Индукционный редуктосин

09 ОО 1) Н 02 к А 1 24/00 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТОО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОЧНРЫТИЯПРИ ГННТ СССР ИЗОБРЕТЕН ОЛИС К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВ/24-078О. Бюл, Р 22и институт иции им. Лен енеров гского ком,В,Булеков,бряков ер 088.8)ктрические ма Энергоизда Эл ны и,етельство СССР 02 К 24/00, 19(21) 4432100 (22) 05.04,8 (46) 15.06.9 (71) Рижски данской авиа сомола (72Н,Ни В(57) Изобретение относится к электрическим микромашинам, применяемымв качестве измерительных преобразователей углов в системах автоматики,в частности к индукционным редуктосинам. Целью изобретения является повышение точности преобразования угловыхперемещений в электрический сигнал,Редуктосин содержит витой из лентыпермаллоя кольцевой статор (С) с пазами, в которых расположены стороныкатушек выходной обмотки и обмоткивозбуждения, и витой зубчатый ротор1571727 гаются на обеих его торцовых сторонахи снабжены зубцами 25. Р состоит издвух зубчатых по торцам механическисвязанных между собой элементов 30,31. При этом зубцы этих элементовобращены .к противоположным торцовымзубчатым поверхностям С. Немагнитныйпромежуток между С и двумя элементамиР образован скользящими друг по другуплоскими диэлектрическими покрытиями33 их зубчатых поверхностей. Полукатушки 27 обмотки 28 возбуждения (ОВ)охватывают по два полюсных выступа С.Каждая пара этих полукатушек ОВ, расположенных на полюсных выступах, наИзобретение относится к электрическим машинам, а очнее к измерителям угловых перемещений, широко используемым в различных системах авто матики,Целью изобретения является повышение точности преобразования угловых перемещений в электрический сигнал.На чертеже изображена конструктивная схема индукционного редуктосина в развернутом виде. Редуктосин содержит витой из пермаллоевой ленты кольцевой статор, представляющий собой совокупность полюсных выступов 1-24, на каждом из которых имеется несколько зубцов 25, Полюсные выступы 1-24 образуют пазы 26, в которых расположены полукатуш 40 ки 27, принадлежащие первичной 28, например трехфазной, и вторичной 29 обмоткам. (полукатушки, охватывающие по два полюсных выступа, для первичной обмотки зачернень 1, для вторичной - 545 не зачернень 1). Каждая пара полукатушек, размещенная на двух полюсных выступах, находящихся на одной линии (образующей) и выходящих своими зубцами на противоположные торцовые сторо 50 ны, соединена последовательно, пара полукатушек образует катушку. В каждой фазе обмотки возбуждения все катушки электрически соединены параллельно одна другой и включены под одно и то же напряжение источника переменного тока Йн,133, ) . Шаг по зубцам полюсных выступов, охватыяаемых катушками обмотки возбуждения, равен ходящихся на одной линии-образующейи выходящих своими зубцами на противоположные торцовые стороны, соединена между собой последовательно иобразует катушку. В каждой фазе ОВвсе катушки соединены параллельно нвключены под одно и то же напряжениеисточника переменного тока. Благодаря,этому амплитуды магнитных потоковкаждой пары полюсных выступов, охватываемых одной катушкой ОВ, на обеихторцовых поверхностях С автоматическистабилизируются. В этих условиях погрешности функционирования редуктосинасущественно уменьшаются, 1 ил. 1Я гР( - 2)При К=1 и знаке "минус"2 Катушки выходной обмотки 29 включены последовательно с переменным чередованием порядка их подключения; "соги и 11ласно , встречно . Каждая такая катушка также состоит из двух полукатушек, охватывающих по два полюсных выступа с шагом по зубцам между полюсами, при К=1 и знаке "минус".(К ф -) =г. (1 - -) =1 1 2Р 3 Р 3 3 Ргде 1 Г - шаг по зубцам ротора;К - любое целое число,1С двух торцовых сторон к зубчатымповерхностям статора (слева и справа)примыкают зубчатые по торцам элементы 30 и 31 ротора. На одном торцекаждого из таких элементов, выполненных навивкой в виде кольца из пермаллоевой ленты, нанесены зубпы 32 сравномерным шагом Т . С таким же шагом нанесены зубцы .5 на полюсныевыступы 1-24 Зубцы, полюсные выступыи пазы выполнены на витых кольцевыхсердечниках методом электроискровойобработки с последующим травлениемповерхностей обработки, Иирина зубцовна .роторе и статоре выбирается исходяиэ необходимости исключения наибольшихпо амплитуде нечетньн гармоник в разложении магнитных проводимостей полюсных выступов в функции угла поворота ротора в ряд Фурье,Роторные элементы 30 и 31 скреплены единым валом, допусканщим оэмож6СУЮшГлВвГ 5 15717 ность их осевых перемещений и выраннивание при соприкосновении с торцовыми поверхностями статора. При этом должны быть исключены радиальные и угловые перемещения относительно вала, которым может быть и элемент обслуживаемой конструкции. Необходимо также, чтобы зубцы роторных элементов оказались друг против друга или с небольшим 1015 угловым смещением, например - град,Р. для исключения 11- и 13-й гармоник в разложении проводимостей полюсных выступов в ряд Фурье. Для целей исключения 17- и 19-й гармоник может15 быть. предусмотрен соответствукиций скос. зубцов ротора.Зубцы ротора и статора заполняются диэлектриком, например Фтороплас 20 том, или полиуретановым и полиамидным соединениями соответстненно для ротора и статора таким образом, чтобы были образованы плоские и гладкие поверхности соприкосновения статора и ротора (на чертеже заполненными показаны только несколько впадин между зубцами ротора и статора). Пленка 33 покрытия толщиной 0,005 мм может быть на обеих поверхностях зубцов или 30 только на одной стороне, например на роторе. Это делается для калибровки небольшого немагнитного промежутка и для уменьшения трения между соприкасающимися поверхностями, Для умень шения трения в пленочное покрытие и межзубцовое заполнение может быть внесена смазка. Для поддержания постоянства толщины немагнитного промежутка и исключения его увеличения 40 элементы ротора стягиваются специальными пружинами. 27 45ф =.У =Р =У =Р --- виспа - Р ф г 4 В- г-+ /1 г 1+ сов(2 роС)аоЮ 250 вп Я; ох в 1 пЯс;1+а, /аа(сов (2 К -60 О55 3 22 0 5 о 2вп(Я г. - 240 ) 1 Редуктосин работает следующим образом.При включении обмотки возбуждения под многофазное, например трехфазное, напряжение0,=У. вы, Ц,=У сов(ас, Б =У,сов(дйполисные выступы статора попарно возбуждаются. При этом магнитный поток каждой пары, например полюсных выступов 1-2 н последовательно им включенной пары погцосных выступов 23-24, будет определяться МДС. одной катушки возбуждения (величиной сопротивления 2 пренебрегаем при рассмотрении принципа действия), тогда фг багз-го ф в 1.п Я Е,Иагнитный поток будет проходитьдва последовательно включенных немагнитных промежутка: между первым роторным элементом и полюсными выступами 1-2, а затем выступами 23-24 и вто.рым роторным элементом, замыкаясьчерез ярмо ротора и другие полюсныевыступы.Представим магнитные проводимостинемагнитных промежутков и примыкакицнхк ним элементов стального магнитопро-,вода рядом Фурье в функции от углового положения ротора- ф ,В этомряду ограничимся только первыми двумячленами разложения. Полагаем, чтовыбором ширины зубца статора и ротора,числом фаз первичной обмотки, скосомзубцов ротора и смещением зубцов одного элемента ротора относительнодругого высшие нечетные гармоники,до девятнадцатой включительно, исключены, гармоники более высокого порядка сведены к ничтожнои величине, ачетные в работе не проявляются, Тогдадля проводимостей полюсных выступовстатора можно записать выражения:=фге=в -т а,+а,сов(2 оо) 1%о=з = Ъо =7=а,+а сов(2 рю) ро о Ъ= Э 1=%а=Ъ,1=ао+а сов(2 рК) ро =%,= Ъ ч =Ъц=а, +а,сов(2 к);где для рассматриваемого случая число зубцов одного элемента 2 Р=19.Для каждого полюсного выступа можно найти функцию магнитного потока в зависимости от времени и углового положения ротора: р у1+а/ар(сов(2 оК) )4 2 9 о В8В этих условиях точность в определении угла поворота ротора будет зависеть от постоянства амплитуды магнитного потока пары полюсных выступовф , наличия высших гармоник в составеразложения проводимостей полюсноговыступа в ряд фурье, от наличия высших гармоник в кривой напряжения источника питания, от степени симметриипитающего напряжения и от точностинахождения временного интервала а-й определяющего момент прохождениявторичной ЭДС через нуль (й С, +ЬС) .В данной конструкции могут бытьисключены высшие нечетные гармоникив составе разложения проводимостиполюсного выступа в ряд фурье какФункции угла поворота ротора, осущест-,влено постоянство Ф, и отношения , а,/а, Выбором числа фаэ, геометрииэубцовой зоны и, главным образом,обеспечением малой величины немагнитного промежутка ( Д 0,01-0,005 мм)можно добиться высокой стабильностиФ ,(не хуже О, 1 Я) и отношения а /а(н хуже 0,23 при колебаниях величинынемагнитного промежутка + 10-203 отсреднего значения), При этом не нск лючаются и другие известные способыснижения ошибок редуктосина, например путем повышения точности изготовления отдельных его элементов, усреднения ошибок за счет увеличения числаполюсных выступов и т,д.1.Таким образом, в предложенном редуктосине по сравнению с прототипомможет быть достигнута точность преобразования угловых перемещений не хуженескольких угловых секунд без существенного усложнения технологии,егоизготовления. 1571727 40 45 50 ЬЮ55юРгде Й =2 д 1 - угловая частота токаисточника питания, принимаемая стабильной,7х в 1 пЦй - 240)у у,ф1+а /ао(сов(2 Кэ р 1 х 2х.1+аДа(совЯ 2 ф -30 д6 19 н 19 в 2х вп( Я й - 1204),Иэ представленных вырюкений следует, что амйлитуды магнитных потоков,отдельных полюснь 1 х выступов практически не зависят от велйчины немагнитного промежутка между зубцами статораи ротора, а определяются только лишьугловым положением элементов ротора(фО по отношению к статору. ОбьяЬняется это тем, что отношение - приаамалом немагнитном промежутке практически не зависит от изменения последнего.Магнитные потоки Ф, - Д , изменяясь во времени, наводят электродвижу"щие силы в катушках, выходной обмотки,с которыми они сцеплены.Потокосцепление с выходной обмоткой с-.учетом схемы соединения ее катушек может быть представлено в следующем виде:й б( 1 й фъ фО 597 фб ф 9+УУ У(у) 3%7 рЩсоз(Е 0 Я О е ВТогда выражение ЭДС, наводимой вэтой обмотке, будет иметь вид е = --- = Зм р - в 1 п(2 Ы-Ж).Ща е аДСе ф ад РНаводимая ЭДС обращается в нуль%рО-Я = О,т.е. в моменты времени= крЫ /Ои с запозданием на Д =с-, по срав.нению с моментами прохождения черезнуль опорного .напряжения, в качествекоторого может быть принято напряжение, приложенное к катушкам первойазы01 = У,в 3.пЯИзмеряя это время запаздывания(ЬО , можно определить угол поворотаротора редуктосина Формула изобретения Индукционный редуктосин, содержащий статор с первой зубчатой поверх.ностьн, в пазах которой расположены стороны катушек выходной обмотки и катушек обмотки возбуждения, причем полнсные выступы между пазами снабжены зубцами, и отделенньй от него не- магнитным промежутком зубчатый первый элемент ротора, о т л и ч а ю щ и й - с я тем, что, с целью повышения точности преобразования угловых перемещений в электрический сигнал, катушки обмотки воэбулдения, охватывающие полюсные выступы с шагом по зубцам,1571727 Составитель В.КомаровРедактор Л.Веселовская Техред М.Ходанич Корректор В, Кабаций Заказ 1520 Тираж 444 ПодписноеВИИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР113035, Москва, Ж, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина, 101 Равным В С (КЙ 2), где С - юаг.+ 1по зубцам ротора, а К - любое целоечисло, соединены параллельно, статорснабжен второй зубчатой поверхностью,аналогичной первой, ротор снабженвторым зубчатым элементом с обмоткой,аналогичньв первому, соединенным с иим механически и расположенным против второй зубчатой поверхности статора, а немагнитные промежутки между зубчатыми поверхностями статора и ро тора заполнены диэлектрическим материалом с образованием скользящих поверхностей статора и ротора,