Датчик угловых перемещений

О П И С А Н И Е 324494ИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз СоеетскивСоциалистическими Республик Зависимое от авт. свидетельства- Заявлено 09.1.1970 ( 1393730,18-24) М, Кл, 6016520 с присоединением заявкиПриоритет Комитет по аелам зобретеннй н открытий при Совете Министров СССР(088.8) публиковано 23.Х 11.1971. Б ата опубликования оппсаш 1 летеньза 197 23.11.19 "2Авторыизобретени В, Е.Ан ов, А, А. Ьатоврин и А. М, Шитова 3 аявптел ДАТЧИК УГЛОВЬ 1 Х ИЕРЕМ 2 К,; а - тскущтора. гол поворо пачснпе м. д гтн 1)нна паза- максимальноеизя аосцпсса; 6 к -Датчик может быть использован в схемах автоматики и в счетно-решающей технике для преобразования угловых перемещений в электрический сигнал по типу угол - напряжение, пропорциональное синусу угла или угол - 5 фаза.Известные датчики угловых перемещений (электрические машины) аналогичного назначения выполняются на ферромагнитных цилиндрических магнитопроводах с прямоуголь ными зубцами и распределенной обмоткой.11 звестсн многополюсный вращающтйся трансформатор, состоящий из магнптопроводов статора и ротора в виде кольцевых концентрически расположенных пакетов лтагнпто проводов, в котором, с целью повышения точности воспроизведения синусопдальной зависихости, контур каждого зубца, образующий зазор машины, одного из магнптопроводов выполнен с изменяющимся радиусом, 20Целью настоящего изобретения является создание устройства, в котором синусоидальпая форма выходного напряжения достигается выполнением профильных зубцов одного пз магнитопроводов ротора или статора с одно временным оптимальным выбором размеров зубцов ротора и статора по ширине и скосом пакета магнитопровода.На фиг, 1 представлен необходимый профиль зубца одного магнптопровода, напри мер, ротора; кривой 1 показан требуемый точный профиль зубца, а кривой 2 - возможный приблнженнын профиль; контур т изображает исходный профиль прямоугольного зубца,где: а - тс кушая абсцисса; бо - воздушный зазор; Л(а) - некоторая величина по оси ординат Е., зависящая от а.На фпг. 2 представлена развертка одного пз пакетов зтатнитопровода, например ротора,где: с - величива скоса; т - пол юсное деление.Если датчик перемещений запптан в режиме пульсирующего поля со стороны ротора и пмсст сосредоточенные обмотки на каждом зубце (полюсе), то его м.д.с, в координатах, показаты.; на фг. 1, Опреде;яется рядом Фурье:зтт-5 Г% 1 1Р= -- " ъ сов(21+1)р 3 пз 1 п(2/:+1)(2)оагде: б, - величина воздушного зазора; гго - магнитная проницаемость воздуха.Исходя из желаемого синусоидального изменения функции (2), найдем необходимый профиль зубца из уравнения- Вмакс 81 ПР (+ ) 7 ( )ос+ Ь(а)где: Л(сс) - некоторая величина по оси ординат Езависящая от а (фиг. 1);Вмакс - максимальное значение индукции в зазоре.Подставив в выражение (3) функцию Е из (1) и ограничиваясь первой, третьей и пятой гармоническими, после преобразования найдем:Л (к) =1,27 3, (77+ К )3 - 4 и 1 пфр (и+ 7 ++ М Р ( ") - 0,788, (4)8111 Р (а + У)В последнем выраженииИИР 500 Ь рЛг =соя "; К = 0,333 соз- .Ор кО),900 оР 4 рМ = 0,2 соя71 ОрТаким образом, необходимый профиль воздушного зазора, а следовательно, и профиль зубца определится так:б=бо+Л(а). (5)Влияние скоса пакета ротора на точность воспроизведения синусной зависимости можно оценить полным обмоточным коэффициентом К равным2 7 сч)ггс 1801)и РК = 81 ПСО 8 " СО 8 ч)(к зггс 2 71 О1806 рХ (6)где: 7 - номер гармонической; К, - коэф. сфициент скоса, равный - ; с - величина скоса; т - полюсное деление; 6 - ширина паза статора.Если выполнить зубцы одного из магнитопроводов, например ротора, так, чтобы зазор под ними изменялся по закону (5), то в кривой индукции будут отсутствовать третьи и пятые гармонические. Подбирая одновременно размеры пазов ротора 611 и статора 6,", а также коэффициента скоса К, так, чтобы величина обмоточного коэффициента (6) стала минимальной для седьмой, девятой и т, д. гармонических, можно обеспечить существенное ослабление действия всех высших гармо нических и значительно поднять точность отображения синусной зависимости в режиме пульсирующего поля.Использование датчиков с подобной геометрией зубцов при включении их в режиме вращающегося поля обеспечивает увеличение стабильности величины выходного напряжения и улучшение степени линейности фазы,При выполнении датчиков со скосом на ве личину С=т (фиг. 2) при профильном зубцеи определенных размерах пазов статора и ротора, определенных с помощью выражения (6), можно уменьшить реактивный хгомеггт, так как в зависимости от углового положения ро тора значительно уменьшаются колебания величины проводимости воздушного зазора.Предлагаемые профили могут быть выполнены набором фрез или на специальном профильном шлифовальном станке с экраном, 20 что подтверждается опытом работы,Предмет изобретенияДатчик угловых перемещений, содержащий ферромагнитные цилиндрические ротор и статор, каждый прямоугольный зубец которых представляет собой полюс, отгичаюигиггся тем, что, с целью увеличения точности отображения синусной зависимости выходного напряжения в режиме пульсирующего поля и увеличения стабильности выходного напряжения и линейности фазы от угла поворота в режиме вращающегося поля, а также для уменьшения реактивного момента, профиль каждого зубца одного из магнитопроводов ротора (статора) выполнен по закону: Лго) = 1,27 о, (й + К 13 - 4 Мп ф рза) ++ М - Р - 0,788 з 1 пря 40где: 1801 Р)с рУ= совкОР5006(Р)с рК = 0,333 соя71 Ор900 Ь).рМ =0,2 созт.ОР 50 где: Кс - коэффициент скоса; 7 - номергармонической, была бы минимальной для всех нечетных значений номеров гармониче ских, кроме первого, третьего и пятого. бо - номинальный воздушный зазор; 7) -число пар полюсов; Брс) - диаметр ротора (статора); Ь, - ширина паза ротора; 1)74 - ширина паза статора; сс - текущая абсцисса, 55 а ширина пазов ротора и статора и коэффициент скоса выбраны так, чтобы величина полного обмоточного коэффициента2 г.рК, 180 ь 7 р 180 г 1 рКач = 81 П СОЯч СОЗч60 т"РКс 2 7 Ор КО324494 фиг оставитс илимоно Редактор Б. Нанкина Тскрсд Е, Борисова Корректоры: О. Зайцева и Н. ШевченкоТипография, ир. Сапунова, 2 Заказ 30611 Изд. 1111 ИИПИ Комитета по деламЪ 1 Тираня 418зобретсиий и открытий приЖ, Раушская иаб д. 4,5 Подписное таете Министров СССР