Многоканальный бесконтактный токосъемник для вращающихся магнитных головок Советский патент 1991 года по МПК H01R39/64 

Изобретение относится к электротехнике, а именно к устройствам передачи электрических сигналов посредством многоканальных бесконтактных токосъемни- ков,

Цель изобретения - уменьшение потерь при передаче сигналов путем выравнивания электромагнитных характеристик каналов.

На фиг.1 изображен один из магнито- проводов токосъемника; на фиг.2 - то же, разрез; на фиг.З - вид сбоку на токосъемник.

Многоканальный бесконтактный токосъемник состоит из статорного 1 (фиг.1) и роторного (не изображен) магнитопрово- дое, между которыми имеется воздушный зазор. Оба магнитопровода обращены друг к другу равными по площади торцовыми поверхностями.

В токосъемнике между обмотками и ферритовыми магнитопроводами закреплены диэлектрические прокладки 2, выполненные в виде дисков, например, из полиамида. В статорном 1 магнитопроводе на диэлектрической прокладке 2 (фиг.З) закреплены сигнальные обмотки 3-6. состоящие из равного числа витков, выполненных из плоских проводников 7 (фиг.2).

Расстояние t между витками в каждой сигнальной обмотке 3-6 выбрано пропорциональным среднему диаметру dcp данной обмотки. Т.е. в сигнальных обмотках меньшего диаметра расстояние между витками меньше, чем в сигнальных обмотках большего диаметра. Минимальное расстояние между витками в обмотке 3 с наименьшим средним диаметром обусловлено технологическими возможностями.

Между сигнальными обмотками 3-6 расположены экранирующие обмотки 8-10 (фиг.1), состоящие из короткозамкнутых плоских проводников 11 (фиг.2), Экранирующие обмотки 8-10 разделяют между собой информационные каналы.

Приведенный на фиг.1 токосъемник содержит четыре информационных канала.

Первый канал заключен между внутренним диаметром магнитопровода 1 и экранирующей обмоткой 8 и содержит сигнальную обмотку 3, средний диаметр которой dcp,.

Второй информационный канал заключен между экранирующими обмотками 8,9 и содержит сигнальную обмотку 4, средний диаметр которой равен dcptТретий информационный канал заключен между экранирующими обмотками 9,10 и содержит сигнальную обмотку 5 со средним диаметром аср.

Четвертый информационный канал заключен между экранирующей обмоткой 10 и наружным диаметром магнитопровода, между которыми расположена сигнальная обмотка 6 со средним диаметром dcp4.

Площади поверхностей информационных каналов выбраны из соотношения

SN SM

dcpM In depM dcpm in dcpN

где dcp.N.M средний диаметр сигнальной обмотки соответственно N-ro и М-го кана лов;

SN.M площадь поверхности магнитопоовода соответственно N-ro и М-го кана- . эв.

Возможны два режима работы токосъемника - запись и воспроизведемте.

В режиме Запись через сигнальные

обмотки 3-6 статора (фиг.1) протекают сигнальные токи, генерирующие электромагнитные поля, которые концетрируются в магнитопроводах из феррита. Возникшие

поля, охватывая сигнальные обмотки ротора, замыкаются через воздушный зазор между двумя магнитопроводами. В результате в обмотках ротора возникают наведенные токи.

При этом в короткозамкнутых экранирующих обмотках 8-10 возникают противо- ЭДС. препятствующие распространению электромагнитных полей сигнальных обмоток 3-6 и прониканию сигналов в соседние

информационные каналы.

В том случае, когда число витков сигнальных обмоток ротора и статора равно, наведенные токи равны сигнальным токам статора и сигнал передается без изменения.

Если же число витков в сигнальных обмотках ротора больше или меньше, чем в сигнальных обмотках статора 3-6, то наведенные токи соответственно больше или меньше, чем сигнальные токи статора,

т е происходит трансформация сигнала При этом отношение витков обмоток 3-6 статора и ротора определяет коэффициент трансформации токосъемника.

Потери при передаче электромагнитного поля в токосъемнике (т.е. потери по мощности) определяются коэффициентом связи и оцениваются величиной потерь. Отношение напряжения на выходе и входе токосъемника в системе с воздушным зазором и

без зазора определяет потери по напряжению (мощности).

Благодаря выполнению в предлагаемом токосъемнике всех сигнальных обмоток 3-6 с равным числом витков коэффициенты

трансформации передаваемого сигнала могут принимать различные значения, при этом для всех информационных каналов они равны между собой

Локальные поля отдельных проводни- ков, замыкающиеся в объеме с магнитной проницаемостью и , являются частью интегрального миля обмотки, замыкающегося через ферритовые магнитопроводы ().

Являясь источником локальных электромагнитных полей, соседние проводники воздействуют друг на друга. Взаимовлияние полей проводников становится меньше при увеличении расстояния между ними и наоборот

Вследствие того, что индуктивность обмотки зависит от длины проводника, с увеличением среднего диаметра сигнальных обмоток индуктивность возрастает.

Благодаря изменению расстояния между проводниками 7 в сигнальных обмотках 3-6 регулируется взаимовлияние проводников, так как доля локального потока в вокруг каждого проводника 7 относительно доли интегрального потока всей обмотки. При увеличен-ии расстояния между проводниками 7 взаимовлияние полей витков уменьшается и индуктивность всей обмотки уменьшается.

Однако при значительном увеличении расе гояния между проводниками 7 возникает разность между коэффициентами связи каналов и большие потери

Блаюдаря тому, что расстояние между проводниками 7 выбрано пропорциональным среднему диаметру сигнальных обмоток 3-6. а площади поверхностей млгнитопроводов взаимодействующих каналов определяются указанным соотно- шением, в токосъемнике удается вырав- нягь индуктивности при сохранении равенства оптимальных значений коэффициентов связи между каналами и обеспечении минимальных потерь при передаче сигналов.

Таким образом, получен механизм регулировки индуктивностей сигнальных обмоток 3-6, позволяющий с большой точностью выравнивать индуктивности обмоток во всех информационных каналах при условии сохранения равным числа витков в каждой обмотке

В таблице приведены основные характеристики токосъемника полученные в ре- зультате испытания опытного образца со следующими параметрами: число витков в сигнальной обмотке ротора 3, статора 4,

dcp,, 28,5 мм; dcpz.5 26,0 мм; 22,5 мм; dcp 18,6 мм; 0,15 мм; t2 0,14 мм; 0,12 мм; 14 0,10 мм; Si 95,5 мм2; $2 84,7 мм2; 5з 70,1 мм2, S/j 54,7 мм2.

Видно, что использование изобретения обеспечивает уменьшение колебания значений индуктивности до 2,5% при коэффициенте трансформации, равном во асех каналах и при колебаниях коэффициента связи менее 1 %. В то время, как в прототипе колебания значений индуктивности доходят до 30% при постоянном коэффициенте трансформации, равном 1, сравнение уровня потерь показывает, что в предлагаемом решении удалось снизить потери на 0,25- 0,65 дБ, обеспечив оптимальные условия согласования.

Таким образом, в предлагаемом многоканальном бесконтактном токосъемнике обеспечивается с большой точностью выравнивание индуктивностей, коэффициентов связи и трансформации сигнала во всех информационных каналах, что позволяет снизить потери при передаче сигналов,

Формула изобретения Многоканальный бесконтактный токосъемник для вращающихся магнитных головок, содержащий соосно установленные статорный и роторный магнитопроводы с сигнальными обмотками, образующими информационные каналы, и экранирующими обмотками, состоящими из короткозамкну- тых плоских проводников и размещенными между сигнальными обмотками, при этом указанные обмотки расположены на обращенных одна к другой торцовых поверхностях магнитопроводов, отличающий- с я тем, что, с целью уменьшения потерь при передаче сигналов путем выравнивания электромагнитных характеристик каналов, сигнальные обмотки всех каналов выполнены с одинаковым числом витков, а расстояние между витками в каждой из сигнальных обмоток пропорционально среднему диаметру указанных обмоток, при этом площади поверхностей сигнальных обмоток каналов N и М связаны с их средними диаметрами зависимостью

SN dCpM In dCpM

SlVIdcpN n dcpN

где SN и SM площади поверхностей сигнальных обмоток каналов N и М;

dcpN, dCpM - средние диаметры указанных обмоток.

Жииф. намял

11

фиг.Э

Изобретение относится к электротехнике Цель изобретения - уменьшение потерь при передаче сигналов путем выравнивания электромагнитных характеристик каналов Многоканальный бесконтактный токосъемник для вращающихся магнитных головок состоит из соосно расположенных статорд ного и роторного магнитопроводов На отраженных друг от друга торцовых поверхно- стях магнитопроводов расположены сигнальные обмотки 3,4 и расположенные между ними экранирующие обмотки 8910 Экранирующие обмотки 8,9,10 выполнена из короткозамкнутых плоских проводников Сигнальные обмотки 3 и 4 всех каналов выполнены с одинаковым числом витков Рас стояние между витками 7 в каждой из сигнальных обмоток 3,4 выбрано пропорциональным среднему диаметру указанных обмоток Площади поверхностей сигнальных обмоток 3 и 4 каналов связаны с их средними диаметрами зависимостью приведенной в описании Выравнивание индуктивностей, коэффициентов связи и трансформации во всех каналах способствует уменьшению потерь при передаче сигналов 3 ил. +Л 10.лЬ & (Л С О 00 Јь 00 CJ