МАГНИТОИНДУКЦИОННЫЙ ДАТЧИК ЧАСТОТЫ ВРАЩЕНИЯ Российский патент 1997 года по МПК G01P3/48 

Изобретение относится к области приборостроения и автоматики и может быть использовано для увеличения чувствительности магнитоиндукционных датчиков, предназначенных для преобразования первичной информации о частоте вращения, крутящем моменте вращающегося вала и расходе жидкостей и газа.

С развитием автоматизированных систем управления, авиационной и космической техники, машиностроения, требующих уменьшения энергетических и материальных затрат, имеется необходимость уменьшения весо-габаритных характеристик магнитоиндукционных датчиков, обеспечения их высокой чувствительности при измерениях частоты вращения, крутящего момента вращающегося вала и расхода жидкостей и газов.

По техническому уровню известны магнитоиндукционные датчики, содержащие разомкнутые магнитные системы, состоящие из постоянного магнита, сердечника с намотанной на нем сигнальной обмоткой и ферромагнитного зубчатого индуктора-модулятора на вращающемся валу.

Однако непосредственное присоединение сердечника к полюсу постоянного магнита, обеспечивая высокую индуктивность сигнальной обмотки, сужает объемное изменение потокосцепления обмотки. В результате этого возникает необходимость либо увеличить длину сердечника, удаляя магнит от обмотки, либо увеличить массу магнита, компенсируя чувствительность датчика на 25 30% В результате чего увеличиваются размеры корпуса и соответственно массо-габаритные характеристики датчика.

Техническим результатом изобретения является повышение чувствительности путем объемного увеличения потокосцепления витков обмотки разомкнутой стержневой магнитной системы датчика при обеспечении относительно малых его размеров и массы.

Указанный результат достигается тем, что между торцами полюса магнита и ферромагнитного сердечника обмотки размещена вставка из немагнитного материала. Образуемый при этом немагнитный промежуток в магнитной цепи увеличивает объем изменения потокосцепления витков обмотки, увеличивая чувствительность датчика на 25 30%
На фиг. 1 изображена схема датчика с одной сигнальной обмоткой; на фиг. 2 схема датчика с несколькими независимыми сигнальными обмотками, намотанными на параллельные ответвления сердечника.

Устройство датчика выполнено следующим образом.

Над индуктором модулятором 1 в немагнитном корпусе 2 датчика размещена его разомкнутая магнитная система, состоящая из магнита 3, немагнитной вставки 4 и ферромагнитного сердечника 5 с сигнальной обмоткой 6 на нем. В случае эксплуатационной необходимости для обеспечения герметичности датчика сердечник может быть выполнен составным, присоединением полюсного башмака 7, припаиваемого к корпусу датчика. Кроме того, в случае необходимости формирования нескольких независимых сигналов, ферромагнитный сердечник может быть выполнен из нескольких параллельных ветвей с сигнальными обмотками на них. В этом случае сердечники объединены концами.

Датчик работает следующим образом.

При вращении индуктора 1 с частотой вращения n происходит модуляция магнитного потока полезного рассеяния, замыкаемого через индуктор и рабочий зазор на сердечник 5. При этом происходит изменение потокосцепления витков обмотки, наводя ЭДС сигнала по выражению

где W число витков обмотки датчика,
e_o, ΔΦ_sпo ЭДС и изменение магнитного потока полезного рассеяния, соответственно, которые были бы без немагнитной вставки,
Δe, ΔΦ_sп1 прибавка ЭДС и изменения магнитного потока полезного рассеяния, соответственно, возникающие в результате введения в магнитную цепь немагнитной вставки.

Частота сигнала определяется выражением

где Z число зубьев индуктора,
n частота вращения индуктора, об/мин.

Из формулы (1) следует, что составляющие ЭДС можно измерить и оценить численно. При этом разница ЭДС, измеренная без немагнитной вставки и с немагнитной вставкой, должна показывать наличие эффекта повышения чувствительности.

Проведенные исследования макетных образцов датчика подтвердили повышение эффекта повышения чувствительности магнитной системы заявляемого технического решения на 25 30%

Использование: в области приборостроения и автоматики для увеличения чувствительности магнитоиндукционных датчиков-преобразователей частоты вращения и крутящего момента вращающегося вала, расхода турбинными, шариковыми и т.п. вращающимися модуляторами, закрепленными на валу. Сущность изобретения: разомкнутая стержневая магнитная система датчика выполнена с немагнитной вставкой между торцами полюса магнита и сердечника обмотки. При этом обеспечиваются малые весо-габаритные размеры датчика и увеличивается объем изменения потокосцепления витков его обмотки с модулируемым в рабочем зазоре потоком, что приводит к повышению чувствительности датчика на 25 - 30%. 1 з. п. ф-лы, 2 ил.

1. Магнитоиндукционный датчик частоты вращения, содержащий постоянный магнит, обмотку с сердечником, индуктор-модулятор на валу, отличающийся тем, что между полюсом магнита и торцом сердечника обмотки размещена немагнитная вставка. 2. Датчик по п.1, отличающийся тем, что введены дополнительные сердечники и размещенные на них дополнительные обмотки, при этом все сердечники объединены своими торцами.