Трансформаторный датчик угла поворота

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИК Я 21768952 А 1 873 1)5 ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕН диальные пазы, разделяющие ее н ров, где и2. В кольцевом пазу ра обмотка 4 возбуждения, а в пазах секторов-секции обмотки возбужд единенные встречно-последовате немагнитном валу закреплен од ный ферромагнитный ротор с дли полюса, равной длине дуги одног крышки. Две зкранирующие зле водные пластины закреплены на прямоугольных сторонах полюса обеспечивая уменьшение потоков вания, что повышает линейность характеристики датчика. Эта хара ка, имеющая вид треугольной функ ет вдвое более высокую крутизну н 120 - 180 угла поворота ротора и нию с участком 0 - 120. л Крадиотехнический инскова етельство СССР В 7/30, 1985,етельство СССР 8 7/30, 1987,ТОРНЫЙ ДАТЧИК УГЛтн тся к измеритель- елью повышениести трансфорворота. Сущромагнитный кой, имеющей льцевые и раеет и надежно ка угла по азный фер цевой крыш ерхности ко 4 и плоских торцах ротора диаметрально противоположно продольной оси датчика,Наличие четырех зкранирующих пластин непосредственчо в зоне рабочего зазора между торцевыми плоскостями ротора и сгатора приводит к возрастанию потоков выпучивания, что заметно снижает чувствительность и линейность рабочей характеристики датчикаНаиболее близким техническим решением к данному изобретению является трансформаторный датчик угла поворота, содержащий полый цилиндрический статор с ферромагнитными крышками на его торцах, в одной из которых выполнены два кольцевых и и радиальных пазоь/и =2, 3, 4), в которых уложены обмотка возСО О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(57) Изобретениеной технике и ичувствительностиматорного датчиность: станкообрстатор закрыт торна внутренней пов Изобретение относится к измерительной технике и может быть применено, в частности, для преобразования угла поворота балансира нефтедобывающего станка в поопорциональное ему напряжение при телекрнтроле работы глубинных танговых насосов,Известен трансформаторный датчик угла поворота, состоящий из ферромагнитного цилиндрического ротора, ферромагнитного статора, выполненного в форме полого цилиндра, и торцевыми крышками с размещенными на них обмотками возбуждения и измерения, а также двумя парами полукруглых экранирующих пластин, причем одна пара расположены на внутренних поверхностях крышек статора, а вторая - на а и-сектозмещена смежных ения, сольно. На нополюсной дуги о секторакгропробоковых ротора.выпучи- выходной ктеристиции имеа участке о сравне 1/689 Ь 2буждения (по кольцевому пазу большего диаметра) и (Ь -1) последовательно и согласно соединенных секций измерительной обмотки, каждая из которых размещена в соответствующем секторе торцевой крышки и имеет число витков, изменяющееся в арифметической прогрессии в зависимости от номера секции, а насаженный на стальную ось (вал) ротор выполнен однополюсным с поперечным сечением сектора, равным и-й части круга,Отсутствие элементов экранирования на боковых участках ротора приводит к существенному возрастанию потоков выпучивания, способствующему снижению чувствительности датчика и возрастанию нелинейности его характеристики преобразования, а стальной вал ротора шунтирует боковой рабочий зазор, что также ослабляет чувствительность датчика,Целью изобретения является повышение чувствительности и надежности датчика, а также увеличение линейности его выходной характеристики,Указанная цель достигается тем, что в трансформаторном датчике угла поворота, содержащем стаканообразный статор с кольцевой ферромагнитной вставкой и торцевой крышкой, имеющей два кольцевых и несколько радиальных пазов, разделяющих крышку на сектора, размещенную в кольцевом пазу большего диаметра обмотку возбуждения, а в смежных секторах из кольцевых и радиальных пазов секции измерительной обмотки, вал и закрепленный на нем однополосный ферромагнитный ротор с поперечным сечением в виде сектора, укладывающемся и раз(где и =2,3,4.) в круг того же радиуса и имеющем длину полюса, равную длине дуги одного из секторов торцевой крышки, он снабжен двумя экранирующими пластинами, выполненными из электропроводного немагнитного материала и закрепленными на боковых прямоугольных сторонах полюса ротора, секции измерительной обмотки выполнены с одинаковым количеством витков, соединены встречно-последовательно и уложены в двух равных по площади смежных секторах крышки, число радиальных пазов равно двум при и = 2 и трем при и2, а вал выполнен из электропроводного немагнитного материала,На фиг,1 представлен трансформаторный датчик угла поворота в сечении по его поперечной оси; на фиг.2 размещение обмоток на крышке статора (приведен пример для и = 3); на фиг,3 - форма поперечного сечения ротора (также для и = 3), 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 Трансформаторный датчик угла поворота содержит металлический, например, стальной, статор 1, выполненный в форме стакана с кольцевой ферромагнитной вставкой 2 и торцевой ферромагнитной крышкой 3 и двумя кольцеообразными и тремя радиальными пазами, в которые укладываются обмотки возбуждения 4 и две последовательно-встречно выполненные секции 5 измерительной обмотки. Однополюсный ферромагнитный ротор 6 с поперечным сечением в виде сектора, к боковым плоским участкам которого крепятся экранирующие немагнитные пластины 7 прямоугольной формы и высокой проводимости, а сам ротор 6 крепится к выполненному из не- магнитной стали валу 8, например, посредством винта 9 и эпоксидной смолы с отвердителем. Число максимумов выходного напряжения при повороте ротора на 360 равно числу минимумов и для двух секций измерительной обмотки равно двум.Наиболее удобно для практики, когда а=2, 3 (иногда 4) и одна пара секций измерительной обмотки. Рассмотрим вариант, соответствующий п = 3.Трансформаторный датчик угла поворота, содержащий стаканообразный статор с кольцевой ферромагнитной вставкой и торцевой крышкой, выполненными из порошковой стали, выстрочанные в крышке пару кольцевых и радиальные пазы, обмотку возбуждения, размещенную в кольцевом пазу большего диаметра, в смежных секторах из радиальных и кольцевых пазов пару встречно включенных.Датчик работает следующим образом. Магнитный поток, создаваемый обмоткой возбуждения 4, пересекает рабочие воздушные зазоры - торцевой (между крышкой 3 и оперечной секторной поверхностью ротора 6) и радиальной (между внутренней и наружной цилиндрическими поверхностями вставки 2 и ротора 6, При совпадении сектора ротора 6 с участком (сектором) торцевой крышки 3, не охваченном секцией 5 измерительной обмотки, ЭДС в последней будет равна нулю, При повороте роторана угол 0ф120 магнитный поток проходит через схему одну из секций 5 обмотки измерения, наводя с ней ЭДС, а поскольку распределение индукции в боковом зазоре близко к равномерному, то выходное напряжение Ог будет возрастать пропорционально углу поворота ротора в диапазоне 0-120, При ф= 120 напряжение О" = О 2 мзх (фиг.4), а для 120 ф 180 будег уменьшаться от Огах до О, При дальнейшем изменении ф от 180 до 360 зависимость О (ф)будет симметрично расположенной (фиг.4), причем чувствительность датчика в диапазоне 120ф240 в два раза выше, чем в диапазонах 0ф120 и 240 ф360. Выполнение ротора и крышки из по.рошковой стали резко уменьшает потери в магнитопроводе, однако значительно повышает выпучивание магнитного потока в зоне полюса ротора, поскольку магнитная проницаемость порошковой стали примерно на два порядка ниже магнитной проницаемости стали трансформаторной, Лоток выпучивания приводит к возвращению нелинейности рабочей характеристики датчика, поэтому размещение экранирующих пластин 7 на плоских боковых участках ротора и выполнение вала ротор 8 из немагнитного материала следует рассматривать не только как факторы снижающий выпучивание потока, но и как фактор, способствующий существенному выравниванию индукции в зоне рабочего потока, что приводит к линеаризации рабочей характеристики и повышению чувствительности датчика, Кроме того, выполнение однополюсного ротора из двух частей полюса из порошковой стали и вала, например, из не- магнитной стали скрепленных посредством винта и эпоксидной смолы с отвердителем, повышает надежность ротора по сравнению с ротором известного датчика. Формула изобретенияТрансформаторный датчик угла поворота, содержащий стаканообразный статор скольцевой ферромагнитной вставкой и тор 5 цевой крышкой, имеющей два кольцевых инесколько радиальных пазов, разделяющихее на секторы, размещенные в смежных секторах крышки секции измерительной обмотки, и размещенную в ее кольцевом пазу10 обмотку возбуждения, вал и закрепленныйна нем однополюсный ферромагнитный ротор с поперечным сечением в виде сектора,укладывающимся и раз, где п = 2 3,4 вкруге того же радиуса и имеющим длину15 дуги полюса, равную длине дуги одного иэсекторов торцевой крышки, о т л и ч а ю -щ и й с я тем, что, с целью повышениячувствительности и надежности датчика, атакже увеличения линейности выходной ха 20 рактеристики за счет уменьшения магнитных потоков выпучивания, он снабжендвумя экранирующими пластинами, выполненными из немагнитного электропроводного материала и закрепленными на25 боковых прямоугольных сторонах полюсаротора, секции измерительной обмотки выполнены с одинаковым количеством витков,соединены встречно-последовательно и уложены в двух равных по площади смежных сек 30 торах крышки, число радиальных пазов в нейравной двум при и - 2 и трем при п2, а валвыполнен из электропроводного немагнитного материала,1768952 я, 3 ктор А.Горлова орректор А,Воров аказ 3637 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ ССС 113035, Москва, Ж, Раушская наб., 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 1 оставительехред М.Мо душ тал