Магнитомодуляционный датчик угла поворота
ОПИСАНИЕ
ИЗОБРЕ7ЕЙ МЯ
643744 (61) Дополнительное к авт. гвид-ву (22) Заявлено OO.O1.77 (21) 2441394/18-24 с присоединением заявки Л«
{23) Приоритет
<з 01 В 7/30
Госуаврствсн ый сиитет
ceca сс д6лни нзсбрнтенмм и стиру.тнй
Опубликовано25.01.7cJ.Áloëëåòeíü № 3 (53) УДК 681.34 (088. 8)
Дата опубликования Описания 28.01.791 (72) Авторы изобретения
И, g. Беликов, Ю. А. выругав, «О. Е. Рабанн и H. И. Филиппов (71) Заявитель (54) МАГНИТОМОДУЛЯЦИОИ-1Н1; ДАТЧИК
УГЛА ПОВОРОТА
Изобретение относится к системам автоматического контроля и регулирования,неэпектричесних величин, а именно, к датчикам угла поворота.
Известны магнитомодупяционные датчики угла поворота, содержащие кольце- 5
Образный статор,выполненный из ма гнптномягкого материала, с закрепленными на нем электрическими обмоткой возбуждения и выходной обмоткой, и ротор, связанный с контролируемым обыктом, lÎ выполненный в виде постоянного двухполюсного магнита, намагниченного в плоскости,перпендикупярной его оси вращения (1).
Обмотки этого датчика, выполнены тороидапьными, равномерно распределен ными по всей окружности статора.
Недостатком известного датчика яв ляется его невысокая точность. Это Обстоятеаьство объясняется тем, что s этом датчике характер зависимости выходного сигнала от угла поворота ротора опредепяется величиной магнитного потока и конфигурацией пОпе постоянного мат » нита, его эксцентрисигетом ll сечением статора, то есть такими параметрами, на значения котораx --сегда есть опре депенкьп допуск. Любое отклонение Значений этпх параметров от оптимапьнь«х даже D пределах р, .п)ч ка приводи г K снижению точности да l ÷èlû.
Наиболее близким гехническим решением, которое принято за прототип, является магнпгомодупяциОнный датчик угла поворота, содержащий копьцеобразный статор из магнитномягкого материала, секционную Обмотку возбуждения, секционную многофазную выходную обмотку и многспопюснь«й ротор(2).
Недостаток этого устройства состоит в его невысокой точности и сложности конструктивного решения.
Цепью изобретения явпяется повьппвние точности магнитомодупяционного датчика угла поворота..
Поставленная цепь достигается тем, что в магнитомодупяционном датчике на внутренней стороне кольцеобразного
cTGT0pa расположены выступы, Ha LQTo рых через один последовательно размешены секции обмотки возбуждения и секции мнОГофазнОЙ выхОднОй Обм отки а число пар полюсов ротора в aaa pass меньше числа нар нолюсов выходной ОЬмотки.
Такое выполнение позволило повысить точность предлагаемого устройства пото му, что заданный характер зависимости
1 выхОднОГО сиГнапа QT уГла BGBopoT8 обеспечивается типом выходной обмстки, соотношениями чисел пар полюсов выходной обмотки и ротора, чисел катушек ts обеих обмоток и, таким образом, нараметрами, значения которых заданы без какого-либо допуска. Следовательно, не может быть и отклонения значений этих параметров от оптимальных. 20
На чертеже изображен общий вид магнитомодуляционного датчика угла поворота с двухфазной выходной обмоткой.
Магнитомодуляционный датчик угла 25 поворота содержит кольцеобразный ОТатор 1 из магнигномягкого материала, последовательно соединенные одинаковые секции 2, секционную обмотку возбуждения 3, прилегающую к внутренней па- 30 верхности статора 1, секции 4, образующие секционную многофазную выходную обмотку 5, припегающие к катушкам 2„ многополюсный ротор 6, выполненный в виде многополюсного постоянного магнита, намагниченного в плоскости, перпендикулярной его оси вращения. Секции
2 и 4 равномерно распределены по окружности, причем расстояние между двумя соседними секциями равно ширине одной секции. Число пар полюсов ротора
6 в два раза меньше числа пар полюсов выходной обмотки 5, Статор 1 имеет на внутренней поверхности выступы 7, которые равномерно распределены по окружности. Их чиспо в два раза больше числа секций 2 обмотки возбуждения Э.
Выступь 7.обеспечивают простую и надежную фиксацию секций 2 и 4 обмоток
3 и 5, зо
Удвоение числа выступов 7 по сравпению с числом секций 2 обеспечивает симметрию магнитного поля возбуждении.
Обмотка возбуждения 3 подключена к источнику переменного напряжения (на чертеже не показан). Ротор 6 изолирован стальной немагнитной оболочкой (HB чертеже не покамна).
Датчик работает следующим образом.
По обмотке возбуждения 3 протекает ток, создающий геременный магнитный поток, который наводит в фазах выходной обмотки 5 ЗДС.
Выражения для ЗЙС фаз выходной обмотки 5 Е 2 и E могут быть записаны следующим образом.
ИГ
= К. Э„ ю„(х)щ (х)6(х+А)дх, 2К
E =K„J )xu,(x)uuz(x)Ci(x+cL)dx, где К вЂ” коэффициент пропорциональности;
Э„- ток обмотки возбуждения 3 щ„(х)- функция расгределения эффективнь х витков обмотки возбуждения„ а щ (y,) Оу (g - функции распределения эф2 Е фективных витков фаз выходной обмотки 5;
Q(gyes) — функция, отображающая закон изменения проводимости выступов 7 и спинки статора 1 от угла поворота ротора 6 (o{. для переменного потока обмотки возбуждения 3);
X -текущая координата вдоль расточки статора 1.
Все секции выходной обмотки 5 находятся nog одноименными полюсами пспя, создаваемого обмоткой возбуждения Э. Поэтому можно принять функцию й7„(Х) равной константе Ж,(К) =К
С учетом того, что выходная обмотка
5 выполнена синусной, положим
Q3 =- &10 рх> ОЗ = сакэ Рх °
Насьпцение отдельных участков магнитопровода сТаТора 1 под воздействием потока постоянного магнита приводит к тому, что функция G(X с(. становится переменной вдоль расточки статора. Эта функция раскладывается в ряд Фурье, из которого выделяется гармоника порядка р. Наличие в разложении функции 6 (Х+ с ) гармоники порядка в обеспечивается вышеуказанной геометрией ротора 6.
G(x+x)=А sinjр(хФс(,) 9 ) Д
Е Аппп (п(х+ы.)+ g„), 0=1
t34p
3 где А, А, Ап -коэффициенты ряда Фурье соответственно для постоянной составля- ющей гармоники р и A-ой гармоники про» водимости;
Составитель И. Наэаркина
Редактор Q. Мепуриявили Техред Э. Чужик Корректор С. Шекмар
° 64
Заказ 8009/38 Тираж 865 Подписное
ЦНИИПИ Государственного комитета СССР.но делам изобретений и открытий
3.1ЖЭЗ5, Москва, Ж-ЭБ, Раушская наб„д, 4/8
Филиаи ППП Патент, r. Ужгород, уп. Проектная, 4
