Индуктосин

СОЮЗ СОВЕТСКИХШ,ИГМЮЮЕПВЖРЕСПУБЛИК ИЮ (10 4 (51) Мам тельство ССС 24/00, 1977. о. ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС О ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОЧИРИТЮ ПИСАНИЕ ИЗОБР АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТ(54)(57) 1.ИНДУКТОСИН, содержащий р тор и статор в виде дисков с рабочими обмотками, выполненными в виде последовательно соединенных радиальных проводников, установленных с шагом Т рад,и обмотками питания нз последовательно соединенных концентрических печатных проводников, распо ложенных с радиусом установки наружного проводника Кц и внутреннего проводника К , о т л и ч а ю щ и йс я тем, что, с уелью уменьшения погрешности, концентрические проводники обиоток питания соединены эигза гами с шагом зигзага Т онределяевыражением Т,К сТ ,Т К, обмот 2 1 ка питания ротора й рабочая обмотка выполнены секционированными с равным числом секций и каждая секция рабочей обмотки ротора соединена параллельно с диаметрально противоположно расположенной секцией обмотки питания ротора.2. Индуктосч а ю щ и й спроводников обТ (Кв+К ) /2.3. Индуктосин по и. 1, о т л ич а ю щ и й с я тем. что шаг зигза га проводников обмотки питания переменный и равен Т, К;, где К; - радиус расположения концентрического проводника между двумя другими проводниками, смещенными между собой на ТЪ ин по и. 1, о т л ия темчто шаг зигзага мотки питания равен1 1362Изобретение относится к электротехнике и,измерительной технике и может быть использовано в устройст-, вах измерения перемещений поворотных столов станков, измерительных машин и приборов.В современном машиностроении и приборостроении для определения точного угла поворота столов станков, машин и приборов используются датчики угла поворота вала с печатными обмотками.Известен датчик угла поворота, со держащий дисковые статор и ротор с печатными рабочими обмотками, вклю 5 чающими две синусно-косинусные обмот" ки на статоре,и одну на роторе, выполненными иэ последовательно соединенных радиальных проводников, имеющих вид зигзага с равномерным шагом.20 В двух соседних проводниках таких обмоток ток протекает в противополож. ных направлениях .г-Недостатком датчика является погрешность, которая возникает при перекосах во взаимном положении обмоток ротора и статора.Обмотки питания могут изготовляться в индуктосине печатными.Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является индуктосин с рабочими обмочхами, выполненными иэ последовательно соединенных радиальных проводников с шагом Т рад и обмотками питания, состоящими из 35 последовательно соединенных концентрических печатных проводников с минимальным наружным и максимальным внутренним радиусами расположения проводников в обмотке Кя н К , с об мотками питания и рабочей на роторе, включенными параллельно. В этом датчике концентрические проводники соединены последовательно таким образом, что ток в соседних проводниках про текает в одном и том же направлении, и обмотки питания не имеют вида зиг" зага периодического или с переменным шагом 2).Недостатком известного датчика 50 является погрешность, которая воз- никает при перекосах во взаимном расположении обмоток ротора и стато" ра. Эти перекосы, которые выражаются в радиальном биении обмоток отно" 55 сительно оси вращения ротора и тор- . цовых перекосах обмоток относительно плоскости, перпендикулярной оси 66 2вращения, возни от при изготовлениииндуктосина и его установке в корпусе или оборудовании,В том случае, когда присутствуютотдельно либо радиальные, либо торцовые перекосы обмоток, погрешностидатчика незначительны. Однако, когдаторцовые и осевые биения присутствуют одновременно, что всегда имеетместо в реальном датчике, погрешности датчика резко возрастают.Максимальные величины переменнойи постоянной составляющих погрешности определяются соответственноРЧф ч (ЛгДзМаг 2 сРИД ах ф Ф 8 фгбй,сом, 2где Р - число пар полюсов пндук-,лтосииа ( Р = - Т фТ - шаг периода зигзага обмоток, рад),К - средний радиус обмотки,;мм;ЕД - эксцентриситет геометри ческого центра обмотоксоответственно статора иротора относительно осивращения ротора, мм;3 Я - максимальные перекосы обмоток соответственно ста 4тора и ротора относитель"но плоскостей, проведенных перпендикулярно осивращения, измеренные нарасстояйии К от осивращения, мм.Например, в индуктосине с парамет.рами Р = 360; К 60 мм, Я = Гср+ 8 угл. с, а полный размах погрешности 6 угл. с.Целью изобретения является уменьшение погрешности, возникающей прирадиальных и торцовых перекосах обмоток ротора и статора.Поставленная цель достигается тем,что в индуктосине,содержащем рабочиеобмотки, выполненные иэ последовательно соединенных радиальных провод.ников с шагом Т рад., и состоящиеиз последовательно соединенных концентрических печатных проводниковобмотки питания с минимальным наруж136266 4каждой из обмоток питания течет впротивоположных направлениях (по ча"совой стрелке и против нее), Проводники 9 и 10 в обмотках 7 и 8 питания, имеют одинаковые радиусы К ,Кз и К - радиусы окружностей первого и о,-го проводников, а Т,шаг зигзага обмоток 7 и 8, выбранныйиз условия 1), На роторе обмотка 8питания состоит из одинаковых, равномерно расположенных по окружностисеций, гальванически не связанныхмежду собой, число которых равночислу секций рабочей обмотки 3. Вкаждой паре диаметрально противоположных секций рабочих обмоток 3 и 8секции включены параллельно с помощью проводного монтажа 3 (на фиг.2для простоты иллюстрации показаносоединение только двух пар секций.),остальные пары секций соединены ана.логично 4 - 6 - выводы обмоток4, 5 и 7; 7 и 8 - крепежные отвер-стия статора и ротора),Датчик работает в фазовом, напри"мер, режиме) следующим образом.Обмотки 4 и 5 статора эапитываютсинусоидальными токами соответствен- но обмотка питания ротора и рабочая обмотка выполнены секционированнымн с равным числом секций и каждая сек. ция рабочей обмотки ротора соединена параллельно с диаметрально противо,положно расположенной секцией обмот. ки питания ротора.При этом шаг зигзага проводников обмотки питания может быть равен Т;(К + К)/2.Кроме того, шаг зигзага проводни" ков обмотки питания может быть переменным, равным Т К. где К- радиус расположения концентрического проводника между двумя другими проводниками, смещенными между собой на Т.На фиг.1 изображен статор датчика; на фиг,2 - ротор; на фиг.3- секции рабочей обмотки и обмотки питания ротора, выполненной с переменным шагом.. Датчик (фиг.) содержит статор и ротор 2. Они выполнены в виде дисков, на торцовых поверхностях кото.- рых укреплены рабочие печатные обмот ки 3 -.5. Рабочая обмотка 3 ротора, расположенная на роторе 2, имеет вид периодического зигзага с шагом Т Рад и состоит из одинаковых равномерно расположенных по окружности секций, гальванически не связанных между собой. Рабочие обмотки 4 и 5 статора состоят из.чередующихся между собой секций различных обмоток и являются синусно-косинусными (пространственно смещенными на Т /4). В пределах каждой рабочей обмотки статора секции соединены между собой с помощью проводного монтажа 6. Обмотки 7 пи тания статора и обмотка 8 питания ротора состоят из одинакового числа и (и = 10) концентрических проводников 9 на статоре и проводников 1 О на роторе, соединенных между собой радиальными проводниками 1 на статоре и проводниками 12 на роторе таким образом, что обмотки питания имеют вид зигзага и ток в двух соседних концентрических проводниках 30 1 Е/я,(5) Е= -М418В 1Г 6) 3 1 ным.и максимальным внутренним радиусами К и К ; концентрические проводникй обмоток питания соединены зигзагами с шагом зигзага Т , вы 2 ф бранным из условия 1 = -1 созыв 4 в ф 1 = -1 ахами, (3) где 1, - максимальное значение тока;- круговая састота;- время.здесь и далее обмотки питания имекуются просто обмотками),Эти токи наводят в секциях обмот ки 3 ротора суммарную ЭДС.где Ми М- взаимные инцукгивности обмоток 4 и 3, 5 и 3 сэответ ственно.Под действием Е в секциях обмотки 8 ротора протекают токи 50где- полное суммарное сопротивление цепей, в которые обьединены секции обмоток 3 и 8.Ток 8 наводит в обмотке 7 статораЭДС, являющуюся выходным сигналомдатчикаВ правильно сконструированном датчике при отсутствии перекосов обмоток И8 представляет собой величину1постоянную, независящую от угла поворота ротора, а М 4 1 и М при повороте ротора меняются по строго синусоидальным законам И 4,1 = М зхп рд;И =Исоз рд, (8) где М - максимальное значение вза-имной индуктивности;2/Т - число пар полюсов обмотки 3;Ч" - угол поворота ротора.Подставляя (3) и (8) в (7), полу- чаем=МвМ,сз ео(ц 1 Рр) (9) Таким образом, без учета погрешностей, вносимых перекосами, Фаза выходного сигнала линейно изменяется при изменении. Измеряя Фазу полученного сигнала 9), определяют величину угла поворота ротора.Если же в предложенном индуктосине имеются перекосы обмоток, то взаимные индуктивности И 44 и Мне строго синусоидальны, что приво-, дит к погрешности измерения.Для данного индуктосина максималь ные величины постоянной и переменной погрешностей определяются соответст- венно ЬРь = - ,(е,3, ,б );ф,ааф16 РЮ а ф+,(6826 б),а 11 йфгде Я - число секций обмотки 3 (четное число).При выводе Формул (10) предполагалось, что количество секций обмоток рогора четное, а количество секций каждой иэ синусно-косинусных об" моток статора в 2 ираэ (и = 36266 б 2 1 больше М, т.е, равно 2 п й.ЯСоотношения (10) сохраняются прилюбом четном числе секций синуснокосинусных обмоток статора и любомчетном чли нечетном числе М:, 2 секций обмоток ротора.Также предполагалось, что шаг Тзигзага обмоток питания выполненпостоянным, равным Т 1 (К +К) /2.10 Как показывают расчеты, лучшую компенсацию погрешности перекосов иэксцентриситета имеют датчики с переменным шагом Т 2, равным Т 1 К , где1 фК - радиус окружности проводника, 15 расположенного внутри зигзага. Нафиг.3 показана конструкция питающихобмоток с таким шагом. В этом случаелюбой из шагов Т равен длине дуги 1, отсекаемой от проводника, 2 О расположенного внутри рассматриваемого шага, двумя прямыми, проведенными под углом Т 1 из геометрического центра 02 обмоток.Сравнение (1) и (10) показывает, Ю что погрешность предложенного датчи"ка, вызываемая перекосами и эксцентриситетом, как постоянная, так и переменная приблизительно в 0,32 Яраза меньше, чем погрешность известного устройства. Увеличивая, числоН секций, на которые делятся обмоткиротора, эту погрешность можно снизить до любой заданной величины.Так, в датчике, имеющем те же параметры, что и в приведенном примере= 0,02 1 при И = В Июах Юва = + 04 угл, с,чат соЫто есть погрешность уменьшилась в 20 раз по сравнению с известным устройством.Путем увеличения числа 11 секций, на которые разделены обмотки ротора, величина погрешности перекосов может быть уменьшена до любой заданной ве. личины.Другим преимуществом датчика является упрощение его изготовления и применения, так как он допускает значительно большие эксцентриситет и перекосы обмоток относительно базовых поверхностей как нри изготовлении обмоток, так и при установке статора и ротора в оборудовании или корпусе датчика.11362 ббФи ВНИИОИ Заказ 102 Тираа 646 ПодписноеППП "Патент", .ород, уа. Проектная