Индуктивный датчик угловых перемещений

ОПИСАНИЕИЗОБРЕТЕН ИЯК АВТОРСКОМУ СВМДЕТЕДЬСТВУ Союз СоветскинСоцкалистическкхРеспубпнк 1,765944Н 02 К 24/00 Н 02 К 29(00 Государстеенный комитет по делан изобретений и открытий(71) Заявитель Изобретение относится к электротехнике иможет быль использовано в качестве датчикаутлового положения вала, в частности в вентильных двигателях,Известны датчики угловых перемещений, содержащие статор с многофазной обмоткой иферромагнитный фигурный ротор 1 т.Однако такие датчики имеют значительнуюпотребляемую мощность, что обусловлено прохождением переменного магнитного потока четарез воздушный зазор,. Известен также датчик угловых перемещений,содержащий кольцевой шихтованный статор сгп-фазной обмоткой, соединенной со входнымии выходными клеммами, и ротор в виде 2 рполюсного постоянного магнита 2.В известном датчике обмотка выполненатороидальной. Изменение индуктивностей различных фаз обмотки происходит за счет подмагничивания соответствующих участков статораполем постоянного магнита. При этом в потокосцеплениях фаз образуется постоянная составляющая, что ограничивает глубину модуляциипеременного выходного напряжения и снижает точность датчика. Это является недостатком известного устройСтва.Цель изобретения - ттовышение точности за счет увеличения глубины модуляции выходного напряжения. Это достигается тем, что в датчике угловых перемещений, содержащем кольцевой шихтованный статор с пт-фазной обмоткой, соединенной со входными и выходными клеммами, и ротор в виде 2 р-полюсного постоянного магнита, ста. тор выполнен с наружным и внутренним, обращенным к ротору, ярмами, между которыми размещена зубцовая зона с 4 рптК (где К - целое число), расположенная равномерно по окружности закрытыми пазами, а каждая фаза обмотки образована 4 р секциями, каждая из которых выполнена путем встречной намотки проводников на К соседних зубцах, причем каж. дые 2 р секции, расположенные на статоре с угловыми интервалами по-зк. рад., объединены поУследовательно в группы, а каждые рве группы, расположенные с интервалами по - рад., соединены между собой, общая точка указанных3 76594групп подключена к выходной клемме даннойфазы.Сечение внутренного ярма статора выполненоне меныцим, чем половина сечения зубца, а сечение наружного ярма - превышающим сечение5зубца не менее, чем в - раз.На фиг. 1 дана конструктивная, схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 - показано расположение секций на статоре для двухфазноговарианта датчика; на фиг, 3 дана схема соединения секций.Датчик (см. фиг.1) содержит статор 1 и ротор 2, выполненный в виде постоянного магнита. Статор имеет два ярма - наружное 3 (большего сечения) и внутреннее 4 (меньшего сече.15ния), между которыми расположена зубцоваязона с расположенными равномерно по окружности 5 закрытыми, например, круглыми пазами 6 (зубцами).Число пазов20й = 4 рпК,где р - число пар полюсов ротора,т - число фаз обмотки,К - целое число На фиг. 1 показана одна фаза обмотки, со держащая при двухполюсном роторе 2 4 рсекции, каждая из которых выполнена путем встречной намотки проводников на К=4 соседних зубцах 6. При К=4, р=1 и в=2 общее число пазов составляет й = 32. Каждые 2 р=2 сек ции, расположенные на статоре с угловыми интервалами по = я рад., т,е. секции 7 и 8 и секции 9 и 10 соединены последовательно в группы, и две группы, расположенные на стато. ре с интервалами по - = - соединеные между 352 р Рсобой, Общая точка указанных групп подклю. чена к выходной клемме 11 данной фазы, а свободные концы - к двум входным клеммам 12, 13.40Секции 14 - 17 второй фазы (см, фиг. 2) расположены на свободных зубцах 6 статора 1 между секциями 7 - 10, Секции 14 и 15, а также секции 16 и 17 объединены попарно в группы (см. фиг. 3). Группы соединены между 45 собой и подключены ко второй выходной клемме 18, а свободные концы второй фазы соединены со входными клеммами 12 и 13. В полученной таким образом полумостовой схеме выходные напряжения двухфазного датчика снима 50 ются с клемм 11 и 18 относительно клеммы 19, соединенной со средней точкой источника питания.При отсутствии средней гочки источника пита. ния обмотка двухфазного датчика может быть55 выполнена по мостовой схеме. При этом секции 7 - 10 и 14 - 17 наматываются двумя паралГ лельными проводами и соединяются, как указано выше, образуя четыре пары групп, одно именные концы которых подключаются к разноименным входным клеммам. Выходное напря.жение каждой фазы датчика снимается междуодноименными общими точками соответствующих групп,Общее число секций обмотки зависит от числа фаз т и числа пар полюсов ротора р,Так, например, мостовая обмотка трехфазного датчика при р=2 содержит 12 секций. Каждаяиз трех фаз образуется четырьмя секциями аналогично фазе двухфазного датчика и подключается к одной из трех выходных клемм, междукоторыми образуются выходные напряжения. Датчик работает следующим образом.Каждая фаза обмотки, например фаза, образованная секциями 7 - 10, представляет собой индуктивный делитель напряжения, в котором индуктивность каждой из двух групп, например группы секций 7 и 8 зависит от положения ротора. Магнитный поток Фо постоянного магнита 2 замыкается преимущественно по наружному ярму 3 статора 1, имеющему большое сечение, При этом в положении, показанном на фиг. 1, он подмагничивает зоны расположения секций 7 и 8, и не затрагивает зоны расположения секций 9 и 10, поэтому секции 9 и 10 обладают максимальной индуктивностью, а секпии 7 и 8 - минимальной. При этом пе ременное напряжение Оп, приложенное к клеммам 12, 13, выделяется преимущественно на клеммах 11, 13. При повороте ротора нарад.Д соотношение индуктивностей изменяется на обратное, а при повороте на я рац становится аналогичным исходному. В результате напряжение на клемме 11 относительно клеммы 19 (см. фиг, 3) изменяется в функции двойного угла поворота по периодическому закону, который макет быть установлен,в частности, синусоидальным за счет соответствующего выбора геометрии ротора.Магнитный поток Фо постоянного магнита 2 проходит через соседние зубцы статора (см. фиг. 1);Поскольку проводники секции намота. ны на соседних зубцах 6 встречно, постоянная составляющая в потокосцеплении секции и, следовательно, всей фазы уничтожается. Благода. ря этому повышается глубина модуляции выходного напряжения датчика. Для правильной работы устройства необходимо, чтобы постоянный магнит 2 обеспечивал сильное насыщение "К" соседних зубцов и свободно проходил по наружному ярму 3, не насыщая его. Сечение внутреннего ярма 4, обеспечивающего прохождение только переменного магнитного потока Ф, должно быть не меньшим, чем половина сечения зубца 6, а сечение наружного ярма 3 - превышающим сечение зубца 6 не менее, чемвраз, что обеспечивает прохождение половинного потока постоянного магнита 2,Повышение глубины модуляции переменногонапряжения позволяет увеличить амплитуду выходного напряжения. Благодаря этому повьппается точность датчика, В связи с тем, что пере.менное магнитное поле Ф не проходит черезвоздушный зазор, замыкаясь по магнитопроводу статора 1 вокруг закрытых пазов 6, значительно снижается мощность, потребляемая дат. 10чиком иэ сети переменного тока.Предлагаемый датчик может быть выполнен.с малой аксиальной длиной, что создает пре.имущества при его использовании в качествевстроенного датчика положения в вентильных 1двигателях,Индуктивный датчик угловых перемещений, содержащий кольцевой шихтованный статор с т.фаэной обмоткой, соединенной со входными и выходными клеммами, и ротор в виде 2 р-полюсногопостоянного магнита, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения Формула изобретения 765944 6точности за счет увеличения глубины модуляциивыходного напряжения, статор выполнен с нару.жным и внутренним, обращенным к ротору, ярмами, между которыми размещена зубцовая зона с 4 ртК (где К - целое число), расположенное равномерно по окружности закрытыми пазами, а каждая фаза обмотки образована 4 рсекциями, каждая из которых выполнена путемвстречной намотки проводников на К соседнихзубцах, причем каждые 2 р секции, расположен 1 Тные на статоре с угловыми интервалами порад.,объединены последовательно в группы,а каждыедве группы, расположенные с интервалами по- рад, соединены между собой, общая точка2 Рчуказанных групп подключена к выходнои клемме данной фазы, а сечение внутреннего ярмастатора выполнено не меньшим, чем половинасечения зубца, и сечение наружного ярма - рре.вышающим сечением зубца не менее, чем в - раз.20 Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Патент ФРГ Мф 1054354, кл, 74 Ь 8 оз,1959.2. Юферов Ф. М., Электрическими машиныавтоматических устройств, М.,"Высшая школа",1976, рис. 13,24, с. 376.765944 12 В. Никаноровстелевич СоставиТехред дактор Т, аго Корректор В, Бутяга Тираж 783 осударственного комитета С изобретений и открытий осква, Ж.35, Раушская набЗаказ 652 ПодписноеССР НИИПИ по дела 13035,лиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул, Проектная