Поворотный трансформаторныйпРЕОбРАзОВАТЕль Советский патент 1981 года по МПК H01F21/08 

(54) ПОВОРОТНЫЙ ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБР.АЗОВАТЕЛЬ

I

Изобретение относится к электроте.хнике, в частности к регулировочным трансформаторам с изменением магнитной проницаемости сердечника.

Известны дифференциальные трансформаторные датчики (поворотные трансформаторы), служащие для измерения и преобразования угловых леремецдений. Конструкция такого поворотного трансформатора состоит из Ш-образного магнитопровода, на котором расположены первичная и две вторичные обмотки и поворотного якоря. Первичная обмотка питается переменным напряжением, а во вторичной, дифференциально включенных, обмотках находится напряжение, являющееся функцией положения якоря 1.

Недостатком известного преобразователя является наличие радиальной силы магнитного взаимодействия якоря со статором, увеличивающей трение в опорах, а также ограниченный угол, например в поворотных устройствах с большим сроком службы, а также в устройствах, где трубуется за полный поворот якоря (на 360°) получить большое количество импульсов выходного сигнала.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является датчик импульсов, который осуществляет преобразование угла поворота подвижной части (до 360°) в число электрических импульсов. Датчик состоит из статора с полюсами и ротора. На полюсах статора располагаются первичная обмотка возбуждения и вторичные обмотки. При повороте ротора, вследствие изменения проводимости между полюсами статора и ротором, изменяется выходное напряжение 2.

Однако воздушные зазоры в магнитной цепи обмоток такого датчика снижают магнитный поток, возбуждаемый первичной обмоткой, что приводит к возрастанию тока холостого хода, увеличению собственных потерь и снижению КПД. Этот недостаток сказывается, когда требуется поместить в зазор между якорем и статором герметичную мембрану для разделения полостей статора и ротора, т.е. в ряде герметичных ycfpoйcтв такой датчик малоэффективен. Кроме того, в таких конструкциях датчиков применяются всыпные обмотки, что усложняет изготовление самого датчика.

Цель изобретения - повышение КПД трансформаторного преобразователя и расширение области применения в герметичных условиях, получение возможности использовать каркасные обмотки.

Указанная цель достигается тем, что поворотный трансформаторный преобразователь, содержащий кольцевой статор, поворотный якорь, первичную и вторичную обмотки снабжен П-образными магнитопроводами, симметрично расположенными по окружности кольцевого статора и несущими первичную и вторичную обмотки, якорь выполнен в виде постоянного магнита, содержащего N пар полюсов, а статор выполнен с пазами, число которых равно числу полюсов якоря.

На фиг. 1 изображена конструкция поворотного трансформаторного преобразователя; на фиг. 2 - та же конструкция при другом положении якоря; на фиг. 3 - выходная характеристика трансформаторного преобразователя.

Поворотный трансформаторный преобразователь состоит из якоря 1, выполненного в виде цилиндрического четырехполюсного постоянного магнита, вращающегося в подщипниках корпуса (условно не показан), к которому крепится магнитопроводящий статор 2. К статору присоединены два П-образных магнитопровода 3, на которых располагаются первичные 4 и вторичные 5 обмотки. В статоре имеются пазы А для создания участков Б, насыщаемых потоком постоянного магнита.

Трансформаторный преобразователь работает следующим образом.

При подаче пере.менного электрического сигнала на первичные обмотки возникает переменный магнитный поток возбуждения , (фиг. 1), который замыкается по П-образным магнитопроводам и части статора, проходя через участки Б статора. При этом во вторичных обмотках находится выходной электрический сигнал. При положении якоря,, когда пазы статора А располагаются между разноименными полюсами постоянного магнита (фиг. 1), поток постоянного магнита Ф,, выходя из северных полюсов (N), разветвляется на ветви, которые проходя по телу статора (в том числе и через участки Б), а-также через П-образные магнитопроводы и замыкаются на южные полюса магнита (S). При-этом, магнитный поток постоянного магнита насыщает сечение Б статора и сечения П-образных магнитопроводов, по которым происходит замыкание магнитного потока первичных обмоток. В результате поток Ф уменьшается до минимума и также до минимума уменьшается наводимый во вторичнь1 обмотках электрический сигнал.

При повороте якоря (по направлению стрелки В) на 45° полюса постоянного магнита занимают положение против пазов А статора (фиг. 2). При этом ветви магнитного потока Фма постоянного магнита, выходя из северных полюсов (N), замыкаются по телу статора на южные полюса (S), не насыщая участки Б статора и сечения П-образных магнитопроводов. Переменный магБИТНЫЙ поток Ф, создаваемый первичными обмотками, свободно проходит по П-образным магнитопроводам и телу статора, и во вторичных обмотках наводится полный выходной сигнал.

Характер изменения выходного напряжения ЦвыхСдействующего значения) в функции угла поворота L показан на фиг. 3. В представленном варианте конструкции за полный поворот якоря на 360° во вторичной обмотке будет наводиться четыре импульса

выходного сигнала.

Предлагаемая конструкция поворотного трансформаторного преобразователя позволяет исключить из магнитной цепи обмоток воздушные зазоры и, следоватьно, уменьшить ток холостого хода, уменьщить собственные потери, повысить КПД. Такой трансформаторный преобразователь может быть использован не только как датчик положения, но и как бесконтактный выключатель напряжения. Так как через воздушные зазоры между якорем и статором замыкаются только магнитные потоки постоянного магнита, эти зазоры могут быть увеличены до размеров определяемых коэрцитивной силой постоянного магнита. При этом в них может быть размещена, герметичная мембрана для разделения полостей якоря и статора. Такое решение требуется, например, когда необходимо получать информацию о работе привода какого-либо устройства в невоздушной среде, с давлениями, отличающимися от атмосферного, так как обмотки предлагаемого трансформаторного преобразователя располагаются на отдельных П-образных магнитопроводах, это позволяет отказаться от высших обмоток и при.менить каркасные катушки, что значительно упрощает изготовление преобразователя.

Формула изобретения Поворотный трансформаторный преобрйзователь, содержаший кольцевой статор, поворотный якорь, первичную и вторичную обмотки, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД и расширения функциональных возможностей, снабжен П-образными магнитопроводами, симметрично расположенными по окружности кольцевого статора и несушими первичную и вторичную обмотки, якорь выполнен в виде постоянного магнита, содержащего N пар полюсов, а статор выполнен с пазами, число которых равно числу полюсов якоря.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ступель Ф. А. Электромеханические датчики и преобразователи неэлектрических величин, «Энергия, 1965, с. 18, рис. 1-8. 2. Детали и узлы гироскопических приборов, «Мащиностроение, 1975, с. 146. 5