Преобразователь по п.1, о т л и ч а ю шийся тем, что, с целью устранения влияния осевых смещений ротора относительно оси симметрии статора на выходной сигнал, на внешней цилиндрической поверхности втулки выполнены симметрично относительно среднего стержня статора две кольцевые канавки, ширина Каждого стержня первого статора вдоль оси больше, чем максимальная длина образующей находящейся под данным стержнем части внешней цилиндрической поверхности втулки.

3. Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью компенсации влияния эксцентриситета на выходной сигнал, введен дополнительно второй статор с обмотками, конструктивно идентичный первому и установленный под углом 180 к первому статору, причем выходная обмотка второго статора соединена последовательно с выходной обмоткой первого статора, а обмотка возбуждения второГо статора подключена к выходу генератора опорного синусоидального напряжения, 1328887

Составитель B. Комаров

Техред N. Ходанич

Корректор Л. Бескид

Редактор В. Петраш

Заказ 3494!54

Тираж 659 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская .наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4