Бесконтактный преобразователь угла поворота с сосредоточенными обмотками Советский патент 1987 года по МПК H02K24/00 

соидального напряжения. Для устранения влияния осевьж смещений ротора относительно оси симметрии статора 3 на внешней цилиндрической поверх1

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в различных системах автоматики, в частности в системах электропривода с цифровыми датчиками угла поворота вала в качестве первичного измерительного преобразователя.

Цель изобретения - расширение углового диапазона и уменьшение реактивного момента.

На фиг. 1 представлен преобразователь, продольный разрез; на фиг . 2 - разрез А-А на фиг,1; на фиг.З - электрическая схема соединения обмоток.

Преобразователь содержит ротор, выполненный в виде жестко закрепленной на немагнитном валу 1 диаметром с1 ферромагнитной втулки 2 с внешним диаметром d , соосной с валом 1, причем торцовые плоские поверхности втулки 2 параллельны и выполнены под угЛОМ

Тс

относительно ее продольной

oCHj -а на внешней цилиндрической поверхности втулки 2 вьшолнены симмет- ричцо относительно центра втулки кольцевые канавки диаметром d (d d j7d ) . Два идентичных по конструкции статора 3, каждьш из которых выполнен в виде Ш-образного магнитопровода, ус- тановлен ы по расточке немагнитного корпуса 4 со сдвигом один относительно другого на 180°. Фиксация статоров в направляющих пазах корпуса 4 и установка ротора с радиальным воздушным зазором с/ относительно статоров 2 осуществляются с помощью крьш1- ки 4 корпуса и подшипниковых узлов (фиг п1). Стержни каждого статора 3 располагаются в направлении оси вала 1, а торцовые поверхности статоров 3, обращенные к зазору и имеющие угловой размер /5 каждая, профилированы йо общей цилиндрической поверхности, соосной с валом. При этом каждый стержень статора 3 выполнен шириной, в осевом направлении большей, чем макности втулки 2 выполнены симметрично относительно ее центра симметрии кольцевые канавки. 2 з.п. ф-лы. 3 ил.

симальная длина образующей находящейся под данным стержнем части внешней цилиндрической поверхности втулки 2, т.е. выполняются соотношения

b b

Pi

be

(. (1)

Ha среднем стержне каждого статора 3 расположена сосредоточенная обмотка 5 возбуждения, а на крайних стержнях размещены одинаковые по намоточным данным секции 6 выходной обмотки, включенные по дифференциальной схеме,

В соответствии с электрической схемой включения обмоток (фиг.З) секции 6 выходных обмоток двух статоров 3 соединены последовател ьно, а обмотки 5 возбуждения,расположенные на диаметрально установленных статорах 3, подключены к выходу генератора 7 опорного синусоидального напряжения.

Любые осевые смещения втулки 2 относительно указанного (фиг.З) положения, вызванные, например, неточностями сборки, приводят к появлению на выходе остаточного, не зависящего от угла поворота cL вала, напряжения.

Для устранения влияния осевых смещений ротора относительно оси симметрии статора 3 на внешней цилиндричес- .кой поверхности втулки 2 выполнены симметрично относительно центра симметрии кольцевые канавки.

Выполнение соотношения (1) гарантирует полное перекрытие торцовой поверхности данного стержня статора 3 находящейся под ним части внешней цилиндрической поверхности втулки 2 при всех угловых положениях ротора.

Для компенсации влияния эксцентриситета в преобразователь введен дополнительно второй статор с обмотками, конструктивно идентичный первому, и устанавливаемый под углом 180° к первому статору 3, причем обмотки второго статора включаются последовательно с обмотками первого статора 3 (фиг.З). В этом случае увеличение радиальных зазоров под одним статором 3, ведущее к уменьшению сигнала на его выходной обмотке, компенсируется увеличением сигнала на выходной обмотке второго статора 3, расположенного диаметрально противоположно первому статору 3, за счёт снижения величины радиального воздушного зазора под его стержнями, так как выходные обмотки обоих статоров соединены последовательно. Выходной сигнал, сни- маемьй с диаметральной пары статоров 3, имеет вид:

si

ВТ

(1+2

Ч Те

к Sino U)i

(2)

где We

W

В

Вт

U)

t

число витков секции обмотки число витков обмотки возбуждения;

ЭДС возбуждения; частота сети;

время.

Преобразователь работает следующи образом.

При изменении угла поворота d изменяется соотношение частей общего магнитного потока возбуждения, созданного током питания каждой обмотк 5 возбуждения, замыкающихся через боковые стержни каждого статора 3 и ферромагнитную втулку 2, за счет изм нения магнитных проводимостей радиальных воздушных зазоров под стержнями каждого статора 3 в функции взаимного углового положения статоров 3 и роторной втулки 2. Соответственно, возникает модуляция амплитуды наводимой ЭДС в секциях 6 выходной обмотки каждого статора 3 в зависимости от угла поворота d , при зтом закон модуляции имеет синусоидальный характер, а выходной сигнал преобразовате- теля имеет вид, соответствующий выражению (2) .

Фо.рмула изобретения

1, Бесконтактный преобразователь угла поворота с сосредоточенными обмотками, содержащий генератор опорного синусоидального напряжения, ротор, установленный на валу, с плоскими торцовыми поверхностями и первый статор, выполненный в виде Ш-образного магни0 топровода, на среднем стержне которого расположена сосредоточенная обмотка возбуждения, а на двух крайних стержнях размещены две одинаковые по намоточным данным секции выходной об5 мотки, включенные последовательно- встречно, отличающийся тем, что, с целью расширения углового диапазона и уменьшения реактивного момента, ротор выполнен в виде ферро0 магнитной втулки, жестко закрепленной на валу соосно с валом, причем торцовые плоские поверхности втулки параллельны и выполнены с наклоном относительно продольной оси втул25 ки, а стержни статора аксиально сме5

о

о

щены друг относительно друга.

2.Преобразователь по п.1, о т - личающийся- тем, что, с целью устранения влияния осевых оме щений ротора относительно оси симметрии статора на выходной сигнал, на внешней цилиндрической поверхности втулки выполнены симметрично относительно среднего стержня статора две кольцевые канавки, ширина Каждого стержня первого статора вдоль оси больше, чем максимальная длина образующей находящейся под данным стержнем части внешней цилиндрической поверхности втулки.

3.Преобразователь по пп. 1 и 2, отличающийся тем, что, с целью компенсации влияния эксцентриситета на выходной сигнал , введен дос полнительно второй статор с обмотками, конструктивно идентичный первому и установленный под углом 180° к первому статору, причем выходная обмотка второго статора соединена последовательно с выходной обмоткой первого статора, а обмотка возбуждения второго статора подключена к выходу генератора опорного синусоидального напряжения.

0

Изобретение относится к области электротехники .и предназначено для преобразования угла поворота в эл. напряжение. Целью изобретения является расширение Диапазона одноот- счетного синусного преобразования угла поворота и уменьшение реактивного момента. Преобразователь содержит ротор, выполненный в виде жестко закрепленной на немагнитном валу 1 ферромагнитной втулки 2. Торцовые плоские поверхности втулки 2 параллельны и выполнены под углом от,носительно продольной оси. Два идентичных по конструкции статора 3, каждый из которых выполнен в виде Ш- образного магнитопровода, смещены между собой на 180°. Магнитопроводы установлены в немагнитном корпусе 4. На среднем стержне каждого статора 3 расположена сосредоточенная обмотка возбуждения 5, а на крайних стержнях размещены одинаковые по намоточным данным секции выходной об- мотки 6. Обмотки возбуждения подключены к генератору опорного синуfat, 1

е

вш

Редактор В. Петраш

fe д

Составитель Б, Комаров Техред М.Ходанич

Заказ 3494/54 . Тираж 659Подписное

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, 4Корректор Л. Бескид