Индукционный преобразователь угла

 

Изобретение относится к электротехнике . Цель изобретения -повышение точности преобразования. Индукционный преобраИзобретение относится к информационной измерительной технике, а именно к преобразователям углового положения вала в электрический сигнал типа вращающихся трансформаторов (ВТ), используемых в качестве первичных поеобразователей угла (ППУ) в системах преобразования угол - параметр - код. Широкое распространение в качестве преобразователей, используемых в каналах грубого отсчета, получили двухполюсные плоские вращающиеся трансформаторы (ДВТ) с распределенными обмотками с одинаковым числом витков в катушках обмотки возбуждения и выходных обмоток. Недостатком этих ДВТ является невысокая точность преобразования из-за нализователь угла содержит цилиндрические магнитопроводы ротора и статора с пазами, в которых расположены синусоидально распределенные обмотки возбуждения и выходные обмотки. На обеих торцовых поверхностях цилиндрических магнитопроводов статора и ротора установлены дополнительные кольцевые магнитопроводы Г-образного сечения, они охватывают лобовые части обмоток. При этом диаметры кольцевых и цилиндрических магнитопроводов равны между собой, а толщина кольцевого магнитопровода выбрана меньше толщины ярма цилиндрического магнитопровода, но больше зазора между кольцевыми магнитопроводами. Расстояние между внутренней торцовой поверхностью кольцевого магнитопровода и лобовыми частями обмотки выполнено меньше высоты лобовых частей обмоток. 3 ил. чия пространственных гармоник в кривой распределения индукции магнитного поля по расточке воздушного зазора. Известна конструкция ДВТ, где для увеличения точности преобразования применены синусоидально распределенные концентрические обмотки. Благодаря синусоидально распределенному полю в воздушном зазоре эти ДВТ слабо чувствительны к гармоникам поля, являющимся следствием нелинейности кривой намагничивания и наличия технологических погрешностей. В связи с расширением области применения систем преобразования угол - параметр - код (в частности использование в астрономических приборах и системах управления космическими аппаратами) потре« Ё b 45 W О

(19) (11) СОК 3 СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕС 1УБЛИК (sz)s Н 02 К 24/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИ4ЕТЕЛЬСТВУ (21) 4817717/07 (22) 30.01.90 (46) 30.03.92. Бюл. М 12 (71) Центральный научно-исследовательский институт "Электроприбор" (72) А.P.Ãóëü, О.К.Епифанов, В.Н.Зверева и В.В.Иванов (53) 621.313 (088.8) (56) Электромеханические преобразователи угла с электрической редукцией. Под ред.

А.А.Ахметжанова, М.: Энергия, 1978.

Хрущев В.В. Электрические микромашины автоматических устройств. Л,: Энергия, 1986, с. 259. (54) ИНДУКЦИОННЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА (57) Изобретение относится к электротехнике. Цель изобретения - повышение точности преобразования. Индукционный преобраИзобретение относится к информационной измерительной технике, а именно к преобразователям углового положения вала в электрический сигнал типа вращающихся трансформаторов (Bl), используемых в качестве первичных поеобразователей угла (ППУ) в системах преобразования угол — параметр — код.

Широкое распространение в качестве преобразователей, используемых в каналах грубого отсчета, получили двухполюсные плоские вращающиеся трансформаторы (ДВТ) с распределенными обмотками с одинаковым числом витков в катушках обмотки возбуждения и выходных обмоток.

Недостатком этих ДВТ является невысокая точность преобразования из-за нализователь угла содержит цилиндрические магнитопроводы ротора и статора с пазами, в которых расположены синусоидально распределенные обмотки возбуждения и выходные обмотки. На обеих торцовых поверхностях цилиндрических магнитопроводов статора и ротора установлены дополнительные кольцевые магнитопроводы

Г-образного сечения, они охватывают лобовые части обмоток. При этом диаметры кольцевых и цилиндрических магнитопроводов равны между собой, а толщина кольцевого магнитопровода выбрана меньше толщины ярма цилиндрического магнитопровода, но больше зазора между кольцевыми магнитопроводами, Расстояние между внутренней торцовой поверхностью кольцевого магнитопровода и лобовыми частями обмотки выполнено меньше высоты лобовых частей обмоток. 3 ил. чия пространственных гармоник в кривой распределения индукции магнитного поля по расточке воздушного зазора.

Известна конструкция ДВТ, где для увеличения точности преобразования применены синусоидально распределенные концентрические обмотки. Благодаря синусоидально распределенному полю в воздушном зазоре эти ДВТ слабо чувствительны к гармоникам поля, являющимся следствием нелинейности кривой намагничивания и наличия технологических погрешностей, В связи с расширением области применения систем преобразования угол — параметр — код (в частности использование в астрономических приборах и системах управления космическими аппаратами) потре1723641

ДВТ аметром магнитный поток 2, силовые линии которого бите ителям необходимы с диамет

00 . Ре- замыкаются через ярмо магнитопровода вн т еннего отверстия более 1 мм. еу р бо аний статора 3, магнитопровода ротора 4, и магзульта том выполнения этих тре ований нитный поток 5, силовые линии которого является величение диаметров ярма внешявляе у

5 замыкаются в зоне лобовых вылетов. и вн т еннего магнитопроводов.

Первую составляющую магнитного поВ этом случае при проведении магнитного потока через ярмо прои х оисходит его су- тока катушки (обмотки возбуждения) назыщественное ослабление аспе б дствие вают рабочим потоком Ф ., а вторую— величения падения МДС и усиливающего- потоком рассеяния Ф . ков. Этот эффект 10 В предлагаемой конструкции ДВТ (фиг. ся влияния вихревых токов. тот особенно становится заметным етнымвслучаене- 1), благодаря установке КМ статора и р— ово а наиболее тора 7 магнитный поток рассеяния, охватышихтованного магнитопровода, н и г ля конструкции ДВТ с вающий лобовые вылеты, замыкается через часто применяемого для констру большим внутренним отв отверстием ротора. основной воздушныи зазор, т.е. у ру

Снижение индукции в в воздушном зазоре 15 ся с рабочим потоком Фр, наиболее сильно проявляется в сер ередине Предлагаемая конструкция ДВТ наибот ин сный закон рас- лее эффективна в применении к ДВТ с сиполюса, что нарушает синусныи ическими и еделения индукции по ра сточке и в конеч- нусно распределенными концентр ином итоге приводит к ув р еличению обмотками при внутреннем диаметре рад20 ального отверстия более 100 мм и применепогрешности ППУ. во ов.

Цель изобретения — повыш — повышение точно- нии нешихтованных магнитопров д ния гловых перемещений Из фиг, 3 приведены расчетные и экссти преобразования угловых перемещ ные зависимости, показываюДВТ б с слышим внутренним отверстием за периментальные зави к ии в абочем счет создания синус и н соидального распреде- щие распределение инду ц р

B- = f(I15), ления магнитного потока в ка в воздушном 25 воздушном зазоре по его длине < = (.), — ть В зазо е при укладке синусои соидально распре- где 1 — расчетная зависимость (р = (р), р р полученная для идеализированного ДВТ еленной обмотки возбуждения.

А

Указанная цель достигается тем, ч чтокак при условии отсутствия размагничиваюобеих торцовых по- щего действия вихревых токов (наличие статор, так и ротор с о ве хностей снабжены дополнительными 30 потока рассеяния Фg при р у

Ф и и асчете читыверхностей сна жены (КМ) Г-об- вается); 2 — экспериментальная зависикольцевыми магнитопроводами () я ля ДВТ без KM разного сечения, с внутрен вн тренними и наружны- мость В э= f(I() полученная для Д ез иг. 2; 3- экспеми диаметрами, равн равными диаметрам (см, конструктивную схему фиг. );

В = 1(1 ), посоответствующих цилиндр рических магнито- риментальная зависимость В эк = (), проводов статора или ротора. . При этом дол- 35 лученная для ДВТ с KM (см. конструктивную жны быть выполнены следующие условия: схему фиг, 3).

KM олжна ыть меньш и б ьшей толщи- Расчетные и экспериментальные завити пол чены для частоты питания ны ярма цилиндрического магнитопровода, симости получ но большей воздушного зазора между КМ 4000 Гц. асстояние между внут- 40 Сравнение зависимостей 1 и 2 подтверенней торцовой поверхностью KM и лобовы- ждает, что в ДВТ без (фиг. ) п реннейторцовой и ми частями обмотки должно ыть м б еньше не только ослабление магнитного потока (индукции в воздушном зазоре ВЦ ), но и

Высоты ло овых частей

На фиг. 1-3 изображены конструктив- нарушение синусного з р р ные схемы ДВТ и результаты эксперимен- 45 ния индукции из-за размагничивающего

1 — катушка действия вихревых токов, наиболее сильно тальных исследований, где — к т го еобмотки возбуждения; — сил

; 2 — овые линии проявляющееся в середине полюсного дгнитного потока, замыкающиеся по ярму; ления. магн т - С авнение зависимости 3 с зависимо3 — цилиндрический магнитопровод стато- Сравн в т что становка КМ

4 — илин ический магнитопровод ро- 50 стями 1 и 2 показывает, что установка то а; 5 — силовые линии магнитного потока, приводит как к у к к силению рабочего потока тора; замыкающиеся в зоне лобовых вылетов; 6 — (инду ц $ ), — (н к ии В ), так и к улучшению формы о ьцевой магнитопровод кривой распределения индукции в рабочем сном закон . стато а;7 — дополнительный кольцевой маг- зазоре и приближению к синусному з у. статора; — дополнительный

55 Сохранение синусоидальности распреУстройство работает следующим обра- деления магнитного поля в ду ля в воз шном зазоре обьясняется следующим. бой отдельно взяМагнитный поток лю ои Рабочий магнитный поток, соответствутой катушки 1 обмотки воз ужд б ждения можно ющий центральной силовой линии, созданпредставить состоящим из 2 составляющих;

1723641 ный концентрической обмоткой и проходящий через центр полюсного деления ДВТ, ослабляется в большей степени, чем магнитные потоки, проходящие ближе к краям полюсного деления.

При введении KIVI(конструктивная схема фиг. 2) магнитная линия потока лобовых частей сцепляется с наибольшим числом витков выходной обмотки в центре полюса, т.е. именно здесь происходит наибольшее усиление магнитного потока.

Таким образом, в процентном отношении именно в этой области происходит наибольшее усиление рабочего магнитного потока, что приводит к "возвращению" синусного закона распределения индукции в воздушном зазоре, что повышает точность преобразования угловых перемещений, Для испытаний предлагаемой конструкции применяется двухполюсный BT с нешихтованным магнитопроводом из сплава

36КН М, На статоре и роторе устанавливается КМ Г-образного сечения из того же сплава.

В результате проведения испытаний установлено, что погрешность передачи угла при установке KM уменьшается в 4 раза (20 угл.мин — беэ установки КМ, 5 угл.мин— после их установки).

Формула изобретения

Индукционный преобразователь угла, 5 содержащий цилиндрические магнитопроводы ротора и статора с пазами, в которых расположены синусоидально распределенные обмотки возбуждения и выходные обмотки, отличающийся тем,что,сцелью

10 повышения точности преобразования, он снабжен дополнительными кольцевыми магнитопроводами Г-образного сечения, установленными на обеих торцовых поверхностях цилиндрических магнитопроводов

15 статора и ротора и охватывающими лобовые части обмоток, при этом внутренние и внешние диаметры соответствующих кольцевых и цилиндрических магнитопроводов статора и ротора равны между собой, толщина

20 кольцевого магнитопровода выбрана меньше толщины ярма цилиндрического магнитопровода, но больше зазора между кольцевыми магнитопроводами статора и ротора, а расстояние между внутренней

25 торцовой поверхностью кольцевого магнитопровода и лобовыми частями обмотки выполнено меньше высоты лобовых частей обмоток. лб

1723641

Т10

0 30 60 90 120 150 180 гРад.

Эиг.3

Составитель В. Иванов

Редактор И, Касарда Техред М.Моргентал Корректор M. Максимишинец

Заказ 1068 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101