Датчик угла

 

О П И С А Н И Е 309242

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик ЮВмФФ т к ца екевуф» туфа ЦЬф

МПК G 01с 19, 04

Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров

СССР

УДК 531.383:621.318.

122(088 8) Авторы изобретения

А. И. Милюков и Б. П. Леонов

3 а я вител ь

ДАТЧИ К УГЛА

Изобретение относится к области приборов контроля и может быть использовано при создании гироскопических датчиков угла.

Недостатком существующих датчиков является действие реактивного момента на ротор, при повороте последнего из симметричного относительно статора положения. Это приводит к снижению точности работы гироскопа, а в некоторых случаях полностью исключает возможность применения датчиков этого типа несмотря на их высокие параметрические показатели.

Описываемый датчик угла отличается от известных тем, что в нем ротор выполнен в виде кольца, наружный диаметр которого равен расстоянию между внутренними гранями крайних сердечников статора, а внутренний диаметр равен или меньше расстояния между серединами средних сердечников.

Указанные отличия позволяют уменьшить реактивный момент, действующий на ротор.

На фиг. 1 и 2 изображены варианты схем предлагаемого датчика угла.

Датчик угла состоит из ротора и статора, механически не связанных между собой. Статор представляет собой четырехпалый магнитопровод 1, все сердечники которого располо»кены в одной плоскости. Торцевые поверхности сердечников обработаны так, что представляют собой части единой цилиндрической поверхности. Средние сердечники магнитопровода статора охватываются обмоткой возбуждения

2 датчика. Быходная обмотка состоит из двух последовательно встречно включенных катушек 8 с равным числом витков.

Каждая катушка расположена на одном из крайних сердечников статора. Ротор 4 датчика выполнен в виде кольца, внешний диаметр которого равен расстоянию между внутренни1п мп гранями кргштих сердечников, а внутренний диаметр выполнен таким, что кольцо частично плп полностью перекрывает средние сердечники мапппопровода статора. Основанпе ротора, обращенное в сторону статора, об)5 разует цилиндрическую поверхность. Между ней и цилиндрической поверхностью, по которой расположены торцевые поверхности сердечников статора, образован равномерный воздушный зазор.

При подключении обмотки возбуждения предлагаемого датчика к источнику питания ипдукцпруется магнитный поток возбуждения, проходящт»й по средним сердечникам в виде двух cOcTBBëÿ|oùè; Ф1 и Фз. Каждая пз этих составляющих потока возбужедния, проходя через гоздушный зазор пад соответствующим средним сердечником, разделяется на два потока Ф,, Ф,, и Ф,, Ф,, каждый из которых

ЗО направлен к одному пз краш»их сердечников

309242 статора. Потоки крайних сердечников Фз и Ф представляют собой сумму составляющих потоков средних сердечников, т. е.

Ф, =Ф, +Ф,, Ф, = ф,"+ ф,".

При симметричном выполнении магнитопровода статора и равномерном воздушном зазоре между статором и ротором величины каждого из потоков Фз и Ф; пропорциональны магнитным проводимостям воздушны., зазоров над крайними сердечниками статора. Поэтому при совпадении геометрических осей статора и ротора, когда проводимости воздушных зазоров над крайними сердечниками равны между собой, также равны потоки в крайних сердечпиках ф и Ф., а следовательно, равны и э.д.с., создаваемые в катушках выходной обмотки, расположенных на этих сердечниках.

В связи с этим выходная э.д.с. датчика, равная разности э.д.с. крайних катушек, равна

tVJIEO.

При угловом смещении ротора из этого положения происходит изменение проводимостей воздушных зазоров над крайними сердечниками и соответствующее ему перераспределение потока возбуждения. Равные по величине потоки Фз и Ф. индуцируют пропорциональные им э.д.с. в катушках выходной обмотки, что приводит к появлению на выходе датчика э.д.с., пропорциональной углу поворота ротора датчика.

В предлагаемом датчике угла при повороте ротора из среднего положения суммарной магнитной проводимости воздушных зазоров над крайними сердечниками увеличивается. Это приводит к возникновению реактивного момента М:, стремящегося еще больше повернуть ротор из симметричного положения.

Одновременно с этим поворотом ротор а суммарная магнитная проводимость воздушных зазоров над средними сердечниками маг1пг1 опровода статора уменьшается. Это приводит к возникновению реактивного момента

М вЂ”, стремящегося вернуть ротор в симметричное относительно статора положение, которое

5 соответствует максимальной суммарной магнитной проводимости воздушного зазора над средними сердечниками.

Таким образом, при повороте ротора предлагаемого датчика, на него действуют два

10 противоположно направленных момента М и М вЂ”.

Описываемое выполнение датчика обеспечивает при заданном угле поворота ротора равенство моментов М и М вЂ” и, следовательно, 15 приводит к полному исключению действия реактивного момента на ротор датчика при данном угле его поворота. Кроме того, реактивный момент, действующий при других углах поворота ротора, будет значительно меньше, 20 чем у существующих трехпалых датчиков.

Выходная обмотка предлагаемого датчика может быть также выполнена в виде двух последовательно встречно включенных катушек, одна из которых состоит из двух одинаковых

25 встречно включенных катушек, расположенных на средних сердечниках, а другая из аналогичных встречно включенных катушек, расположенных на крайних сердечниках (см. фиг. 2).

Предмет изобретения

Датчик угла, содержащий ферромагнитный ротор и статор в виде четырехполой плоской магнитной системы, на средних сердечниках з5 которого расположена обмотка возбуждения, а на крайних — выходная обмотка, состоящая из двух одинаковых встречно-включенных катушек, отличающийся тем, что, с целью уменьшения реактивного момента, в нем ротор вы

40 полнен в виде кольца, наружный диаметр которого равен расстоянию между внутренними гранями крайних сердечников статора, а внутренний диаметр равен или меньше расстояния между серединами средних сердечников.

309242

Фиг. 2

Составитель А. Попова

Редактор А. В. Корнеев Техред A. А. Камышникова Корректор Е. В. Исакова аказ 2464/14 Изд. № 1008 Тираж 473 Подписное

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Типография, пр. Сапунова, 2