Магнитоэлектрический измерительный механизм Советский патент 1987 года по МПК G01R5/02 

113

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в щитовых электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы с ограниченными габаритами и значительным углом раствора шкалы.

Цель изобретения - увеличение линейности прибора и угла раствора шкалы.

На фиг.1 изображен магнитоэлектрический механизм со снятой крышкой, вид сверху; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1.

Магнитоэлектрический измерительный 5 действительности же эпюра будет немеханизм содержит подвижный постоян- симметричной и зависеть от расположения шайб 7 и 8 относительно магнита 1), приведет к возникновению вращаюный магнит 1, вьтолненный в виде намагниченного в радиальном направлении кольца, установленного с помощью радиальных немагнитных перемычек 2 на оси 3, перпендикулярной его плоскости. Ось 3 с закрепленным на ней стрелочным указателем 4 подвижно установлена с помощью моментных спиральных пружин 5 в керновых опорах 6. Постоянный 25 Р° обмотки 11, расположенной внутри магнит 1 размещен между двумя смещен- тороидального каркаса I2 в рабочем ными вдоль оси 3 шайбами 7 и 8 из ферромагнитного материала, имеющими равщегося момента. Как конструктивное вы- 2Q полнен Ие механизма (подбор размеров), так и регулировка положения шайб 7 и В относительно магнита приводят к тому, что силы взаимодействия практичес- ки определяются одной из четырех стозазоре между постоянным магнитом и обоймой 13. На указанные стороны каждого витка обмотки 11 действуют силы, причем по разные.стороны от оси 3 направление их противоположно. Точно такие же силы, но противоположно направленные, действуют со стороны обмотки 11 на подвижной магнит 1, что и вызывает его поворот вокруг оси 3. Направление вращающего момента, создаваемого данными силами при выбранном направлении тока в обмотке, показано изогнутыми стрелками на фиг. 1. Вращающий.. моМент постоянен при любом положении магнита 1, что обеспечивает высокую линейность шкалы 16 прибора. При этом поворот по- стоянного магнита 1 ничем не огра

ный с кольцом магнита 1 наружний диаметр и установленными соответственно на крышках 9 и 10 с возможностью осевого перемещения относительно магнита 1. Измерительный механизм включает также неподвижную измерительную катушку, выполненную в виде тороидальной обмотки II, размещенной на каркасе 12, расположенном в одной с постоянным магнитом 1 плоскости и имеющем такую же как магнит 1 высоту, ширину, составляющую не менее половины высоты магнита, закрепленном на обойме 13 и охватывающем магнит 1 концентрично с радиальным рабочим зазором, В крьш1- ках 9 и 10 и шайбах 7 и 8 выполнены

отверстия для точной регулировки поло g ничен, что обеспечивает в принципе

жения шайб 7 и 8 относительно магнита 1, причем отверстия 14 в шайбах выполнены глухими, а отверстия 15 в крышках - сквозными (показано только два отверстия в шайбе 7, однако их вьтолнено не менее двенадцати). Механизм снабжен шкалой 16, Шайбы 7 и 8 выполнены с внутренним резьбовым отверстием 17, а крьшгки 9 и 10 снабжены сквозным осевым отверстием 18. Грубая предварительная регулировка положения шайб 7 и 8 относительно магнита 1 достигается как путем начальной установки шайб 7 и 8 на резьбовых выс50

55

угол раствора шкалы до 360 град и более. Измерительный механизм имее плоскую компактную форму и может бы выполнен с предельно малыми габаритами в форме диска, что особенно в но при изготовлении авиационных электроизмерительных приборов.

Правильная и точнАя регулировка механизма позволяет обеспечить необ ходимую чувствительность.

Как показапи расчеты и экспериме тальные исследования при выборе ширины каркаса 12 не менее половины высоты постоянного магнита 1, сило365

так и необхо- 9 и 10 в резь0

2

тупах 19 крьш1ек 9 и 10, димьш поворотом крышек бе обойм1 1 13.

Механизм работает следующим образом.

При подаче в обмотку 11 измерительного тока взаимодействие электрического тока в проводнике с магнитным полем магнита 1 (направление тока показано на фиг.2.прямыми стрелками, ориентация магнитного поля магнита 1 - эпюрой силовых линий, причем для простоты эшора приведена симметричная.

25 Р° обмотки 11, расположенной внутри тороидального каркаса I2 в рабочем

щегося момента. Как конструктивное вы- 2Q полнен Ие механизма (подбор размеров), так и регулировка положения шайб 7 и В относительно магнита приводят к тому, что силы взаимодействия практичес- ки определяются одной из четырех стоР° обмотки 11, расположенной внутри тороидального каркаса I2 в рабочем

зазоре между постоянным магнитом и обоймой 13. На указанные стороны каждого витка обмотки 11 действуют силы, причем по разные.стороны от оси 3 направление их противоположно. Точно такие же силы, но противоположно направленные, действуют со стороны обмотки 11 на подвижной магнит 1, что и вызывает его поворот вокруг оси 3. Направление вращающего момента, создаваемого данными силами при выбранном направлении тока в обмотке, показано изогнутыми стрелками на фиг. 1. Вращающий.. моМент постоянен при любом положении магнита 1, что обеспечивает высокую линейность шкалы 16 прибора. При этом поворот по- стоянного магнита 1 ничем не ограничен, что обеспечивает в принципе

угол раствора шкалы до 360 град и более. Измерительный механизм имеет плоскую компактную форму и может быть выполнен с предельно малыми габаритами в форме диска, что особенно важно при изготовлении авиационных электроизмерительных приборов.

Правильная и точнАя регулировка механизма позволяет обеспечить необходимую чувствительность.

Как показапи расчеты и экспериментальные исследования при выборе ширины каркаса 12 не менее половины высоты постоянного магнита 1, сило31

вые линии магнитного поля при любом положений шайб 7 и 8 относительно магнита 1 не достигают сторон витков кольцевой обмотки 11, расположенных на наружной, удаленной от магнита 1 стороне каркаса 12, За счет выбора иаметров шайб 7 и 8 равными диаметру магнита 1, а главное за счет грубой и точной регулировки положения айб 7 и 8 относительно магнита 1 добиваются асимметрии, т.е. максимального деформирования силовых линий магнитного поля за пределами каркаса 12, При такой регулировке силовые инии поля, выходя из очерчиваемого каркасом контура, пересекают стороны витков, лежащих на торцовых стоонах каркаса 12, (верх и низ на иг.2), практически в направлении этих сторон, т.е. в направлении про- текаемого по ним тока, в крайнем слуае под острым углом к этим сторонам, Такая регулировка обеспечивает отсутствие взаимодействия тока, протекающего по всем остальным сторонам витов, кроме примыкакяцей к магниту 1 стороны, с магнитным полем постоянного магнита 1.

Таким образом, предлагаемый измерительный механизм отличается от из- в естного малыми габаритами и весом, плоской дискообразной формой и компактностью, предельно большим углом раствора шкалы, высокой линейностью во всем диапазоне измерения.

Формула изобретения

1. Магнитоэлектрический измерительный механизм, содержащий обойму с опорами, моментными пружинами и шкалой, неподвижную измерительную катушку с каркасом, а также указатель и подвижный постоянный магнит, расположенные на оси, концы которой

25365

размещены в опорах обоймы, о т л й- чающийся тем, что, с целью увеличения .линейности и угла раствора шкалы, он снабжен двумя ферромагнитными шайбами с центральными резьбовыми отверстиями, обойма выполнена в виде полого цилиндра из диэлектри- ческпт о материала с двумя немагнит 0 ными крьш1ками, каждая из которых выполнена со сквозным осевым отверстием и центральным резьбовым выступом, подвижный постоянный магнит вьтолнен в виде радиально намагниченного коль15 ца с немагнитными радиальными перемычками, и измерительная катушку выполнена тороидальной, при этом ферромагнитные шайбы расположены с возможностью осевого смещ1ания на соответст20 вующих центральных резьбовых выступах немагнитных крышек обоймы, а измерительная катушка размещена между подвижным постоянным магнитом и боковой поверхностью обоймы.

25

2.Механизм поп.1,отлича- ю щ и и с я тем, что внешний диаметр ферромагнитных шайб, а также высота

и ширина каркаса измерительной катуш- 30 ки определяются из соотношений

DU, м .

Ьк Ч;

1ц h,

где Вщ - внешний диаметр ферромагнит- 35 ных шайб;

В|циЬ„- соответственно внешний диаметр и высота подвижного постоянного магнита; 11 и h ц - соответственно ширина и вы- 40 сота каркаса измерительной катушки.

3.Механизм по п.1, о тлич а ю- щ и и с я тем, что в немагнитных резьбовых крышках обоймы выполнены

45 сквозные отверстия, а в ферромагнитных шайбах - соответствующие им пазы.

/5

Фиг.1

Изобретение может быть использовано в щитовых электроизмерительных приборах магнитоэлектрической системы с ограниченными габаритами и значительным углом раствора шкалы. А-А Магнитоэлектрический измерительный механизм содержит подвижньй постоян- ньш магнит (IJ11M) 1 в виде намагниченного в радиальном направлении кольца с немагнитными радиальными перемычками 2. Он установлен между шайбами 7 и 8 из ферромагнитного материала, смещенными вдоль оси 3 и имеющими возможность осевого перемещения относительно ППМ I. Измерительная катушка в виде тороидальной обмотки I1 размещена на каркасе I2 и установлена между ППМ 1 и боковой поверхностью обоймы 13. На оси 3 закреплен стрелочный указатель 4, а сама ось 3 с помощью моментных спиральных пружин 5 установлена в керновых опорах 6. Изобретение увеличивает линейность и угол растлора шкалы. 2 з.п. ф-лы, 2 ил. сл

Редактор А.Козориз

Составитель С.Шумипишская

Техред В.Кадар КорректЬр А.Ильин

Заказ 3102/39Тираж 730Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г, Ужгород, ул. Проектная, 4