Индукционный преобразователь угла Советский патент 1992 года по МПК H02K24/00 

бителям необходимы ДВТ с диаметром внутреннего отверстия более 100 мм. Результатом выполнения этих требований является увеличение диаметров ярма внешнего и внутреннего магнитопроводов.

В этом случае при проведении магнитного потока через ярмо происходит его существенное ослабление вследствие увеличения падения МДС и усиливающегося влияния вихревых токов. Этот эффект особенно становится заметным в случае нешихтованного магнитопровода, наиболее часто применяемого для конструкции ДВТ с большим внутренним отверстием ротора. Снижение индукции в воздушном зазоре наиболее сильно проявляется в середине полюса, что нарушает синусный закон распределения индукции по расточке и в конечном итоге приводит к увеличению погрешности ППУ.

Цель изобретения - повышение точности преобразования угловых перемещений ДВТ с большим внутренним отверстием за счет создания синусоидального распределения магнитного потока в воздушном зазоре при укладке синусоидально распределенной обмотки возбуждения.

Указанная цель достигается тем, что как статор, так и ротор с обеих торцовых поверхностей снабжены дополнительными кольцевыми магнитопроводами (КМ) Г-об- разного сечения, с внутренними и наружными диаметрами, равными диаметрам соответствующих цилиндрических магнитопроводов статора или ротора. При этом должны быть выполнены следующие условия: толщина КМ должна быть меньшей толщины ярма цилиндрического магнитопровода, но большей воздушного зазора между КМ статора и ротора; расстояние между внутренней торцовой поверхностью КМ и лобовыми частями обмотки должно быть меньше высоты лобовых частей обмоток.

На фиг. 1-3 изображены конструктивные схемы ДВТ и результаты экспериментальных исследований, где 1 - катушка обмотки возбуждения; 2 - силовые линии магнитного потока, замыкающиеся по ярму; 3 - цилиндрический магнитопррвод статора; 4 - цилиндрический магнитопровод ротора; 5 - силовые линии магнитного потока, замыкающиеся в зоне лобовых вылетов; 6 - дополнительный кольцевой магнитопровод статора; 7-дополнительный кольцевой магнитопровод ротора.

Устройство работает следующим образом.

Магнитный поток любой отдельно взятой катушки 1 обмотки возбуждения можно представить состоящим из 2 составляющих:

магнитный поток 2, силовые линии которого замыкаются через ярмо магнитопровода статора 3, магнитопровода ротора 4, и магнитный поток 5, силовые линии которого

замыкаются в зоне лобовых вылетов.

Первую составляющую магнитного потока катушки (обмотки возбуждения) называют рабочим потоком Ф, а вторую - потоком рассеяния Ф.

В предлагаемой конструкции ДВТ (фиг. 1), благодаря установке КМ статора 6 и ротора 7 магнитный поток рассеяния, охватывающий лобовые вылеты, замыкается через основной воздушный зазор, т.е. суммируется с рабочим потоком .

Предлагаемая конструкция ДВТ наиболее эффективна в применении к ДВТ с си- нусно распределенными концентрическими обмотками при внутреннем диаметре радиального отверстия более 100 мм и применении нешихтованных магнитопроводов.

Из фиг. 3 приведены расчетные и экспериментальные зависимости, показывающие распределение индукции в рабочем

воздушном зазоре по его длине Bj,; f(l$), где 1 - расчетная зависимость ВЈ f(lp), полученная для идеализированного ДВТ при условии отсутствия размагничивающего действия вихревых токов (наличие

потока рассеяния фЈ при расчете учитывается); 2 - экспериментальная зависимость В$э f(l), полученная для ДВТ без КМ (см. конструктивную схему фиг. 2); 3 - экспериментальная зависимость ВЈэк f(lЈ ). полученная для ДВТ с КМ (см. конструктивную схему фиг. 3).

Расчетные и экспериментальные зависимости получены для частоты питания 4000 Гц.

Сравнение зависимостей 1 и 2 подтверждает, что в ДВТ без КМ (фиг. 2) происходит не только ослабление магнитного потока (индукции в воздушном зазоре В5 ), но и нарушение синусного закона распределения индукции из-за размагничивающего действия вихревых токов, наиболее сильно проявляющееся в середине полюсного деления.

Сравнение зависимости 3 с зависимостями 1 и 2 показывает, что установка КМ приводит как к усилению рабочего потока (индукции ВЈ ), так и к улучшению формы кривой распределения индукции в рабочем зазоре и приближению к синусному закону.

Сохранение синусоидальности распределения магнитного поля в воздушном зазоре объясняется следующим.

Рабочий магнитный поток, соответствующий центральной силовой линии, созданный концентрической обмоткой и проходящий через центр полюсного деления ДВТ, ослабляется в большей степени, чем магнитные потоки, проходящие ближе к краям полюсного деления.

При введении КМ (конструктивная схема фиг. 2) магнитная линия потока лобовых частей сцепляется с наибольшим числом витков выходной обмотки в центре полюса, т.е. именно здесь происходит наибольшее усиление магнитного потока.

Таким образом, в процентном отношении именно в этой области происходит наибольшее усиление рабочего магнитного потока, что приводит к возвращению синусного закона распределения индукции в воздушном зазоре, что повышает точность преобразования угловых перемещений,

Для испытаний предлагаемой конструк- ции применяется двухполюсный ВТ с нешихтованным магнитопроводом из сплава ЗбКНМ. На статоре и роторе устанавливается КМ Г-образного сечения из того же сплава.

В результате проведения испытаний установлено, что погрешность передачи угла при установке КМ уменьшается в 4 раза (20

угл.мин - без установки КМ, 5 угл.мин - после их установки).

Ф о р м у л а и з о б р е т е н и я Индукционный преобразователь угла, содержащий цилиндрические магнитопро- воды ротора и статора с пазами, в которых расположены синусоидально распределенные обмотки возбуждения и выходные обмотки, о тличающийся тем, что, с целью повышения точности преобразования, он снабжен дополнительными кольцевыми магнитопроводами Г-образного сечения, установленными на обеих торцовых поверхностях цилиндрических магнитопроводов статора и ротора и охватывающими лобовые части обмоток, при этом внутренние и внешние диаметры соответствующих кольцевых и цилиндрических магнитопроводов статора и ротора равны между собой, толщина кольцевого магнитопровода выбрана меньше толщины ярма цилиндрического магнито- провода, но больше зазора между кольцевыми магнитопроводами статора и ротора, а расстояние между внутренней торцовой поверхностью кольцевого магнитопровода и лобовыми частями обмотки выполнено меньше высоты лобовых частей обмоток.

Т Ю 2ьйбр,Вбэ Вбек

5- Ч

з- г1Фиг.2

Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения -повышение точности преобразования. Индукционный преобраИзобретение относится к информационной измерительной технике, а именно к преобразователям углового положения вала в электрический сигнал типа вращающихся трансформаторов (ВТ), используемых в качестве первичных поеобразователей угла (ППУ) в системах преобразования угол - параметр - код. Широкое распространение в качестве преобразователей, используемых в каналах грубого отсчета, получили двухполюсные плоские вращающиеся трансформаторы (ДВТ) с распределенными обмотками с одинаковым числом витков в катушках обмотки возбуждения и выходных обмоток. Недостатком этих ДВТ является невысокая точность преобразования из-за нализователь угла содержит цилиндрические магнитопроводы ротора и статора с пазами, в которых расположены синусоидально распределенные обмотки возбуждения и выходные обмотки. На обеих торцовых поверхностях цилиндрических магнитопро- водов статора и ротора установлены дополнительные кольцевые магнитопроводы Г-образного сечения, они охватывают лобовые части обмоток. При этом диаметры кольцевых и цилиндрических магнитопроводов равны между собой, а толщина кольцевого магнитопровода выбрана меньше толщины ярма цилиндрического магнитопровода, но больше зазора между кольцевыми магнито- проводами. Расстояние между внутренней торцовой поверхностью кольцевого магнитопровода и лобовыми частями обмотки выполнено меньше высоты лобовых частей обмоток. 3 ил. чия пространственных гармоник в кривой распределения индукции магнитного поля по расточке воздушного зазора. Известна конструкция ДВТ, где для увеличения точности преобразования применены синусоидально распределенные концентрические обмотки. Благодаря синусоидально распределенному полю в воздушном зазоре эти ДВТ слабо чувствительны к гармоникам поля, являющимся следствием нелинейности кривой намагничивания и наличия технологических погрешностей. В связи с расширением области применения систем преобразования угол - параметр - код (в частности использование в астрономических приборах и системах управления космическими аппаратами) потре« Ё b 45 W О