БЕСКОНТАКТНОЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОСТОЯННОГО ТОКАУСТРОЙСТВО Советский патент 1968 года по МПК G01P3/44 G01B7/30 

в области автоматизации производственными процессами известны бесконтактные электромагнитные устройства постоянного тока, состоящие из встраиваемого в изделие внутреннего статора, выполненного в виде восьмиполюсного магнитопровода с обмотками возбуждения и измерительными обмотками, и внешнего ротора в виде немагнитного стакана с четырьмя отдельными полюсами.

Предлагаемое устройство отличается от известных тем, что в нем каждый полюс ротора расположен над тремя полюсами статора, на двух из которых расположены катушки возбуждения и на одном - измерительная обмотка, а в качестве немагнитного материала стакана ротора применен электропроводный материал с низким удельным электрическим сопротивлением.

Такое выполнение устройства позволяет получить в ограниченном диапазоне углов поворота одновременно электрический сигнал, пропорциональный угловой скорости, момент, пропорциональный углу поворота, и момент, пропорциональный угловой скорости.

На фиг. 1 представлена конструктивная схема описываемого устройства; на фиг. 2 - электрическая схема соединения обмоток.

катушку 3 возбуждения, немагнитный стакан ротора 4 и полюс 5 ротора.

Устройство состоит из отдельных статора и ротора, закренляемых в изделии (встраиваемая конструкция).

Статор представляет собой магнитопровод / из горячекатанной электротехнической стали с восемью явно выраженными полюсами. На полюсах магнитопровода помеш,ены четыре катушки 3 возбуждения.

На четырех других полюсах, в промежутке между полюсами с катушками 3 возбуждения, помещаются четыре измерительные катушки 2 (катушки 2 и 3 изолированы относительно магнитопровода 1 и пропитаны электроизоляционным лаком): концы обмоток выведены гибкими проводами.

Ротор 4 нредставляет собой немагнитный стакан, в котором помещены четыре полюса 5 из горячекатанной электротехнической стали.

Четыре катушки 3 возбуждения соединены между собой и образуют обмотку возбул-сдения воз - запитываемую постоянным током. Четыре измерительные катушки 2 образуют измерительную обмотку 117„зм , слулсащую для получения электрического сигнала постоянного тока.

При питании обмотки возбуждения постоянным током в полюсах статора с катушками возбуждения создаются магнитные потоки, замыкающиеся через ротор 4 в полюсах статора с измерительными катушками 2. В каж.дом полюсе статора с измерительпымн катушками 2 проходят таким образом два противоположно направленных магнитных потока возбуждения, т. е. в них проходит разность магнитных потоков. При неподвижном роторе 4 эта разность магнитных потоков постоянна (иа измерительной обмотке электрический сигнал отсутствует). При вращении ротора 4 с постоянной угловой скоростью в рабочем диапазоне эта разность магнитных потоков в полюсах статора с измерительными катушками 2 изменяется со скоростью, прямо пропорциональной угловой скорости ротора 4. На измерительной обмотке возникает электродвижущая сила, величина которой прямо пропорциональна скорости изменения этой разности магнитных потоков, т. е. прямо пропорциональна угловой скорости ротора 4.

Величина выходного напряжения на сопротивлении пагрузки определяется следующим выражением:

8U Wi У О г

и - . Р - + .

вых - -la - „

1 1/ - h

или

,, I at

где

8f/i . IFi и/г G 7-ТТ

k -«- c

Одновременно в онисываемом устройстве за счет изменения магнитной энергии в воздушиом зазоре, созданной токами в обмотках возбул дения и измерительной обмотке, и зависящей от углового полол епия и от угловой скорости ротора 4, на ротор 4 действует электромагнитный момент, величина которого также зависит от углового положения ротора 4 и от его угловой скорости.

С целью повышения момента, зависящего от углового положения ротора при обеспечении высокой крутизны электрического сигнала полюс 5, ротора 4 пеобходимо располагать над тремя полюсами статора таким образом, чтобы над ним находились одновременно два полюса статора с катушками возбуждения.

В этом случае величина момента определяется выражением:

Kn

НО так как

TO

d-f

32 f/i2 w . . G

i+ty dt

- -

K, (K +

(/i . 11/7 . G - cp

i -f

,

или dt

15 где

32 f/i21 Wi- О 2 . r2 1 + -J

Л

1 (Kn + K,)

(IiW) G-.

i +

улах:

напряжение постоянного тока, приложепное к облютке возбуждения;

ток в обмотке возбуждения; ток в измерительной обмотке; числа витков обмоток возбуждения и измерительной; сопротивления обмоток возбуждения и измерительной; сопротивление нагрузки;

удельная проводимость воздушного зазора между статором и ротором, где:

b -толщина полюса статора;

б - величина воздушного зазора;

,110 - магнитная проницаемость воздуха;

TI -длина дуги полюса статора.

т ti - а, где:

а - расстояние между соседними полюсами ротора по дуге;

г -радиус ротора;

Ф - угол поворота ротора. Как видно из приведенных формул предложенное электромагнитное устройство может выдавать сигнал постоянного тока, пропорциональный угловой скорости вращения ротора и одновременно создавать моменты, пропорциональные и противоположно направленные углу поворота ротора 4 и угловой скорости вращения ротора.

Материал стакана ротора 4 может быть выполнен из любого немагнитного материала. Однако для увеличения момента, пропорционального угловой скорости вращения ротора 4 за счет вихревых токов, возникающих из-за изменения магнитных потоков в полюсах ротора 4, зависящих от скорости и создающих дополнительный момент, пропорциональный угловой скорости ротора 4, путем взаимодействия с магнитным полем воздушного зазора.

созданным обмотками возбуждения, необходим электронроводный материал с небольшим удельным электрическим сопротивлением, в частности, дюралюминий.

Предмет изобретения

Бесконтактное электромагнитное устройство постоянного тока, состоящее из встраиваемого в изделие внутреннего статора, выполненного в виде восьмиполюсного магнитонровода с обмотками возбуждения и из.дгерительными обмотками, и внешнего ротора в виде немагнитного стакана с четьшьмя отдельными полюсамн, отличающееся тем, что, с целью получения в ограниченном диапазоне углов поворота одновременно электрического сигнала, пропорционального угловой скорости, момента, пропорционального углу поворота, и момента, пропорционального угловой скорости, в нем каждый полюс ротора расположен над тремя полюсамп статора, на двух из которых расположены катушки возбуждения и на одном - измерительная обмотка, а в качестве немагнитного материала стакана ротора применен электропроводный материал с низким удельным электрическим сопротивление: 1.

иг.1

0 WSff3.

иг 2