Дифференциальный индуктивный датчикугловых перемещений

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ, К АВТОРСКОМУ СВ ТИЗЬСТВУ

Союз Саеетских

Сециалнстнчесмих

Республик

{u<851671 (61) Дополнительное к авт. саид-ву рцм. кл. (22) Заявлено 180679 (23) 2781324/24-07 с присоединением заявки 89 (23) Приоритет

Н 02 К 24/00

Гвсударетмнаый квинтет

СС.СР

h0 делам мзобретениЯ я вткрытяй

Опубликовано 3007.81. Бюллетень М 28 (5З) УДК 821. 313.

3. (088. 8) Дата опубликования описания 3007.81

Б.Н. Каржавов, В.Н. Бродовский, В,А. Белоцерковский, Б.Б. Дьяконов Л.A. Горская и Д.И. Косарев ; (72) Авторы изобретен и я (71) Заявитель (54) ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНЫЙ ИНДУКТИВНЫЙ ДАТЧИК

УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ

Изобретени» относится к электро-л технике и может найти применение в следящих приводах в качестве измерителя суммы или разности углов поворота двух задающих валов.

Известны дифференциальные датчи- . ки угловых перемещений, например дифференциальные сельсины (1) .

Недостатки дифференциальных сельсинов - большие габариты и большая потребляемая мощность, обусловленная прохождением переменного магнитного потока через немагнитные зазоры.

Наиболее близким к прудлагаемомУ по технической .сущности и достигаемому результату является устройство, содержащее ротор, выполненный в виде 2р-полюсного постоянного магнита и кольцевой шихтованный статор с 4pmK закрытыми пазами и расположен- © ный в них m-фазной секционированной обмоткой, каждая фаза которой выполнена с выводом от средней точки, соединенным с одной из выходных Клеьве.

Это устройство может быть выполнено с малой аксиальной длиной. Переменный магнитный поток не проходит через воздушный зазор, замыкаясь по стали вокруг закрытых пазов, что обеспечивает снижение потребляемой мощности. » ЗО

В известном датчике все фазы обмотки статора подключаются к общему однофазному источнику питания. В связи с этим образуется пульсирующий магнитный поток, который не может служить носителем информации об угловом положении сельснна датчика, как это имеет место в дифференциальных сельсинах 12).

Недостатком известного устройства является ограниченные функциональные всзможности.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей.

Поставленная цель достигается тем, что дифференциальный датчик угловых перемещений содержащий ротор в виде

2р-полюсного магнита, кольцевой шихтованиый статор, содержащий 4pmK (где

К - целое число) закрытых пазов, расположенную в этих пазах m-фазную секционированную обмотку, каждая фаза которой выполнена с выводом от средней точки, соединенным с выходной клеммой соответствующей фазы, снабжен ж-трансформаторами, первичные о мотки которых подсоединены к входным клеммам, а вторичные обмотки подключены к фазам обмотки статора, при этом вторичные обмотки этих трансформаторов выполнены с выводами от средней точки и упомянутые выводы соединаны между собой.

На фиг. 1 показана конструктивная . схема электромагнитной части датчика на фиг. 2 — принципиальная схема датчика.

Электромагнитная часть датчика (фиг. 1) содержит статор 1 и ротор 2, выполненный в виде постоянного магнита. Закрытые пазы статора расположены равномерно по окружности, раз- 10 деляющей статор на два ярма, причем сечение наружного ярма больше, чем сечение внутреннего. Число пазов статора: 24pmK, где р - число пар полюсов ротора; m - число фаз статорной обмотки К - целое число.

При р=l, m 2 обмотка статора содержит восемь секций 3 - 10, каждая из которых расположена в К соседних пазах (на фиг. 1 К = 4) . Каждые 2р g0 секций, расположенные на статоре с угловым интервалом /2р радиан, т.е. при р = l две секции, расположенные перпендикулярно, например секций 3 и

5, объединены последовательно в группы. Точки соединения секций под,ключены к выходным клеммам 11 — 14.

Свободные концы секций 3, 4 и 5, 10 соединены между собой и со вторичной обмоткой 15 трансформатора 16.

Свободные концы секций 8, 9, 7 и 10 соединены между собой и со вторичной. обмоткой 17 трансформатора 18. Обмотки 15 и 17 выполнены с выводами от средних точек, и эти выводы объединены. Первичные обмотки 19 и 20 трансформаторов 16 и 18 подключены ко . входным клеммам 21 — 24 датчика.

Датчик работает следующим образом.

На выходные клеммы устройства по- щ0 дается m-фазная система переменных напряжений частоты (Ю от датчика угловых перемещений, например от синусно-косинусного вращающегося трансформатора

) ) 9 Оо ЫИ )= э )И в

О 0 ЯИ ()АЛЫЧИ ЯИ ИА *О СОВ Ъ81И ЮА, $0 где Q — амплитуда выходного напряжения; p - угол поворота ротора СКВТ. о

Напряжения на вторичных обмотках трансформаторов 12 и 18 равны

I ()+,=Ku sjt159t7lCUt где К - коэффициент трансформации. 60

При подаче на зажимы группы переменного напряжения две соединенные последовательно секции образуют индуктивный делитель напряжения.Индуктивность каждой секции зависит от угло- я вого положения постоянного магнита.

Геометрия статора выбрана таким образом, что магнитный поток Ф постоянного магнита насыщает К соседних зубцов и оставляет ненасыщенным наружное ярмо. В связи с этим в положении, показанном на фиг. 1 секции 3 и

7 обладают минимальной индуктивностью; а секции 5 и 9 - максимальной.

При повороте ротора на угол Ж/2 ра- диан соотношение индуктивностей ме" ияется на обратное, а при повороте яа угол, равный и радиан возвращается к исходному. В связи с этим устройство с 2р-полюсным ротором в электрическом отношении является 4р- . полюсным. Пря соответствующей конфигурации полюсов ротора может быть по- лучена сияусоядальная зависимость индуктивности обмотки от угла поворота.

Если за положительное направлеяие вращения ротора 2 принято вращение по часовой стрелке, напряжения на выходных клеммах 11 - 14 относительно объединенных средних точек обмоток 15 и 17 при р = 1 составляют.

6 0 О. = «кОосов 5.ии 2 Уию

О = CKUо&n 51И2С19)Иий.

0> 4С1Щ соз соэ gd.sjn ЦЯр

r где с — .относительная глубина модуляции электромагнитной части датчика, aE - угол поворота ротора 2 относительно статора 1.

Напряжение между клеммами 11 и 12 представляет собой выходное напряжение фазы дифференциального датчика угловых перемещений, а напряжение между клеыиами 13 и 14 представляет собой выходное напряжение второй фазы датчика.

Вьр ()з ц к Ооь1юю1 (ми Рсоз 2а,4

+соэфми 2.() =скО,вью sen(peed.) = . ж c 0© sess esst ale 3

Чвъп 1) >-о СКО©МиШС(vnp9jn24«+

2 с АЛОЭ) СОЪ Ы) СКООЯИШ1С щ (ф «- ) =.

)-Ос Ооми цАсое4 где )) т1Ъ Ф,йа

Таким образом, предлагаемое устройство выполняет функции дифференциального сельсина. Аналогичным обра- зом может быть сделан трехфазяый дифференциальный датчик угловых пере.мещений (двенадцать секций)

Формула изобретения дифференциальный индуктивный датчик угловых перемещений, содержащими

851671 ротор в виде 2р- > полюсного магнита, кольцевой шихтованный статор с 4pmK, (где K - целое число) закрытымн пазами, установленную в них m-фазную обмотку, каждая фаза которой выполнена из двух паралельных ветвей, а каждая ветвь содержит две последова тельно, соединенные секции, точка соединения которых псщключена к выходной. клемме, отличающийся тем, что, с целью расширения области применения,. датчик снабжен m-трансформаторами, первичные обмотки которых подключены к выходным клеммам, а каждая вторичная обмотка - к фазе обмотки статора и выполнена с выводом от средней точки, причем все выводы средних точек вторичных обмоток трансформаторов соединены между собой.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Юферов Ф.М. Электрические, машины автоматических устройств. й., Высшая школа, 19 671,с. 370.

2. Авторское свидетельство СССР {по заявке 9 256588/07/ кл. Н 02 К 24/00р 1978 °

851671

1t 9 Ж

Тираж 730 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Эаказ 6382/82

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

Составитель В. Комаров Редактор Л. Пчелинская .Техред М. Рейвес КорректорН. Стец