Устройство для измерения момента электрических микромашин

 

j ф „б "-»

Мр О фб *

4тр

Ogg

ОПИС Е

ИЗОБРЕТЕНИЙ

Союз Советских

Социалистических

Республик м>717575 (61) Дополнительное к авт. свыд-ву (22) Заявлено 23 0778 (21) 2649579/18-10 с присоединением заявки Нов (23) Приоритет—

Опубликовано 250280. Бюллетень Мо 7

Дата опубликования описания 2 5,0280

I (51) М. Кд.2

G 0l L 3/10

Государственный комитет

СССР но делам изобретений и открытий (53) УД (531. 781 (088 ° 8) Г.С. Шахтарина, Ю.П. Брандин, а.Â. Ãåðàñèìåíêî и Ю.Н.Федосеев (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ИЗМЕРЕНИЯ МОМЕНТА электРических ННКроМАМНН

Изобретение относится к области

: силоизмерительной техники и может быть использовано для измерения момента электрических микромашин, например . датчиков угла.

Известный преобразователь мОмента вращения в ток, содержащий измерительный механизм с магнитйым устройством. и датчик входного смещений механизма,10 не обеспечивает требуемой точности измерения (1), Наиболее близким по техническОй сущности к изобретению является устройство для измерения момента электрических микромашин, содержащее 15 компенсационный датчик момента, обмотка управления которого через регистрирующий прибор н усилитЕль соединена с выходной обмоткой датчика углового перемещения подвижной оси, с которой жестко связан ротор испытуемой микромашины, и задающее устройство (2) . Недостатками такого устройства также являются низкая точность измерения, обусловленная отсутствием возможности точного определения минимальной суммарной величины паразитных моментов, а также огра" ниченный угловой диапазон измерения из-"a погрешности, связанной с изме- ЗО

2 нением коэффициента передачи компенсационного датчика момента в зависимости от углового положения его рото" раа

Целью иэрбретения является повышение точности и расширение углового диапазона измерения. Укаэанная цель в предлагаемом устройстве достигает ся за счет того, что ротор компенсационного датчика момента и ротор датчика углового перемещения закреплены на общей втулке, установленной на подвижной оси с возможностью фиксации этой втулки s требуемом угловом положении, а статор испытуемой микромашины кинематически связан с валом исполнительного двигателя, обмотка управления которого соединена с выходом дополнительного усилителя, один вход которого связан с задающим устройством непосредственно, а другой - через выходную обмотку испытуемой микромашины.

Функциональная схема устройства представлена на чертеже.

Устройство для измерения момента электрических микромашин содержит подвижную ось 1, установленную в опорах 2,3. На оси 1 установлена втулка 4 с возможностью свободного

7j 7575 вращения и последующей фиксации в требуемом угловом положении, что может быть осуществлено, например, с помощью фиксирующих винтов. На втулке 4 закреплены ротор датчика 5 углового перемещения оси 1 с обмоткой возбуждения б ч ротор 7 компенсационного датчика 8 момента с обмоткой

9 управления. Непосредственно на оси 1 установлен ротор испытуемой микромашины 10 с обмоткой 11 возбуждения. Обмотки возбуждения б, 11 через токоподводы 12, 13 соединены

q источником питания (на чертеже не показан) . Обмотка 9 управления

"компенсационного датчика 8 момента через регистрирующий прибор (ампер- 15 метр) 14 и усилитель 15 подсоединена к выхоцной обмотке 16 датчика 5 углового положения оси 1. Статор испытуемой микромашины с выходной обмоткой 17 кинематически связан 2О с валом дополнительного двигателя

18, обмотка 19 управления которого соединена с выходом дополнительного усилителя 20. Один вход усилителя

20 подключен к задающему устройству 21 непосредственно, а другой через выходную обмотку 17 испытуе- мой микромашины 10 °

Задающее устройство 21 содержит поворотный трансформатор 22, одна из обмоток которого подключена к источнику питания (на чертеже не показан), фаэовращатель 23, состоящий из пбворотного трансформатора 24, КоН денсатора 25 и" резистора 26, и функ-. циональный делитель ?7 напряжения, представляющий собой набор прецизионных резисторов, комбинация которых позволяет получить на выходе задающего устройства 21 напряжение Uz

=йзменяющееся bio закону изменения Щ" напряжения U с выходной обмотки

17 испытуемой микромашины (на чер-. теже фу»»кциональный делитель напряжения для упрощения представлен в виде потенциометра) . Поворотный трансформатор 22 служит для изменения масштаба напряжения U, а фаэовращатель 23 - для согласования напряжений Uz и U» по фазе (полу чения противофаэного напряжения Uz, равного по амплитуде напряжению

U») .

Устройство работает следующим образом.

Вначале производится определе— ние исходного (нулевого) положения оси 1, соответствующего минимальной суммарной величине паразитных моментов.,Эта операция осуществля- . ется вручную при отключенном питании испытуемой микромашины путем @) плавногО вращения (поворота) втулки

4 на оси 1 на некоторый угол в пределах 360". При этой втулка 4 прохоцит ряд угловых зон, в каждой иэ которых наблюдается различная 65 суммарная величина паразитных моментов, соответствующая определенному значению тока I», регистрируемого амперметром 14. При положении втулки 4, соответствующем ми.— нимальному значению тока I» втулка

4 жестко закрепляется на оси 1. Благодаря указанной операции нулевое положение оси 1 соответствует не произвольному, а минимальному уровню параэитных моментов. установленное нулевое положение оси 1 охраняется неизменным во всем угловом диапазоне измерения, При отклонении оси 1 от установ— ленного нулевого положения на выходной обмотке 16 датчика 5 углового перемещения оси 1 появляется сигнал, который усиливается усилителем 15 и поступает на обмотку 9 компенсационного датчика 8 момента.

В датчике 8 возникает момент, возвращающий ось 1 в нулевое положение.

Затем производится установка статора 17 испытуемой микромашины в требуемое угловое положение.

Для этого с помощью задающего устройства 21 вырабатывается напряжение Uz соответствующее требуемому углу измерения, например углу 15 . При этом масштаб напряжения U« устанавливаемый предварительно- в зависимости от параметров испытуемой микромашины, должен изменяться в пределах от нуля до максимального значения источника питания задающего устройства 21 . Амплитуда напряжения U< должна соответствовать амплитуде напряжения U», которое устанавливается на выходной обмотке 17 испытуемой микромашины

10 при определенном угловом положении (в рассматриваемом случае 15 ) ее статора. Кроме того, напряжение

Uz должно быть в противофазе относительно напряжения U, во всем угловом диапазоне измерения °

Выработка напряжения Uz,удовлетворяющего указанным условиям, осуществляется следующим образом.

При подаче напряжения на поворотный трансформатор 22 на его выходной обмотке появляется сигнал

0 2 = К . П„„< » » > где Кт — коэффициент трансформации для выбранного типа поворотного трансформатора;

- угол поворота ротора поворотного трансформатора 22 относительно его статора. 3а счет поворота ротора поворотного трансформатора 22 сигнал Uz может изменяться от нуля до максимального значения К1 U»1щ .

Сигнал Uz, в свою очередь, является входным сигналом для фазовращателя 23, на выходе которого возникает напряжение, которое при повороте ротора фазовращателя 23 относительно его статора сохраняется постоянным по величине, а фаза этого напря71757

Формула изобретения жения линейно изменяется в зависимости от .угла поворота ротора фазовращателя 23 °

Благодаря этому обеспечивается изменение фазового сдвига напряжения на выходе задающего устройства

21 таким образом, что напряжение

U оказывается в противофазе с.напряжением Ur на выходной обмотке испытуемой микромашины во всем угловом диапазоне измерения.

На выход задающего устройства 21 напряжение с выхода фазовращателя

23 поступает через функциональный делитель 27 напряжения, с помощью которого осуществляется изменение < амплитуды напряжения Uz по функ1ф циональному закону изменения напряжения Ur на выходной обмотке испытуемой микромашины при изменении углового положения ее статора 17. Примером такого функционального закона, опре- 20 деляющего амплитуду напряжения U может служить линейный закон а

Uz A "с (2) или синусоидальный закон — э п -с. (3).

/ 1 где A — масштабный коэффициент, требуемая величина которого устанавливается за счет поворота ротора ЗО поворотного трансформатора 22 относительно его статора; ñ- угол поворота статора 17 испытуемой микромашины 10 относительно ее ротора ll

Формирующаяся разность напряжений

U, и Uz через усилитель 20 поступает на обмотку 19 управления исполнительного двигателя 18 °

В случае, если угловое положениестатора 17 импытуемой микромашины 10 не соответствует заданному и определяемому напряжением U, разность напряжений, поступая йа обмоку . 19 двигателя 18, приводит. к появлению в нем вращающего момента. Вал дви- 45 гателя 18 с закрепленным на нем статором 17 испытуемой микромашины 10 поворачивается. Поворот происходит до тех пор, пока на выходной обмотке

17 микромашины 10 не установится напряжение, равное напряжению U эадающеro устройства 21 °

Таким образом, установка испытуемой микромашины в заданное угловое положение осуществляется эа счет поворота статора микромашины 10 при положении ее ротора 11р соответствующем нулевому положению оси 1, определенному в результате предваритель- ной операции.

Измерение момента осуществляется ® следующим образом.

Включается питание ротора 11 испытуемой микромашины 10. Установленное угловое положение ее статора

17 относительно ротора 11 соответст- 65 вует определенной величине момента, создающегося в испытуемой микромашине °

Под воздейс вием этого момента ось 1 отклоняется от нулевого положения на определенйый угол, величина которого пропорциональна измеряемому момен— ту. При этом при любом заданном положенни статора 17 угловое отклонение оси 1 от нулевого положения не превышает нескольких минут и поэтому практичееки не влияет на постоянство коэффициента пропорциональности между током в обмотке компенсационного датчика момента и развиваемым этим датчиком моментом, а суммарная величина паразитных"моментов, действующих на оси 1, пренебрежимо мала.

Величина момента испытуемой микромашины 10 определяется по формуле

M =K (Iz - Ir)i где

I — ток через амперметр 14, соответствующий минимальной суммарной величине паразитных моментов при нулевом положении оси 1;

Х вЂ” ток через амперметр 14, соответствующий сумме паразитных моментов при нулевом положении оси

1 и момента испытуемой микромашины

10 при заданном угле поворота статора 17;

К вЂ” коэффициент пролорциональности между током в обмотке компенсационного датчика момента и развивае-. мым этим датчиком моментом, При этом величина тока I npu ! переходе на другие углы измерения, например.. при углах +30, остается постоянной и минимально возможной, в то время как величина тока

Iz, несущая информацию об изменяющемся моменте и соответствующая определенному отклонению оси 1 от нулевого положения, является переменной.

Использование устройства позволит повысить точность измерения момента испытуемой микромашины и ресширить угловой диапазон измерения за счет осуществления требуемого углового перемещения испытуемой микромашины при минимально возможной суммарной величине паразитных моментов и практическом постоянстве коэффициента

К во всем угловом диапазоне измерения момента.

Устройство для измерения момента электрических микромашин, содержащее компенсационный датчик момента, обмотка управления которого через регистрирующий прибор и усилитель соединена с выходной обмоткой датчика углового перемещения подвижной оси, с которой жестко св язан ротор испытуемой микромашины, и задающее

Составитель Г.Целибеев

Техред Н.Ковалева Корректор Е.Папп

Редактор Л.Бибер

Заказ 9826/57 . Тираж 1019 Подписное

ЦНИИПИ ГОсударственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП Патент, r, Ужгород, ул. Проектная, 4!

7 717575 устройство, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения точности и расширения углового диапазона изМефения, ротор компенсационного

"датчика момента и ротор датчика углового перемещения закреплены на общей втулке, установленной на подвижной осй с возможностью фиксации этой втулки в требуемом угловом положении, а статор испытуемой микро" "машины кинематически связан с валом исполнительного двигателя, обмотка

;управления которого соединены с с выходом дополни тель но го усили†теля, один вход которого связан с задающим устройством непосредственно, а другой — через выходную обмотку испытуемой микромашины.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1.Патент СЬ)А 93745821, кл. 73/141 R,1973.

2.Лопухина Е.М., Сомихина Г.С.

Асинхронные микромашины с полым ротором. Энергия, М., 1967, с,425 (прототип).