Генератор импульсов Советский патент 1982 года по МПК H02K19/36 

() ГЕНЕРАТОР ИМПУЛЬСОВ

. . I . .; Устройство относится к автоматике и может быть использовано в системах преобразования угла поворота вала в электрический сигнал в форме однополярных умпульсов. Известны конструкции индукторных генераторов импульсов 1. Однако использование подобных генераторов в автоматике затрудненотем, что полезный сигнал с их выхода может быть получен только при часто- те их вращения более 50-100 об/мин. Известно устройство для получения электрических импульсов в систем зажигания двигателя внутреннего сгорания, состоящее из индукторного генератора, магнитного фиксатора, пружины и механической муфты со свободным ходом, при этом фиксатор, также как и генератор, содержит зубчатые статор и ротор с возбуждениемот постоянного магнита. Устойчивое положе ние фиксатора - момент совпадения зубцов статора и ротора. С валом фиксатор и генератор сцеплены с по мощыо муфты со свободным ходом и спиральной пружины. Электрические импульсы образуются в катушках генератора от пульсации его магнитного поля вследствие прохождения под зубцами статора зубцов ротора. Вращая вал устройства в процессе выборки свободного хода муфты, закручивают пружины, концы которой связаны со входом и выходом муфг ты. Вал генератора первоначально удерживается от вращения стопорящим моментом фиксатора. Как только выбран свободный ход муфты, ротор фиксатора смещается с устойчивого положения и под действием пружины рывком поворачивается до следующего устойчивого положения. В результате импульс напряжения в катушках генератора получается выше, чем можно было бы достигнуть при данной небольшой скорости вращения. Таким образом, полезный сигнал с устройства может быть 3 получен при частоте вращения менее 1 об/мин С2. . . Недостатком известного устройств при использовании, его в автоматике является одностороннее вращение. Кро ме того, форма его импульсов в виде знакопеременного напряжения затрудняет его использование в автоматике при знакопеременном вращении. Указанные недостатки являются следствием устройства муфты с пружиной,-характера движения ротора фиксётора и устройства генератора. Движение ротора генератора оТ одного устойчивого положения до другого соответствует зубцовому шагу,За время этого движения, ускоренного распрямляющейся пружиной, зубцы ротора генератора из положения между зубцами стато эа поворачиваются до следующего аналогичного положения, В процессе движения ротора магнитный поток постоянных магнитов генератора изменяется от минимального до максимального и снова до минимального. Во вре мя увеличения потока полярность имяульса получается противоположного знака, чем во время его уменьшения. Если допустить возможность движения (вращения) ротора известного устройства в противоположные сторой||, то форма и величина выходного импульса в общих случаях будет одинаковой, что исключает возможность определения направления вращения по характеру импульсов генератора. Цель изобретения - получение постоянных по амплй|туде импульсов, полярность которых зависит от направления вращения. Поставленная цель достигается тем что в генераторе импульсов, содержащем индукторный генератор с зубцами на статоре и роторе, магнитный фиксатор с зубцами на статоре и рото-45 ре, 1исло зубцов ротора которого равно числу зубцов ротора генератора, и механическую муфту со свобод.ным ходом, муфта выполнена со свободным ходом, равным четверти зубцового деления, а индукторный индикатор выполнен двухпакетным, при этом зубцы статора первого, пакета сдвинуты по окружности относительно зубцов .статора фиксатора на угол сдвига зуб-55 цов их роторов плюс четверть зубцового деления, зубцы статора второго пакета сдвинуты по окружности отно5014 , сительно зубцов статора фиксатора на угол сдвига зубцов их роторов минус четверть зубцового деления, а обмотки пакетов генератора вк/ючены встречно.. Импульсы напряжения возникают в результате yCKOpei HOro вращения вала генератора в пределах свободного хода механической муфты под действием момента, развиваемого магнитным фиксатором (в известном генераторе момент создается пружиной). На фиг, 1 изображен генератор импульсов, продольный разрез; на фиг.2магнитный фиксатор, поперечный рззрез; на фиг. 3. - пак-еты индукторного генератора, поперечный разрез; на фиг. 5 и 6 - изменение переменной составляющей магнитного потока первого и второго пакета индукторного генератора в функцииугла поворота ротора; на фиг. 7 и 8 - ЭДС а с бмотках первого и второго пакета индукторного генератора в функции угла поворота входного вала при вращении по часовой стрелке и против нее; на фиг. 9 механическая муфта, поперечный разрез.. Генератор импульсов Сфиг. -1) состоит из двух пакетов 1 и 2 индукторного генератора, магнитного фиксатора 3 и механической муфты 4. Mai- нитная цепь пакетов 1 и 2 генератора и фиксатора 3 состоит {фиг. 2-) из статоров 5, роторов 6, постоянных магнитов 7. Магниты генераторов охвачены сигнальными катушками 8, выводы которых соединены встречно в последовательную цепь. Явно выраженные зубцы статоров 5 и роторов 6 имеют одинаковый угловой шаг по расточке. Зубцы роторов 6 распределены по всей окружности, а зубцы статоров 5 занимают только часть расточки, образуя зубцовую зону. В общем случае, зубцы статора первого пакета генератора сдвинуты по окружности относительно зубцов статора фиксатора на угол сдвига зубцов их роторов плюс четверть зубцового деления, а зубцы статора второго пакета генератора сдвинуты по окружности относительно зубцов статора, фиксатора на угол сдвига зубцов их роторов минус четверть зубцового деления. В частном случае (фиг. 2-4) при совпадении углового положения зубцов пакетов статоров генератора и фиксатора. зубцы.роторов генератора сдвинуты по окружности относительно зубцов ротора фиксатора на четверть зубцового щага в разные стороны (фиг, 2-k). Вал 9 своим шлицем 10 входит в прорезь вала 11. Размеры шлица и про рези вала 11 обеспечивают свободнь(й поворот вала 9 относительно вала 1 на угол, равный четверти зубцового шага.. Устройство работает следующим образом. Зубцы ротора и статора фиксатора (фиг. 2) совпадают, а вал 11 начинает вращаться по часовой стрелке. Есл свободный ход механической муфты не выбран, то при повороте вала 11 максимум на четверть зубцового деления (свободный ход муфты ) вал 11 своей прорезью, вступает в зацепление с шлицем 10 вала 9 и начинает поворачи ваться 8 этом же направлении. При этом момент от магнитного зацепления зубцов фиксатора 3 противодействует вращению и обеспечивает зацепление валов, 9 и 11 через муфту . . , : После поворота ротора фиксатора на угол, равный половине зубцового шага, магнитный .момент фиксатора меж ду ротором и статором изменяет знак и вал 9 под действием этого момента, свободно разгоняясь, поворачивае тся на угол, равный четверти зубцового деления (величина свободного хода муфты) и останавливается после того, как кончается свободный ход. После этого вал 9 продолжает вращаться син хронно с валом 11. Однако в этом слу чае момент от магнитного зацепления зубцов фиксатора будет согласным с направлением вращения При совпадении зубцов статора, и ротора фиксатора вал 9 останавливает ся и неподвижен за счет зацепления зубцов фиксатора до тех пор, пока вал 11 не поворачивается на угол, . равный свободному ходу муфты, С этого момента рассмотренный цикл движения повторяется. .. В результате за один цикл, соответствующий повороту вала 11 на угол равный зубцовому шагу, вал 9 находится последовательно в трех состояниях: неподвижное, синхронное принуд тельное движение со скоростью вала 11, свободно-ускоренное движение в интервале угла 0,25. В процессе движения вала 9 меняется поток магнитов 7 двух пакетов 1 и 2 генератора по кривым (фиг. 5 и 6), При этом в катушках 8 наводятся ЭДС пропорциональные скорости изменения магнитного потока магнитов 7. Скорость изменения этого потока при , свободно-ускоренном движении вала намного больше скорости при его Ьинхронном вращении. . Рассмотрим характер наведения ЭДС в катушках 8 только при ускоренном вращении вала 9- В начале .этого движения переменная составляющая потока магнита первого пакета генератора (фиг. 3 и 5) соответствует (фиг. 5) значению угла, в конце движения значению угла. Для этих моментов времени переменная составляющая потока магнита второго пакета генератора (фиг. k и 6) соответствует значению угла (фиг. 6). В результате изменений потоков магнитов 7 в катушках 8 . обоих пакетов генератора наводится ЭДС, в первом пакете генератора в . результате увеличения магнитного потока ЭДС имеет форму малого положительного импульса (фиг, 7) во втором пакете генератора в результате уменьшения потока ЭДС имеет фориу большого отрицательного импульса (фиг, 8) , ЭДС в пакетах; генератора отличаются по величине за счет разного приращения.магнитного потока. Встречное включение выводов катушек двух пакетов позволяет сложить их ЭДС и на выходе получить суммарное значение. . : Рассмотрим вращение вала в обратном направлении. Режиму ускоренного вращения вала в этом случае-(фиг. 5 И 6) соответствуют углы (начало) и (окончание). Поток магйита первого пакета генератора теперь уменьшается, второго увеличиваться. В результате ЭДС в обмотках этих пакетов меняет знак (фиг, 7 и 8)J меняет знак и сумма этих ЭДС, Величина импульса ЭДС в обмотке Каждого пакета генератора из-за разности величины приращения потока магнита (фиг. 5 и $) зависит от направления вращения. Однако в результате сложения ЭДС (фиг, 7 и 8) двух пакетов на выходе при изменении направления вращения получаются импульсы постоянной величины. Так . как полярность импульсов каждого пакета генератора меняется в функции направления вращения, то на выходе индукторного генератора знак ЭДС та же изменяется в зависимости направления вращения вала 11. . Таким образом, в результате введения новых конструктивных признаков предлагаемый генератор вырабатывает импульсы одной полярности при одном направлении вращения и другой полярности при изменении направления вращения, в. то время, как известный генератор смог бы вырабатыеать одинаковые знакопеременные импульсы при правом и левом направлении вращения. Генератор выдает импульс при повороте его вала на угол, равный зубцовому шагу, и может следовательно ВЫПОЛНЯТЬ функции импульсного датчика положения вала. Предлагаемый генератор в отличие от известного позволяет получать информацию о направлении вращения первичного вала, что в свою очередь позволяет создавать ревпсивную синхронную передачу угла (. зктрический вал). В этой передаче датчик положения вала (индукторный генератор) не потребляет энергии в согласованном положении и электрической энергии в режиме работы.. Отмеченные новые положител |Ные качества предлагаемого генератора им пульсов .выгодно отличают его. от известных генераторов, поэтому, он может найти широкое применение в системах автоматического управления при преобразовании угла поворота вала 7V В электрический сигнал в форме однополярных импульсов. Формула изобретения Генератор импульсов, содержащий индукторный .генератор с зубцами на статоре, и роторе, магнитный фиксатор .с зубцами на статрре и роторе, число, зубцов ротора которого равно числу зубцов ротора генератора, и механическую муфту со свободным ходом, отличающийся тем, что, с целью получения постоянныХ по амплитуде импульсов, полярность которых зависит от направления вращения , механическая муфта выполнена со свободным ходом, равным четверти зубцового деления, индукторный генератор выполнен двухпакетным, при этом зубцы статора первого пакета сдвинуты по окружности относительно зубцов статора фиксатора на, угол сдвига зубцов их роторов плюс четверть зубцового деления, зубцы статора второго пакета сдвинуты по окружности относительно зубцов статора фиксатора на угол сдвига зубцов их роторов минус четверть зубцового деления а обмотки пакетов генератора включены встречно.. . Источники.информации, принятые во внимание при экспертизе . 1,АльперН., Терзян А,А. Индукторные генераторы. М., Энергия, 1970, 2.Патент США № 3233128, л. 310-70, 1966.

/32

.

Mtrfo

7/7