Индуктивный датчик угловых перемещений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕН ИЯ

К АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕДЬСТВУ

Союз Советскин

Социалистических

Респубпик

<1,765944 (61) Дополнительное к авт. свил-ву— (22)Заявлено 09.01.78 (21) 2565885/24-07 с присоединением заявки № (23) Приоритет— (5l)M. Кл.

Н 02 К 24/00

Н 02 К 29/00

Государстеенный комитет по делан изобретений к открытнй

Опубликовано 23.09.80,. Бюллетень № 35

Дата опубликования описания 23.09.80 (53) УД К 621.313..3 (088.8) (72) Авторы изобретения

Б. H. Каржавов, В. Н. Бродовский, В. А. Белоцерковский и Е. П. Давыдов (7l) Заявитель

Изобретение относится к электротехнике и может быль использовано в качестве датчика утлового положения вала, в частности в вентильных двигателях.

Известны датчики угловых перемещений, содержащие статор с многофазной обмоткой и ферромагнитный фигурный ротор (1}.

Однако такие датчики имеют значительную потребляемую мощность, что обусловлено прохождением переменного магнитного потока чета рез воздушный зазор. . Известен также датчик угловых перемещений, содержаш;ий кольцевой шихтованный статор с

m-фазной обмоткой, соединенной со входными и выходными клеммами, и ротор в виде 2рполюсного постоянного магнита (2).

В известном датчике обмотка выполнена тороидальной. Изменение индуктивностей различных фаз обмотки происходит за счет подмаг. ничивания соответствующих участков статора полем постоянного магнита. При этом в потокосцеплениях фаз образуется постоянная состав,ляющая, что ограничивает глубину модуляции переменного выходного напряжения и снижает точность датчика. Это является недостатком известного устройСтва.

Цель изобретения — т1овышение точности за счет увеличения глубины модуляции выходного напряжения.

Это достигается тем, что в датчике угловых перемещений, содержащем кольцевой шихтованный статор с m-фазной обмоткой, соединенной со входными и выходными клеммами, и ротор в виде 2р-полюсного постоянного магнита, статор выполнен с наружным и внутренним, обращенным к ротору, ярмами, между которыми размещена зубцовая зона с 4pmK (где К— целое число), расположенная равномерно по окружности закрытыми пазами, а каждая фаза обмотки образована 4р секциями, каждая из которых выполнена путем встречной намотки проводников на К соседних зубцах, причем каждые 2р секции, расположенные на статоре с угловыми интервалами по- - рад., объединены поУ следовательно в группы, а каждые рве группы, расположенные с интервалами по и-- рад., соединены между собой, общая точка указанных

3 76594 групп подключена к выходной клемме данной фазы.

Сечение внутренного ярма статора выполнено не мень|пим, чем половина сечения зубца, а сечение наружного ярма — превышающим сечение

5 зубца не менее, чем в - раз.

На фиг. ) дана конструктивная, схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 — показано расположение секций на статоре для двухфазного варианта датчика; на фиг. 3 дана схема соединения секций.

Датчик (см. фиг.1) содержит статор 1 и ротор 2, выполненный в виде постоянного магнита. Статор имеет два ярма — наружное 3 (боль. щего сечения) и внутреннее 4 (меньшего сече15 ния), между которыми расположена зубцовая зона с расположенными равномерно по окружности 5 закрытыми, например, круглыми пазами 6 (зубцами).

Число пазов

N = 4pmK, где р — число пар полюсов ротора, m — число фаз обмотки, К вЂ” целое число

На фиг. 1 показана одна фаза обмотки, со- 25 держащая при двухполюсном роторе 2 4р-4 секции, каждая из которых выполнена путем встречной намотки проводников на К=4 соседних зубцах 6. При К=4, р=1 и m=2 общее число пазов составляет N = 32. Каждые 2р=2 сек- 30 ции, расположенные на статоре с угловыми интервалами по = я рад., т.е. секции 7 и 8 и секции 9 и 10 соединены последовательно в группы, и две группы, расположенные на статоре с интервалами по — = — соединеные между З5

2рР собой. Общая точка указанных групп подключена к выходной клемме 11 данной фазы, а свободные концы — к двум входным клеммам

i2, 13.

Секции 14 — 17 второй фазы (см. фиг. 2) расположены на свободных зубцах 6 статора 1 между секциями 7 — 10, Секции 14 и 15, а также секции 16 и 17 объединены попарно в группы (см. фиг. 3). Группы соединены между 45 собой и подключены ко второй выходной к_#_емме 18, а свободные концы второй фазы соединены со входными клеммами 12 и 13. В полученной таким образом полумостовой схеме выходные напряжения двухфазного датчика снима50 ются с клемм 11 и 18 относительно клеммы 19, соединенной со средней точкой источника питания.

При отсутствии средней гочки источника питания обмотка двухфазного датчика может быль

55 выполнена по мостовой схеме. При этом секции 7 — 10 и 14 — 17 наматываются двумя параллельными проводами и соединяются, как указано выше, образуя четыре пары групп, одноименные концы которых подключаются к разноименным входным клеммам. Выходное напряжение каждой фазы датчика снимается между одноименными общими точками соответствующих групп.

Общее число секций обмотки зависит от числа фаз m и числа пар полюсов ротора р.

Так, например, мостовая обмотка трехфазного датчика при р=2 содержит 12 секций. Каждая из трех фаз образуется четырьмя секциями аналогично фазе двухфазного датчика и подключается к одной из трех выходных клемм, между которыми образуются выходные напряжения.

Датчик работает следующим образом.

Каждая фаза обмотки, например фаза, образованная секциями 7 — 1(), представляет собой индуктивный делитель напряжения, в котором индуктивность каждой из двух групп, например группы секций 7 и 8, зависит от положения ротора. Магнитный поток Ф0 постоянного магнита 2 замыкается преимущественно по наружному ярму 3 статора 1, имеющему большое сечение, При этом в положении, показанном на фиг. 1, он подмагничивает зоны расположения секций 7 и 8, и не затрагивает зоны расположения секций 9 и 10, поэтому секции

9 и 10 обладают максимальной индуктивностью, а секпии 7 и 8 — минимальной. При этом переменное напряжение U„, приложенное к клеммам 12, 13, выделяется преимущественно на клеммах 11, 13. При повороте ротора на « рад.

Д соотношение индуктивностей изменяется на обратное, а при повороте на я рац становится аналогичным исходному. В результате напряжение на клемме 11 относительно клеммы 19 (см. фиг. 3) изменяется в функции двойного угла поворота по периодическому закону, который макет быть установлен, в частности, синусоидальным за счет соответствующего выбора геометрии ротора.

Магнитный поток Ф0 постоянного магнита 2 проходит через соседние зубцы статора (см. фиг. 1);Поскольку проводники секции намотаны на соседних зубцах 6 встречно, постоянная составляющая в потокосцеплении секции и, следовательно, всей фазы уничтожается. Благодаря этому повышается глубина модуляции выходного напряжения датчика. Для правильной работы устройства необходимо, чтобы постоянный магнит 2 обеспечивал сильное насыщение

"К" соседних зубцов и свободно проходил по наружному ярму 3, не насыщая его. Сечение внутреннего ярма 4, обеспечивающего прохождение только переменного магнитного потока

Ф, должно быть не меньшим, чем половина сечения зубца 6, а сечение наружного ярма 3— превышающим сечение зубца 6 не менее, чем в + раз, что обеспечивает прохождение половинного потока постоянного магнита 2.

Повышение глубины модуляции переменного напряжения позволяет увеличить амплитуду выходного напряжения. Благодаря этому повышается точность датчика. В связи с тем, что переменное магнитное поле Ф не проходит через воздушный зазор, замыкаясь по магнитопроводу статора 1 вокруг закрытых пазов 6, значительно снижается мощность, потребляемая дат- 10 чиком иэ сети переменного тока.

Предлагаемый датчик может быть выполнен .с малой аксиальной длиной, что создает преимущества при его использовании в качестве встроенного датчика положения в вентильных 1э двигателях.

Индуктивный датчик угловых перемещений, содержащий кольцевой шихтованный статор с m-фаэной обмоткой, соединенной со входными и выходными клеммами, и ротор в виде 2р-полюсного постоянного магнита, о т л и- 25 ч а ю шийся тем, что, с целью повышения

Формула изобретения

765944 6 точности за счет увеличения глубины модуляции выходного напряжения, статор выполнен с наружным и внутренним, обращенным к ротору, ярмами, между которыми размещена зубцовая зона с 4pmK (где К вЂ” целое число), расположенное равномерно по окружности закрытыми пазами, а каждая фаза обмотки образована 4р секциями, KRKgRH из которых выполнена путем встречной намотки проводников на К соседних зубцах, причем каждые 2р секции, расположен1Т ные на статоре с угловыми интервалами пов-рад., объединены последовательно в группы,а каждые две группы, расположенные с интервалами по — рад, соединены между собой, общая точка

2р указанных групп подключена к выходнои клемме данной фазы, а сечение внутреннего ярма статора выполнено не меньшим, чем половина сечения зубца, и сечение наружного ярма — пре. вышающим сечением зубца не менее, чем в — раз.

20 Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Патент ФРГ М 1054354, кл. 74 Ь 8оз, 1959.

2. Юферов Ф. М., Электрические машины автоматических устройств. М., Высшая школа»

1976, рис. 13.24, с. У 6.

765944

17

Редактор Т. Iflaroaa

Заказ 6523/50

Тираж 783 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открьпий

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

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная, 4 и г

Составитель В. Никаноров

Техред Ж. Кастелевич Корректор В. Бутяга