Датчик углового положения ротора Советский патент 1980 года по МПК H02K29/02 H02K24/00 

1

Изобретение относится к электро1технике и может быть использовано в различных системах автоматики, в частности в системах автоматического 5 регулирования электродвигателей и измерительной технике J

Известен датчик положения ротора, содержащий трансформаторы на статоре, ферромагнитный ротор/ измбюяюсций)Q

при своем вращении магнитную связь между первичной и вторичной обмотка14и Т1)ансформатора, и генератор переменного тока, пит.акпций первичную обмотку трансформатора 1.«с

Известен также датчик положения генераторного типа, содержгиций статор-сердечник с базовойи коллекторной обмотками генератора, воэдущный зазор и вращающийся в за- 0 немагнитный экран в виде полудиска, котора:1й, нщзушая магнитную связь между обмоткаАю, срывает колебания генератора 2.

В этих датчиках информация о по- 25 ложении роторд передается амплитудой выходйого сигнала, которая м6- жет принимать только два дискретных HopMtqpOBaHHuk значения минимальное и максимгшьное|р а промежуточныеЧп

значения lie нормируются. Это, а также снижение частоты поступления информации при снижении частоты вращения ограничивает информационные возможности датчиков и область их применения. .

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является датчик угла, содержащий неподвижный трансформатор с воздушным зазором, в котором проходит токопроводящий диск, смонтированный эксцентрично на оси 3 .

При вращении эксцентричного диска в воздушном зазоре между обмотками трансформатора и происходит амплитудная модуляция выходного сигнала частотой вращения. Информация об угловом пож}жении и о частоте вращения оси переедается соответственно фазой и частотой огибающей амплитудно-модулирсванного вьасбдного сигнала. Частота огибающей определяется равенством

F Рб,(1)

те Р - частота огибающей выходного

сигнала; Fjj- частота вращения.

.

Недс)статком устройства является

д, что при снижении частоты вращеия снижается также частота F, неущая информацию об угловом положеии и частоте вращения, что снижа ет информационную способность датика. Кроме того, датчик не дает инормацию о направлении вращения, что также ограничивает его информационную способность и следовательно возможности его применения (например, в системах фазовой гштоподстройки частоты врадения электродзвигателей) . Цель изобретения - расширение области применения путем увеличения информационной способности.

Это достигается тем, что в датчике УГЛОВОГО положения ротора, содёрйЩём расположенные на статоре с фиксированным углов1э1м сдвигом трансформаторы 6 двумя группами обмоток, установленными с зазором между ниййГ/B KotC pOM расположены профилированный ротор из токопроводящего материала, обмотки одной группы соединены между собой последовательно.

На фиг.1 показано предлагаемое устройство; на фир.2 - электрическая схема датчика положения ротора; на фиг.З - схема включения датчика.

Датчик положения ротора содержит статор 1,расположенные на статоре

равнЪмёрно по окружности трансформаторы 2с воздушными обмотками 3 и 4. На валу 5 закреплен профилированный ротор 6 из токопроводящего материала, входящий в воздушные зазоры трансформаторов. Геометрический контур профиля ротора определяется зависимостью

r-(-p;-c«Q+ct coS|pv(2)

где г - радиус-вектор; аф,8ц - постоянные коэффициенты; 4 - полярный угол -аргумент; р - коэффициент преобразования геометрического угла в электрический (целое число); С целью повьпаенйя о ностй выходного сигнала путем уменьшения нелинейных искажений контур ротора выполнен в соответствии с зависимостью

, -Л(| «кС081 рЧ, (3V,

где К - целые числа.

Находящиеся по одну из воздушных зазоров обмотки 4 включены меркду собой , последовательно.

VW показано на схеме включения дЛчика (см. фиг.З), на обмотки 3т трансФорматорс5В 2 подается фазное напряжение, определяемое выражением

Чn)JiЬ Kt-21ri

,2,..m; где п - номер фазы; .т - количество фаз;

частота сигнала.

We

В обмотке 4 наводится ЭДС, про порциональная связи с обмоткой 3. Эта связь ослабляется токопроводящим ротором 6, который играет роль экрана. При- вращении ротора 6 связь J между обмотками 4 и 3 изменяется обратно пропорционально глубине погружения ротора в воздушный зазор между обмотками. Таким образом, при геометрическом контуре профиля ротоQ Ра, определяемом выражением (2), ЭДС, наводимые в обмотках 4, с учетом выражения (4) определяются выражением

4,n(t)4,l-McosCpS 2jr)x

(5)

xcoa(,

где М - коэффициент глубины модуляции, определяемый конструктивными параметрами.

Так как обйотки 4 включены последовательно, то выходной сигнал равен сумме выражений (5) по всем m фазам

U6,,,,{-Pt),)-U6,,,cosKt p p} (6).

Примем сигнал cosiOoi за опорный. Тогда относительно опорного сигнала электрическая фаза выходного сигнала

Р-. определяется выражением . , Y

Пл№}-Р,

где Р - коэффициент преобразования

геометрического угла в элек:трический.

Коэффициент Р, в соответствии с выражением (2) определяется профилем ротора. Заменяя в формуле (б)-Р функцией времени, получаем для выходного сигнала выражение

,,C°sluUtp |A() , (8)

где л. - частота вргидения ротора; vp - начальное угловое положение ротора.

Знак пёреД интегралом определяется направлением вращения ротора. В соответствии с выражением (8) частота выходного сигнала определя,ется выражением

;. (9)

.Здесь знак второго слагаемого также определяется направлением вращения ротора.

При выполнении условия . , для чего нет каких-либо ограничений, выходной .сигнал с частотой близкой иОр несет, и соответствии с выражениями (6),(7),(8),(9) информацию об

угловом положении, частоте и направлении вращения ротора. всегда,в том числе и при , можно обеспечить достаточно высокую частоту поступления указанной информации, выбрав соответствующую величину Oi.