Бесконтактный электрический датчик линейных перемещений Советский патент 1958 года по МПК G08C19/06 H02K35/06 

Для передачи малых линейных перемещений из замкнутых объемов применяют бесконтактные индуктивные датчики с многофазной системой рабочих катушек, расположенных на статоре и соединенных в звезду.

Известные датчики подобного рода имеют плунжер, линейное перемещение которого преобразуется в поворот (изменение фазы) вектора тока или напряжения нулевой последовательности в цепи, соединяющей нулевую точку звезды с нулевой точкой питающей многофазной линии.

Предлагаемый датчик более совершенен, так как он обеспечивает повышение точности измерения малых перемещений.

Это достигается тем, что статор датчика снабжен магнитопроводом с продольно расположенными гребенчатыми полюсами, несущими рабочие катушки, а плунжер выполнен с кольцевыми ребрами, соответствующими по толщине зубьям гребенчатых полюсов.

На фиг. 1-10 изображены схемы предлагаемого датчика в различных вариантах исполнения.

Датчик состоит из плунжера / (фиг. 1 и 2), разделительной трубки 2 и внешней магнитной системы в виде нескольких катушек 3, индуктивность которых модулируется по синусоидальному закону в зависимости от измеряемого линейного перемещения при изменении положения плунжера относительно этих катушек.

Для передачи с высокой точностью малых перемещений путем создания наибольшей в данных габаритах модуляции индуктивностей внутренняя поверхность статора 4 датчика и внешняя поверхность плунжера / сделаны гребенчатыми.

При такой конструкции каждый из полюсов магнитной системы датчика представляет собой гребенчатый пакет стали с намотанной вокруг

№ 116599- 2 -

него катушкой 3. Отдельные пакеты сдвинуты один относительно другого вдоль плунжера на одну треть перемещения, применяемого за полный период.

Перемещение плунжера преобразуется в поворот (изменение фазы) вектора напряжения или тока нулевой последовательности; для этого датчик выполняется многофазным, например трехфазным, с внешним трехстержневым магнитопроводом 5.

Предлагаемый датчик может быть снабжен однофазной обмоткой возбуждения 6 (фиг. 3 и 4), расположенной на дополнительном двухполюсном магнитопроводе, установленном в статоре.

При этом плунжер / выполняется с полукольцевыми ребрами, образующими две системы магнитных мостиков 7 и (фиг. 5), направляющих магнитный поток от полюсов 9 и 10 магнитопровода обмотки возбуждения к полюсам магнитопровода рабочих катущек.

Обмотка возбуждения 6 может быть также выполнена кольцевой и расположена на торце статора вокруг конца плунжера / (фиг. 6) для аксиального ввода магнитного потока возбуждения в плунжер, снабженный кольцевыми ребрами.

Датчик можно выполнить с обмоткой возбуждения 6, расположенной в кольцевых пазах плунжера / (фиг. 7) и включенной при помощи гибких проводников в однофазную сеть. Такой датчик может быть использован для работы в трансформаторном режиме путем включения рабочих (статорных) катушек в многофазную цепь в качестве первичных, а плунжерной обмотки-в измерительную цепь в качестве вторичной.

Описанные датчики (фиг. 1-7) могут быть использованы также для работы в режиме электродвигателя-в качестве привода для осуществления поступательного, поступательно-возвратного, синхронного и программно-следящего движения плунжера и, в частности, в качестве сельсина-приемника.

Подобные мащины могут работать с возбуждением или при отсутствии возбуждения со стороны плунжера или же в результате действия реактивной составляющей синхронизирующего момента. Можно также выполнить подобную машину без обмотки возбуждения с установкой на плунжере постоянных цилиндрических явнополюсных магнитов.

Для уменьшения воздушного зазора между плунжером / и статором 4 разделительная трубка 2 из немагнитного материала может быть вынесена из этого зазора в промежутки между полюсами 11 статора так, чтобы она герметически отделяла от статора рабочую полость, в которой помещен плунжер (фиг. 8 и 9). Статорные катушки 3 в этом случае располагаются снаружи разделительной трубки.

Разделительную трубку 2 можно расположить также в конце полого статора 4 (фиг. 10), выполненного с наружными гребенчатыми полюсами. Рабочие катущки 3 при этом располагаются в центральной полости статора, а плунжер / выполняется в виде стакана, окружающего статор и снабженного внутри кольцевыми ребрами.

Предмет изобретения

1. Бесконтактный электрический датчик линейных перемещений, в частности типа индуктивного датчика, с многофазной системой рабочих катушек, расположенных на статоре и соединенных в звезду, и с плунжером, линейное перемещение которого преобразуется в поворот (изменение фазы) вектора тока или напряжения нулевой последовательности в цепи, соединяющей нулевую точку звезды с нулевой точкой питающей многофазной линии, отличающийся тем, что, с целью повышения

точности измерения малых перемещений, статор снабжен магнитопроводом с продольно расноложенными гребенчатыми полюсами, несущими рабочие катушки, а плунжер вынолнен с кольцевыми ребрами, по толщине соответствующими зубьям гребенчатых полюсов.

2.Датчик по п. 1, отличающийся тем, что статор снабжен однофазной обмоткой возбуждения, помещенной на установленном в статоре дополнительном двухполюсном магнитопроводе, а плунжер выпОоПней с полукольцевыми ребрами, образующими две системы магнитных мостиков, направляющих магнитный поток от полюсов магнитопровода обмотки возбуждения к полюсам магнитопроводов рабочих катушек.

3.Видоизменение датчика по п. 2, отличающееся тем, что кольцевая обмотка возбуждения расположена на торце статора вокругконца плунжера для аксиального ввода магнитного потока возбуждения в плунжер, снабженный кольцевыми ребрами.

4.Видоизменение датчика по п. 2, отличающееся тем, что обмотка возбуждения расположена в кольцевых пазах плунжера.

5.Использование датчика по п. 4 в трансформаторном режиме путем включения рабочих (статорных) катушек в многофазную цепь в качестве первичных, а плунжерной об.лютки-в измерительную цепь в качестве вторичной.

6.Применение датчика по пп. 1-4 в качестве синхронного электродвигателя, в частности в качестве сельсина-приемника.

7.В электродвигателе по п. 6 выполнение плунжера из набора постоянных магнитов.

8.Датчик по пп. 1-4 или электродвигатель по пп. 5-6, снабженный немагпитной разделительной трубкой, герметически отделяющей от статора рабочую полость, в которой помещен плупжер, отличающийся тем, что, с целью уменьшения рабочего зазора между полюсами статора и плунжером, разделительная трубка вынесена из рабочего зазора в промежутки между полюсами статора.

9.Видоизменение датчика по п. 8, отличающееся тем, что разделительная трубка расположена на конце полого статора, выполненного с наружными гребенчатыми полюсами, г-ричем рабочие катушки расположены в центральной полости статора, а плунжер выполнен в виде стакана, окружающего статор и снабженного внутри кольцевыми ребрами.

Приоритет по пп. 1-3 предмета изобретения от 21 июня 1957 г., по пп. 4-7-от 24 июня 1957 г., по пп. 8-9-от 2 сентября 1957 г.

- 3 -№ 116599

Фиг 2

Фаг

10

ч /У

//////////.

NC.N