Датчик угла поворота вала

ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ Союз :оветскнкСоцнвпнстнческнкРеспублни(22) Заявлено 2 б,10,7 51) М О 5/20 и исоединением заявк 1 риоритет еударстввнный квинте СССР(54) ЛАТЧИК УГЛА П на 360 отношеИзобретение относится к области автоматикии может быть использовано для цзмерецияуглового положения объектов,Известны преобразователи углового положе.ция вала с электрической редукцией, редуктосины, особенность работы которых заключает.ся в том, что за малый угол поворота входной оси (ротора), выходной параметр, (амплитуда или фаза напряжения) изменяется наодин период, а при повороте роторачисло периодов равно передаточномунию электрической редукции (1).В силу того, что ца зубчатых полюсахмагнитопровода статора, указанного редуктосинаразмещены сигнальные обмотки и обмотки воз.буждения, то данный прибор при достаточнобольшом передаточном отношении электрической редукции, обладает большими габаритами.Известен преобразователь угла поворотавала в число импульсов, содержащий цилинд.рический зубчатый ротор и статор, выполнен.ный в виде цилиндрического магнитопровода,на котором установлен цилющрический под-магничивающий элемент и зубчатые полюсные цакоцечники, имеющие одинаковое число эуб.цов, между которыми размещена цилицдри. ческая выходная обмотка, причем зубцы полюсцых наконечников выполнены Г.образнымн и расположены по внешнему периметру стато. ра и зубца одного полюсного наконечника (2).%Данный преобразователь обладает тем недостатком, что выходная обмотка выполнена не по дифференциальной схеме, а это значительно снижает отношение величины полезноо сигнала к помехе. Кроме того в этом преобразователе нет возможности получить высокую дискретность при достаточно малых габаритах из-эа того, что зазор между зубцами полюсцых наконечников должен быть достаточно боль. шим, чтобы обеспечить проводимость между зубцами полюсного наконечника и зубцами ротора значительно большую, чем проволимос 1 ь между зубцами обоих полюсных наконечников статора. Так как в противном случае выхол. ная обмотка будет зашунтирована.Наиболее блйзким технически решеци. ем к данному изобретению является датчик угла поворота, содержащий зубчатый когп цся 1 й705 т 61 40 ротор с внутренними зубцами и зубчатыйкольцевой статор с внешними зубцами, в канавке статора установлена круговая обмотка, аэубць 1" ротора установлены с зазором относи" тельнозубцбв"статора в плоскости, перлендикулярной осн вращения ротора 133,Недостатками известйого датчика являютсяего большие габариты и ограниченные возмож,ности использования, поскольку на выходетакого датчика после исключения постоянной 1 Осоставляющей формируется однофазный сигналпеременного тока.Целью изобретения является расширениефункциональных возможностей и уменьшениегабаритов датчика.5Поставленная цель достигается тем, что встатор, выполненный из двух сочлененных колецс парами диаметрально расположенных зуб.чатых секторов, введены ситнальныеобмотки,установленные на каждом из секторов, секторы одного кольца статора размещены междусекторами другого кольца в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, зубцысектора одного кольца смещены относительнозубцов соседнего сектора того же кольца наполовину эубцового деления, а относительнососеднего сектора другого кольца на четвертьзубцового деления, обмотки каждой пары диаметрально расположенных секторов включенысогласйо, а двух соседних пар секторов одногокольца - встречно.На фиг, 1 представлена схематическая кон.струкция датчика; на фиг, 2 - разрез А - Ана фиг, 1.Датчик состоит иэ ротора 1 с зубцами 2,статора 3, выполненного из двух колец 4 и 5иэ магнитомягкого материала с парами диа.метрально расположенных зубчатых секторов 6и 7, 8 и 9. Зубчатые секторы 6 и 7 одногокольца для обеспечения дифференциальнойработы датчика смещены относительно секторов 8 и 9 на половину зубцового деления ро.тора. Сигнальные обмотки 10 - 13, расположенные на диаметрально противоположных секторах включены последовательно и согласно,а пары указанных обмоток включены встречно,Круговая обмотка 14 возбуждения, общая длясигнальных обмоток обоих колец, размещенав канавке статора 3Клеммы 15 служат для монтажа обмотоки подключения датчика к внешним прибо.рам.Датчик работает следующим образом.Магнитный поток, создаваемый обмоткой 11возбуждения, выходит из одного кольцевогосердечника через зубчатые секторы 7 - 9, черезвоздушный зазор проходит по зубцам 2 ротора 1, проходит по зубчатый секторам второго 1 сольцсцо ссрлсчццка и эам 1 цэсся ца солцеценной части колец 4 и 5 статора,Так как сигнальные обмотки 10- 13, уста.новлеццые ца секторах кольцевого сердечника,о расположенных под 180, включены согласно,то возможные изменения воздушного зазора между зубцами ротора и зубчатыми секторами колец 4 и 5 статора не влияют на величину суммарного напряжения, наводимого магнитным потоком в парах укаэанных катушек.Так как пары обмоток 10-.13 включены встречно и установлены на секторах, сдвинутых на половину зубцового деления ротора, то при вращении ротора 1, когда зубцы 2 ротора 1 совпадают с зубцами секторов 6 и 7, а зубцы статоров 8 и 9 располагаются против впадин между зубцами 2, на выходе сигнальных обмоток будет максимальное напряжение, фаза ко- торого определяется фазой напряжения обмоток 10 и 11. При дальнейшем вращении ротора зубцы 2 совпадают с зубцами секторов 8 и 9, а зубцы секторов 6 и 7 располагаются против впадин между зубцами 2. На выходе будет также максимальное напряжение, но про тйвоположной фазы.При симметричном положении зубцов 2 ро. тора 1 относительно зубцов секторов 6-9 на выходе появляется остаточное нулевое напряжение. Таким образом на выходе ситнальных обмоток одного зубчатого кольца статора через каждые пол-шага зубчатого ротора череду.ются максимальные выходные напряжения,причем фаза максимальных напряжений черезкаждые пол-шага меняется на 180,Аналогично формируются выходные. напряжения на сигнальных обмотках второго зубча.того кольца, который представляет собой второй канал датчика.Для получения синусно.косинусной зависимости выходного напряжения датчика зубцасектора второго кольца статора смещены относительно зубцов соседнего сектора первогокольца на четверть зубцового деления ротора,что приводит к сдвигу по фазе огибающейвыходного напряжения на сигнальных обмоткахвторого кольца по отношению к напряжениюпервого кольца на 90 электрических градусов.Такое конструктивное выполнение датчикапозволяет использовать его в качестве синусно.косинусного вращающегося трансформатора сэлектрической редукцией, в преобразователяхдля поворота вала в код, Датчик по сравце.нию с известными имеет меньшие габариты, так как осевой размер ротора определяется шириной одного зубчатого сектора статора, а осевой размер статора определяется шириной одной обмотки возбуждения и одного магнитопровода, необходимого для проведения магпнпгого поппа через игшлпиьн зазоры меж. цу эубчап ми секторами татора..)кономический эффект от использования датчика угда поворота определяется его техническими преимушествами,Формула изобретенияДатчик угла поворота вала, содержащий зубчатый кольцевой ротор с внутренними зубцами и зубчатый кольцевой статор с внешними зубцами, в канавке статора установлена кру. говая обмотка, а зубць 1 ротора установлены с зазором относительно зубцов статора в плос. кости, перпендикулярной оси вращения ротора, о т л и ч а ю ш и й с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и уменьшения габаритов датчика, в статор, вы. полненный из двух соединенных колец с парами диаметрально расположенных зубчатых секторов, введены сигнальные обмотки,устаповленнь 1 е накаждом из секторов, секторьодного кольца статора размегцены между секторами другого кольца в плоскости, перпендикулярной оси вращения ротора, зубцы секто.5 ра одного кольца-смещены относительно эуб.цов соседнего сектора того же кольца, на половину зубцового деления ротора, а относитель.но соседнего сектора друтого кольца на чет.верть зубцового деления, обмотки каждойпары диаметрально расположенных сектороввключены согласно, а двух соседних пар сек.торов одного кольца-встречно.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Ахметжанов А, А. Высокоточные системыпередачи угла автоматических устройств М.,"Энергия", 1975, с. 32.2, Авторское свидетельство СССР Кф 519750,кл. 6 08 С 9/04, 07,04,75.3, Новицкий, П, Н, и др, Электрическиеизмерения неэлектрических величин, Л, "Энергия", 1975, с, 313, рис, 13-12 (прототип).2 7 14 Составитель АТехред Л.Ал но орректор 11. Сец Редактор Б. Герцен Закаэ 801342 лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектнан,4 Тираж 84411 ПИИПИ Государственного ко по делам изобретений и от1 3035, Москва, Ж, Раутлск Подписномитета СССРрытийя наб, д 45