Трансформаторный преобразователь Советский патент 1982 года по МПК H01F21/06 

(54) ТРАНСФОРМАТОРНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ

1

Изобретение относится к электротехнике, в частности к регулировочным-трансформаторам с передвижением сердечника относительно обмоток и изменением магнитной проницаемости сердечника.

Известны индуктивные преобразователи, содержащие якорь и магнитопровод с расположенной на нем обмоткой. Эти преобразователи служат для измерения и преобразования линейных перемещений и построены на принципе изменения магнитной проводимости воздушного зазора и соответствующего изменения индуктивности катушки, а следовательно, и трка в нагрузке цепи обмотки преобразователя 1.

Однако указанные преобразователи обладают рядом недостатков: наличием гальванической связи между цепями входа и выхода, низким уровнем выходного сигнала. Это не позволяет применять указанные преобразователи в целом ряде устройств без дополнительных схем, повышающих уровень выходного сигнала.

Наиболее близким к предлагаемому является трансформаторный преобразователь, содержащий магнитопровод, первичную и вторичную обмотки-, якорь, установленный

с возможностью возвратно-поступательного движения.

Первичная обмотка известного преобразователя питается переменным напряжением, при этом во вторичной обмотке наводится сигнал, величина которого определяется положением якоря 2.

В таком транспортном преобразователе вход и выход гальванически разделены. Сигнал во вторичной обмотке получается достаточной величины, что позволяет

10 обходиться без дополнительных усилительных устройств. Однако в ряде случаев крутизна изменения выходного напряжения (действующего значения) в функции хода якоря такого преобразователя является

15 недостаточной, особенно при увеличенных воздущных зазорах между якорем и магнитопроводом, необходимых, например, для размещения в них герметизирующей мембраны, отделяющий полость размещения якоря от полости размещения обмо ° ток. В ряде случаев КПД такого преобразователя также является недостаточным. Цель изобретения - повышение крутизны выходного сигнала трансформаторного преобразователя, повышение его КПД а также исключение искажения выходного сигнала от углового смещения якоря вокруг его продольной оси. Поставленная цель достигается тем, что трансформаторный преобразователь содержит дополнительные П-образные стержни и экран, магнитопровод выполнен в виде кольца с двумя кольцевыми проточками, охватывающего цилиндрический якорь, состоящий из двухполюсного магнита и двух полюсных наконечников, первичная обмотка расположена на магнитопроводе между двумя кольцевыми проточками и охвачена экраном, П-образные стержни соединены с магнитопроводом так, что кольцевые проточки расположены между местами соединения, а вторичные обмотки распределены на П-образных стержнях. На фиг. 1 изображена конструкция предг лагаемого трансформаторного преобразователя; на фиг. 2 графически представлена выходная характеристика трансформаторного преобразователя. Предлагаемый трансформаторный преобразователь (фиг. 1) состоит из кольцеобразного магнитопровода 1, внутри которого расположен якорь, состоящ,ий из постоянного магнита 2 и двух полюсных наконечников 3, имеющих цилиндрическую форму. Якорь закреплен на щтоке 4, имеющем возможность перемещаться в направляющих, соединенных с магнитопроводом (направляющие условно не показаны). На магнитопроводе расположена одна из обмоток преобразователя, например первичная обмотка 5. Вторичная обмотка 6 расположена на двух П-образных стержнях 7, соединенных с магнитопроводом. В магнитопроводе имеются два кольцеобразных паза 8 и 9. На первичной обмотке установлен кольцеобразный экран 10. Магнитопровод, стержни, экран и полюсные наконечники выполнены из магнитопроводящего материала. Число дополнительных стержней 7 определяется требуемой величиной выходного сигнала. Трансформаторный преобразователь работает следующим образом. Постоянный магнит якоря намагничен вдоль продольной оси магнитопровода. Первоначально якорь находится в положении, показанном пунктиром, магнитный поток Фо постоянного магнита при этом замкнут на части магнитопровода до кольцевой выточки Б. При подаче на первичную обмотку переменного электрического сигнала возникает магнитный поток Ф, который замыкается по магнитопроводу и стержням, при этом во вторичной обмотке наводится полный выходной электрический сигнал. При перемещении в направлении стрелки А, якорь становится в положение, когда один полюсный наконечник расположен со стороны паза 8, а другой - со стороны паза 9. При этом магнитный поток Ф, замыкаясь по магнитопроводу и по стержням, насыщает узкие кольцевые выточки 8 и 9. Так как насыщенные участки входят в магнитную цепь потока Ф, сигнал во вторичной обмотке резко падает и достигает своего минимума. Характер изменения выходного напряжения (действующего значения) ИБЫХ в функции перемещения якоря б показан на фиг. 2. Благодаря наличию экрана 10 взаимодействие между первичной и вторичной обмотками через потоки рассеяния существенно уменьшается и разница между минимальным и максимальным уровнем выходного сигнала повыщается. Благодаря тому, что магнитная проницаемость в магнитной цепи обмоток меняется более резко при насыщении материала, чем магнитная проводимость при изменении зазоров (в известных конструкциях), предлагаемая конструкция трансформаторного преобразователя позволяет повысить крутизну изменения выходного сигнала по ходу якоря. Так как зазоры между якорем и магнитопроводом не находятся в магнитной цепи обмоток, это позволяет (за счет применения магнитов с повышенной коэрцитивной силой) увеличить их при сохранении габаритов и уровня выходного сигнала трансформаторного преобразователя. Это в свою очередь позволяет разместить в указанных зазорах герметичную мембрану и отделить полость якоря от полости обмоток. Так как в магнитной цепи обмоток отсутствуют воздуй1ные зазоры, в предлагаемом трансформаторном преобразователе меньще будут собственные потери и выше КПД при максимальном выходном сигнале. Кроме того, в предлагаемой конструкции при вращении якоря вокруг продольной оси (при вращении щтока) выходной сигнал меняться не будет (за счет того, что магнит намагничен вдоль оси и обмотки соосны с ним), т. е. не требуется специальная фиксация якоря от углового поворота и возможные угловые смещения якоря не вносят дополнительных погрещностей в выходной сигнал и в информацию о положении якоря при его поступательном движении. Формула изобретения Трансформаторный преобразователь, содержащий магнитопровод, первичную и вторичные обмотки, якорь, установленный с возможностью возвратно-поступательного движения, отличающийся тем, что, с целью повышения КПД крутизны выходного сигнала и исключения искажений выходного сигнала, преобразователь содержит дополнительные П-образные стержни и экран, магнитопровод выполнен в виде кольца с двумя кольцевыми проточками, охватывающего цилиндрический якорь, состоящий из двухполюсного магнита и двух полюсных наконечников, первичная обмотка расположена на магнитопроводе между

56

двумя кольцевыми проточками и охвачена1. Бабиков М. А., Косинский В. А. Элеэкраном, П-образные стержни соединеныменты и устройства автоматики. «Высшая

с магнитопроводом так, что кольцевые про-школа, 1975, с. 50-60.

точки распределены на П-образных стерж-2. Ступнев Ф. А. Электромеханические

нях.датчики и преобразователи неэлектрических

Источники информации,j величин. «Энергия, 1965, с. 15-18,

принятые во внимание при экспертизерис. 1-7 б.

970492

Фиг.