ДАТЧИК УГЛОВЫХ ПЕРЕМЕЩЕНИЙ Советский патент 1972 года по МПК G01D5/20 

Датчик может быть иснользоваи в схемах автоматики и в счетио-решающей технике для преобразования угловых перемещений в электрический сигнал по типу «угол-иапряжеиие, пропорциональное сииусу угла или «угол- фаза.

Известные датчики угловых перемещеинй (электрические машины) аналогичного назначения выполняются на ферромагнитных цилиндрических магнитопроводах с прямоугольными зубцами и распределенной обмоткой.

РТзвестеи многоиолюсный вращающийся трансфо)матор, состоящий из магинтопроводов статора и ротора в виде кольцевых концентрически расположеппых пакетов магпнтопроводов, в котором, с целью повышения точности вос1гроизведения синусоидальной зависимости, коитур каждого зубца, образующий зазор машины, одного из магнптопроводов выполпеи с изменяющимся .

Целью настоящего изобретения является создание устройства, в котором синусоидальная форма выходного иапряжения достигается выполнеиием профильных зубцов одного пз магиитопроводов ротора или статора с одиовременным оптимальньш выбором размеров зубцов ротора и статора по ширине и скосом пакета магнитопровод;а.

мер, ротора; крпвой / показан требуемый точный профиль зубца, а кривой 2-возмол иый приближенный проф15ль; коитур 3 изображает исходный ирофиль прямоугольного зубца,

где: а - текущая абсцисса; бо - воздушный зазор; А(а) -некоторая величина по оси ординат L, зависящая от а.

На фиг. 2 представлена развертка одного из пакетов магнитопровода, например ротора,

где: с - величина скоса; т-полюсное деление.

Если перемещений запитап в режиме пульсирующего поля со стороны ротора и имеет сосредоточеииые обмотки иа каждом зубце (полюсе), то его м.д.с. в координатах, показанных на фиг. 1, онределяется рядом Фурье:

24 -J-I / :-5/- V-L

cos( l),sm(2/e+ 1)

20

X/(a + c),

(1)

1806;;

; p - число пар полюсов; ф-

r.Dp ротора; F,n - максимальное

угол поворота

Индукция В в любой точке окружности равна

«О

D

где: бо - величина воздушного зазора; АО - магнитная проницаемость воздуха.

Исходя из желаемого синусоидального изменения функции (2), найдем необходимый профиль зубца из уравнения

.sinp(y. + о), So + Д (я)

где: А(а) -некоторая величина по оси ординат L, зависящая от а (фиг. 1);

Вмакс - максимальное значение индукции в зазоре.

Подставив в выражение (3) функцию из (1) и ограничиваясь первой, третьей и пятой гармоническими, после преобразования найдем:

А (а) 1,27 bjN + Kl3- (я+ср) +

Sjn5p(a4-f) 0,788). sin р (d + tf)J

в последнем выражении

; /C 0,333cos

Л -COS

r.Dr

9(X)

Ж -0,2 COS

n

Таким образом, необходимый профиль воздушного зазора, а следовательно, и профиль зубца определится так:

б бо+А(а). (5)

Влияние скоса пакета ротора на точность воспроизведения синусной зависимости можно оценить полным «обмоточным коэффициентом Kg; , равным

2 .,.,11 1806Р-Р К,. -47- -Sln COS COSvX

TCD

.

,

где: V - номер гармонической; Кс - коэф1 с

фициент скоса, равный- ; с - величина скоса; т - полюсное деление; 6 -ширина паза статора.

Если выполнить зубцы одного из магпитопроводов, например ротора, так, чтобы зазор под ними изменялся по закону (5), то в кривой индукции будут отсутствовать третьи и пятые гармонические. Подбирая одновременно размеры пазов ротора Ь и статора Ь, а также коэффициента скоса Кс так, чтобы величина обмоточного коэффициента (6) стала минимальной для седьмой, девятой и т. д. гармонических, можно обеспечить суш,ественное ослабление действия всех высших гармонических и значительно поднять точность отображения синусной зависимости в режиме пульсиру1ош,его ноля.

Использование датчиков с подобной гео5 метрией зубцов при включении их в режиме враш;ающегося поля обеспечивает увеличение стабильности величины выходного напряжения и улучшение степени линейности фазы. При выполнении датчиков со скосом па величину (фиг. 2) при профильном зубце и определенных размерах пазов статора и ротора, определенных с помош,ью выражепия (6), можно уменьшить реактивный момент, так как в зависимости от углового положения ротора зпачительно уменьшаются колебания величины проводимости воздушного зазора.

Предлагаемые профили могут быть выполнены набором фрез или на специальном профильном шлифовальном станке с экраном,

0 что подтверждается опытом работы.

Предмет изобретения

Датчик угловых перемещений, содержащий ферромагнитные цилиндрические ротор и

5 статор, каждый прямоугольный зубец которых представляет собой полюс, отличающийся тем, что, с целью увеличения точности отображения синусной зависимости выходного напряжения в режиме пульсирующего поля

0 и увеличения стабильности выходного напряжения и линейности фазы от угла поворота в режиме вращающегося поля, а также для уменьшения реактивного момента, профиль каждого зубца одного из магнитопроводов ро5 тора (статора) выполнен по закону:

А(а) - 1,278о (Л + 13- 4sin ру. +

+ ,788 L

Sinpa

где:

./)

cos

D,

К 0,333 cos 0„

gooft fX.j

М 0,2cos

бо - номинальный воздушный зазор; р - число пар полюсов; /5р(с) - диаметр ротора (статора); bS -ширина паза ротора; bit- ширина паза статора; а - текущая абсцисса, а ширина пазов ротора и статора и коэффициент скоса выбраны так, чтобы величина полного «обмоточного коэффициента

2 r.v/sr 1806;.

- sin - COSV: - COSV

TtDn

VtOn

гс,Кс

где: Дс - коэффициент скоса; v - номер гармонической, была бы минимальной для всех нечетных значений номеров гармониче65 ских, кроме первого, третьего и пятого.

Фиг.1