ДАТЧИК УГЛА Советский патент 1971 года по МПК G01C19/04 

Изобретение относится к области приборов контроля и может быть использовано при создании гироскопических датчиков угла.

Недостатком существующих датчиков является действие реактивного момента на ротор, при повороте последнего из симметричного относительно статора положения. Это приводит к снижению точности работы гироскопа, а в некоторых случаях полностью исключает возможность применения датчиков этого типа несмотря на их высокие параметрические показатели.

Описываемый датчик угла отличается от известных тем, что в нем ротор выполнен в виде кольца, наружный диаметр которого равен расстоянию между внутренними гранями крайних сердечников статора, а внутренний диаметр равен или меньше расстояния между серединами средних сердечников.

Указанные отличия позволяют уменьщить реактивный момент, действующий на ротор.

На фиг. 1 и 2 изображены варианты схем предлагаемого датчика угла.

Датчик угла состоит из ротора и статора, механически не связанных между собой. Статор представляет собой четырехпалый магнитопровод 1, все сердечники которого расположены в ОДНОЙ плоскости. Торцевые поверхности сердечников обработаны так, что представляют собой части единой цилиндрической поверхности. Средние сердечники магнитопровода статора охватываются обмоткой возбуждения 2 датчика. Выходная обмотка состоит из двух последовательно встречно включенных катушек 3 с равным числом витков.

Каждая катушка расположена на одном из крайних сердечников статора. Ротор 4 датчика выполнен в виде кольца, внешний диаметр которого равен расстоянию между внутренними гранями крайних сердечников, а впутренпнй диаметр выполнен таким, что кольцо частично пли полностью перекрывает средние сердечники магнитопровода статора. Основание ротора, обращенное в сторону статора, образует цилиндрическую поверхность. Между ней и цилиндрической поверхностью, по которой расположены торцевые поверхности сердечников статора, образован равномерный воздушный зазор.

При подключении обмотки возбуждения предлагаемого датчика к источнику питания индукцируется магнитный поток возбуждения, проходящий по средним сердечникам в виде двух составляющих Ф и Фг. Каждая из этих составляющих потока возбужедния, проходя через воздушный зазор пад соответствующим средним сердечппком, разделяется па два потока Ф/, Ф, , и Ф/, Фа, каждый из которых направлен к одному из крайних сердечников

статора. Потоки крайних сердечников Фз и Ф,1 представляют собой сумму составляющих потоков средних сердечников, т. е.

+ ФЛ

ф ф, + ф/.

При симметричном выполнении магиитопровода статора и равномерном воздушном зазоре между статором и ротором величины каждого из потоков Фз и Ф: пропорциональны магнитным нроводи.мостям воздушных зазоров над крайними сердечниками статора. Поэтому при совпадении геометрических осей статора и ротора, когда проводимости воздушных зазоров иад крайиими сердечниками равны между собой, также равны потоки в крайних сердечниках Фз и Ф., а следовательно, равны и Э.Д.С., создаваемые в катушках выходной обмотки, расположенных на этих сердечниках. В связи с этим выходная э.д.с. датчика, равная разности э.д.с. крайних катушек, равна нулю.

При угловом смеш,ении ротора из этого положения происходит изменение проводимостей воздушных зазоров над крайними сердечниками и соответствуюш,ее ему перераспределение потока возбуждения. Равные ио величине потоки Фз и Ф.1 индуцируют пропорциональные им э.д.с. в катушках выходной обмотки, что приводит к появлению на выходе датчика э.д.с., нропорциональной углу поворота ротора датчика.

В предлагаемом датчике угла при повороте ротора из среднего иоложения суммарной магнитиой проводимости воздушных зазоров над крайними сердечниками увеличивается. Это приводит к возникновению реактивного момента М% стремяш,егося еше больше повернуть ротор из симметричного положения.

Одновременно с этим иоворотом ротора суммарная магнитиая нроводимость воздушных зазоров над средними сердечниками магнитонровода статора уменьшается. Это приводит к возникновению реактивного момента M-, стремящегося вернуть ротор в симметричное относительно статора положение, которое соответствует максимальной суммарной магнитной проводимости воздушного зазора над средними сердечниками.

Таким образом, при повороте ротора предлагаемого датчика, на него действуют два

противоположно направленных момента М иМ-.

Описываемое выполнение датчика обеспечивает при заданном угле поворота ротора равенство моментов М+ и М- и, следовательно,

приводит к полному исключению действия реактивного момента на ротор датчика при данном угле его поворота. Кроме того, реактивный момент, действующий при других углах поворота ротора, будет значительно меньше,

чем у существующих трехпалых датчиков.

Выходная обмотка предлагаемого датчика может быть также выполнена в виде двух последовательно встречно включенных катушек, одна из которых состоит из двух одинаковых

встречно включенных катущек, расположенных на средних сердечниках, а другая из аналогичных встречно включенных катушек, располол ;енных на крайних сердечниках (см. фиг. 2).

Предмет изобретения

Датчик угла, содержащий ферромагнитный ротор и статор в виде четырехполой плоской магнитной системы, на средних сердечниках

которого расположена обмотка возбуждения, а на крайних - выходная обмотка, состоящая из двух одинаковых встречно-включенных катушек, отличаюш ийся тем, что, с целью уменьшения реактивного момента, в нем ротор вы

полнен в виде кольца, наружный диаметр которого равен расстоянию между внутренними гранями крайних сердечников статора, а внутренний диаметр равен или меньше расстояния между серединами средних сердечников.

I0 Ч.

Вылюд Риг.2