Трансформаторный датчик угла поворота

 

Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает повышение точности и чувствительности трансформаторного датчика угла поворота путем выравнивания индукции магнитного потока в рабочем зазоре с помощью неравномерно размещенного на роторе экранирующего элемента в виде короткозамкнутой обмотки 6. Датчик содержит цилиндрический статор 1 с размещенной в его пазах обмоткой возбуждения 3 и измерительной обмоткой 4. Двухполосный ферромагнитный ротор 2, один из полюсов которого выполнен с пазами 5, расположен коаксиально со статором. В этих пазах равномерно уложена короткозамкнутая трехсекционная обмотка 6, крайние секции 8 которой соединены с центральной секцией 7 последовательно-встречно. Площадь участков полюса обхватываемых ими, практически равна площади участка, обхватываемого центральной секцией 7. Витки обмотки 6 ротора неравномерно распределены по пазам 5 в направлении от середины полюса к его краям их плотность в крайних секциям увеличивается, а в центральной секции уменьшается. Благодаря неравномерности экранирующего эффекта обмотки 6 происходит выравнивание индукции в рабочем зазоре датчика и повышается его линейность. Благодаря выполнению короткозамкнутой обмотки трехсекционной уменьшаются потери на вихревые токи в роторе, что приводит к повышению чувствительности датчика. 2 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (l9) (11) (504 (*01 В 7 30

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н А ВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

IlPH ГКНТ СССР (21) 43 774 1 7/25-28 (22) 15.02.88 (46) 23. 10.89. Бюл. Р 39 (71) Таганрогский радиотехнический институт им. В.Д. Калмыкова (72) В.Я. Едуш (53) 621.317.39: 531. 71 (088.8) (56) Агейкин Д.И. Датчики контроля и регулирования. М.: Машиностроение, 1965, с. 132.

Авторское свидетельство СССР

11 1281876, кл. С 01 В 7/30, 1987. (54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ДАТЧИК УГЛА

ПОВОРОТА (57) Изобретение относится к измерительной технике и обеспечивает повышение точности и чувствительности трансформаторного датчика угла поворота путем выравнивания индукции магнитного потока в рабочем зазоре

Ф с помощью неравномерно размещенного на роторе экранирующего элемента в виде короткозамкнутой обмотки 6. Датчик содервит цилиндрический статор 1 с размещенной в его павах обмоткой возбуждения 3 и измерительной обмоткой 4. Двухполюсный ферромагнитный ротор 2, один иэ полюсов которого выполнен с пазами 5, расположен коакснально со статором. В этих пазах равномерно уложена короткозамкнутая трехсекционная обмотка 6, крайние секции 8 которой соединены с центральной секцией 7 последовательновстречно. Площадь участков полюса, обхватываеипс ими, практически равна площади участка, обхватываемого центральной секцией 7. Витки обмотки 6 ротора неравномерно распределены по пазам 5 в направлении от середины полюса к его краям, их п)тотность .

1516763 в крайних секциях увеличивается, а в центральной секции уменьшается.

Благодаря неравномерности экранирующего эффекта обмотки 6 происходит выравнивание индукции в рабочем зазоре датчика и повышается его линейИзобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для контроля угловых перемещений узлов оборудования в нефтедо15 бывающей промышленности.

Целью изобретения является повышение точности и чувствительности трансформаторного датчика угла поворота путем обеспечения равномерности распределения индукции в его рабочем зазоре.

На фиг. 1 показана конструкция трансформаторного датчика угла поворота, разрез; на фиг. 2 - полюс ро- 25 тора с короткозаикнутой обмоткой.

Трансформаторный датчик угла поворота содержит цилиндрический статор 1 и установленный коаксиально с возможностью углового перемещения в его полости двухполюсный ферромагнитный ротор 2. В пазах на внутренней поверхности статора размещены обмотка 3 возбуждения и измерительная обмотка 4, На внешней цилиндрической поверхности по крайней мере одного из полюсов ротора 2 выполнены равномерно распределенные пазы 5, параллельные образующей цилиндрической поверхности. В этих пазах размещена трехсекционная короткозамкнутая обмотка 6 с центральной секцией 7 и крайниии секциями 8, образующими экранирующий элемент. Крайние секции обмотки ротора соединены со средней секцией 45 последовательно-встречно, а между собой последовательно-согласно. Сум-. марное число витков крайних секций равно числу витков средней секции.

Витки короткозаикнутой обмотки 6 неравномерно распределены по паэам 5.

Число витков, приходящееся на один. паэ, в средней секции уменьшается, а в крайних секциях увеличивается в

1 направлении от середины полюса к его краям. Площадь участков полюса, охваченная витками крайних секций 8, примерно равна площади участка по пюса, охваченного средней секцией 7. ность. Благодаря выполнению короткозамкнутой обмотки трехсекционной уменьшаются потери на вихревые токи в в роторе, что приводит к повышению чувствительности датчика. 2 ил.

Угловой размер участка статора, охваченного обмоткой 3 возбуждения, приблизительно в два раза больше yrI лового размера участка статора, охваченного измерительной обмоткой 4.

Последний равен угловому размеру полюса ротора 2.

Трансформаторный датчик угла поворота работает следующим образом.

В исходном положении поверхность полюса с пазами 5 ротора 2 расположена вне поверхности участка статоа 1„ охваченного измерительной обмоткой

4. При этом магнитный поток, пересекающий измерительную обмотку 4, близок к нулю. Соответственно величина

ЭДС на измерительной обмотке приблизительно равна нулю. При повороте ротора 2 от исходного положения поверхность его полюса частично перекрывает контур измерительной обмотки

4, в последней индуктируется ЭДС, пропорциональная площади их взаимного перекрытия и, следовательно, величине углового перемещения ротора 2.

Вследствие краевого эффекта вели- „ чина магнитной проводимости эквивалентного воздушного зазора вдоль поверхности полюсов ротора 2 не является строго постоянной. Эта неравномерность компенсируется обратной по форме неравномерностью экранирующего влияния короткозамкнутой обмотки 6, что обусловлено неравномерностью распределения ее витков в пазах ротора 2. Экранирующее влияние этой обмотки ослабляется в средней части полюса ротора 2 и увеличивается по его краям. Поэтому результирующая плотность магнитного потока в рабочем зазоре датчика становится практически постоянной, вследствие чего

ЭДС, индуктируемая в измерительной обмотке 4, увеличивается пропорционально величине углового перемещения ротора 2.

Действительно, как следует из фиг. 2 (стрелки на пунктирных линиях

763

5 1516 показывают направление тока на активных участках проводников обмотки 6 в лазах ротора), в крайних участках полюса ротора 2, охваченньм наибольшим числом витков, ослабление поля, 5 порожденное вт орич ным потоком кор откозамкнутой обмотки, наибольшее, а в участках полюса, расположенных ближе к его середине, это ослабление меньше. Участок охвачен витками, проходящими через первый, второй и частично третий пазы.

Следующий за ним участок охвачен витками, проходящими лишь через второй и частично третий пазы. 3 третьих от краев зубцах полюса противопоток еще слабее, чем во вторых, а тем более в первых зубцах. В четвертых от краев зубцах, охваченных частью 20 средней секции 7, встречно включенной с двумя крайними секциями 8, вторичные потоки уже складываются с основным потоком, создаваемым обмоткой возбуждения. В пятом зубце к ос- 25 новному потоку добавляется еще больший вторичный поток, обусловленный всеми витками средней секции 7 короткоэамкнутой обмотки, включенной встречно с двумя крайними секция- ЗО ми 8 °

Таким образом, короткозамкнутая обмотка 6 с неравномерно распределенными витками выполняет главную задачу — выравнивание магнитной индукции в рабочем зазоре. Благодаря это35 му повышается линейность рабочей характеристики датчика. Вместе с тем наличие согласно и встречно включенных подсекций короткоэамкнутой обмотки 6 заметно снижает потери в ней, уменьшая тем самым эквивалентное сопротивление экрана, что приводит к увеличению индукции в рабочем зазоре и, следовательно, к повышению чувствительности датчика и точности датчика угла поворота.

Формула изобретения

Трансформаторный датчик угла поворота, содержащий двухполюсный ферромагнитный ротор с закрепленным на нем экранирующим элементом и коаксиально расположенный с ним цилиндрический статор с размещенными на нем обмоткой возбуждения и измерительной обмоткой, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и чувствительности, по крайней мере один полюс ротора выполнен с пазами, равномерно распределенными по его внешней поверхности параллельно образующей, экранирующий элемент выполнен в виде размещенной в пазах трехсекционной короткозамкиуIэй обмотки, крайние секции которой соединены со. средней секцией последовательно-встречно, приходящееся на один паэ число: витков этой обмотки изменяется в направлении от середины полюса к его краям в сторону уменьшения для средней секции и в сторону увеличения для крайни с секций, а площади участков полюса, охваченных витками крайних секций, равны площади участка полюса, охваченного витками. средней секции.

1516763

Составитель И. Кислицын

Техред И. Be ре с Корректор Т. Палий

Редактор Н. Гунько

Заказ 6372/38 Тираж 683 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101