Электромагнитный измерительный механизм Советский патент 1988 года по МПК G01R5/14 

Изобретение относится к измерк- те:ггьной технике и может использовано в щитовых электроизмеритель-- ных приборах электромагнитной сие- темы с малыми габаритами высокой чувствительностью и точностью

Цель изобретения - повызиенрте чувствительности мехак-кзма за счет увеличения угла раств1:;рз, шкалы при одновременном сни5Е«ени:и габаритов

На фиг г. 1 схематично изображен предлагаемьш из -1ерите.иьньш механизм, вид сверху на фиг., 2 - то же вил, спереди с центральньпм разрезом; на фиг о 3 - участок верхнего плоского основания при зафорновке спирали в немагнитный диск,

Электромагнитный измерительньш механизм содержит замкнутьгй магнито- провод, вьтолненный в внце полого цилиндра и плоских основанкй 2 и 3 из магнитомягкого материала, каркасную цилиндрическзло катушку 4 с. измерительной обмоткой 5,; которая раз- мещена концентрично внутри полого цилиндра 1 магиитопронода к ус тановлена на нинснем основании 3 магните-- провода; образуя с верхнш- основанке 2 щелевой возд тшньй зазор 6„ Верх- нее основание 2 магнитопровода вы- поянеко в виде витой архимедовой- спиралиг внешний конец 7 которой отогнут нарз жу в плоскости спирали и Соединен (пршзарен) с внутренней поверхностью цилиндра I магнитопро- вода В щелевом зазоре 6 параллельно торцам катушки 4 и основаним 2 маг-- нитопровода размещен ферромагнитный элемент 8, вьтолненный з виде секто- ра, с радиусом R, меньпим внутреннег радиуса цилиндра магнитопровода но большим максимального радиуса г внешнего витка спирали основакия 2„ Ферромагнитный эленент 8 закреплен консольно своей центральной частью на установленной в керновых опорах 9 поворотной оси 30 так, что при обесточенной измерительной обмотке 5 он смещен от отогнутого внешнего конца 7 спирали до устранения их перекрытия в параллельной оси 10 плоскости в сторону раскручивания спирали на угол oi. О (фиго I )- Поворотная ось 10 установлена в керновых опорах 9 с помощью моментных спиральных пру-- жин i 1 J на ней т :реплен также стрелочный утсазатель 12, Для ут еличйник жесткости несущей констр кцки нитал

архимедова спираль заформована в диск 13 из немагнитного материала например, из пресс-материала, закрепленного (прш леенного) по торцовой поверхности полого цилиндра i магнитопровода в его верхней части.

Электромагнитный измерительный механизм работает следующим образом

При подаче в измерительную обмотку 5 .катушки 4 измеряемого тока магнитный поток катушки 4 проходит перпендикулярно ее верхнему торцу чере щелевой возд -дпный зааор 6 и замыкается через спираль основания 2; полый цилиндр 1 и нижнее основание 3 магнитопрозода на ншкний торец катуки 4, Т&к как перемеш.ение ферромагнитного элемента 8 происходит в рабочем зазоре 65 силовые линии магнитного поля катушки 4 пронизьгоают элемент 8 перпендикулярно его плоское ти„ При этом магнитное поле стремится замкнуться на цилиндр I через наиболее близко расположенньй виток спирали основания 2/ а ферромагнитный элемент 3 стремится-повернуться в положение,, при котором макси1-1аль- ное количество силовых линий магнитного потока замыкается через него, или в положение, при котором площад витков спирали основания 2, которую iOH перекрьшает. возможно больше, IB начальном положении, т.е. при Обесточенной измерительной обмотке, элемент 8 сг-гещеп правее (фиг, 1) отогнутого конца 7 спирали на некоторое расстояние. Так как спираль основания 2 раскр 1ивается по часовой стрелке (фиг, ) „ т,е, в этом направлении увеличивается диаметр ее витковJ в том числе и внешнего витка, то ферромагнитный элемент 8 стремится повернуться по часовой стрелке до тех пор. пока момент создаваемый пружинами 11j ке уравновесит вращаюпдн момент. Так будет до тех пор, пока элемент 8 вместе с осьи iO не сделает практически полны оборот, т.е. не подой,тет к отогнутому концу 7 спирали с другой его стороны Для того, чтобы элемент 8 довернулся до этого положенияf необ- ходш-Юа чтобы его радиус был больше радиуса спирали основания 2, Да - лее отогнутого конца 7 элемент 8 не поворачивается при увеличении то- KHj так как после прохо/адения км

отогнутого комца 7 площадь перекрытия начинает у:-1еньшаться.

В начальном, нулевом положении элемента 8 при обесточенной измерительной обмотке 5 необходимо отвести его от отогнутого конца 7 спирали до устранения их перекрытия в вертикальной, параллельной оси 10 плоскости, ибо в противном случае элемент 8 из начального положения может начать поворачиваться против часовой стрелки. Кроме того, чтобы силовые линии магнитного поля замыкались через рабочий зазор 6 на спираль основания 2, а не на цилиндр 1 через боковой зазор между катупжой Д и цилиндром 1, этот боковой зазор должен быть больше рабочего зазора 6, В случае заформовки спирали основания 2 в немагнитный диск 13 принцип работы естественно не изменяется, но увеличивается жесткость верхнего основания, В конструкции со спиралью, не заформованной в немагнитный диск 13, крепление спирали консольно, она укреплена на цилиндре магнитопровода только отогнутым концом 7, Весь магнитопровод, в том числе и архимедова спираль основания 2 вьшолнены из магнитомягкого материала, например, из пермаллоя. Архимедова спираль может быть вьшолнеиа из пермаллоевой проволоки на автоматах для навивки спиральных пружин.

Предлагаемая конструкция измерительного механизма отличается простотой, высокой технологичностью изготовления деталей и сборки. Угол раствора шкалы практически равен ЗбО, что позволяет повысить чувствительность. Конструкция имеет компактную форму и плоскую конфигурацию с диаметром около 50 мм и высотой в пределах 25 мм. К изготовлению измерительного механизма не предъявляется никаких требований по точности.

Формула изобре-тения

I . Электромагнитный измерительный механизм, содержащий катушку с измерительной обмоткой, моментные пружины, замкнутый магнитопровод и подвижный ферромагнитный элемент в виде сектора, размещенный на поворотной оси, расположенной в опорах, отличающийся тем, что, с

5 цельй повышения чувствительности и снижения габаритов, магнитопровод выполнен в виде полого цилиндра с основаниями, катушка выполнена цилиндрической и размещена соосно с

0 поворотной осью и внутри магнитопровода на его нижнем основании, при этом ферромагнитный элемент расположен между катушкой и верхним основанием магнитопровода, которое выпол5 вено в виде архимедовой спирали,

внешний конец которой выполнен Г-об- разным и соединен с боковой поверхностью магнитопровода, а радиус R сектора ферромагнитного элемента и

0 угол ft между внешним концом архимедовой спирали и ближайшим к нему радиусом сектора ферромагнитного элемента в направлении раскручивания архимедовой спирали выбирают из соотношений

R г и ОС О,

где г - максимальный радиус архимедовой спирали верхнего осно- вания магнитопровода.

2. Механизм по п. 1, отличающийся тем, что архимедова спираль верхнего основания магнитопровода размещена в немагнитном диске.

Изобретение может быть использовано в щитовых электроизмерительных приборах электромагнитной системы с малыми габаритами, высокой чувствительностью и точностью. Электромагнитный измерительный механизм содержит замкнутый магнитопровод (МП) в .виде полого цилиндра 1 с верхним и нижним основаниями 2,3 из магнитомягко- го материала, цилиндрическую катушку 4 с измерительной обмоткой, размещенную соосно с поворотной осью и внутри полого цилиндра 1 на его нижнем основании 3. Верхнее основание 2 выполнено в виде архимедовой спирали (АС), внешний конец которого имеет Г-образную форму и соединен с боковой поверхностью замкнутого МП, а радиус R сектора ферромагнитного элемента 8 и угол об между внешним концом АС и ближайшим к нему радиусом сектора ферромагнитного элемента 8 в направлении раскручивания АС выбирают из соотношений , oi О, где г - максимальный радиус АС верхнего основания 2, Электромагнитный измерительный механизм высокочувствителен за счет увеличения угла раствора шкалы 9 при одновременном снижении габаритов, 1 3.п, ф-лы, 3 ил. „ / S Л