SU1105818A1 - Преобразователь угловой скорости - Google Patents

Abstract

ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ, содержащий статор в виде кольцевого магнитопровода со сдвинутыми относительно друг друга парами равномерно намотанных бифил рнык обмоток, включенных в каждой паре последовательно встречно и смещенных на 180 относительно друг друга. ротор в виде посто нного магнита пр моугольного сечени , установленный диаметрально, датчик угла и коммутатор, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности измерени  малых угловых скоростей, на посто нном магните симметрично относительно его продольной оси вдоль его боковых поверхностей, обращенных к магнитопроводу, закреплены пластины из ферромагнитного материала с угловым размером a угол смещени  каждой пары обмоток относительно предьдущей выбран равным причем величины /J и р i удовлетвор ют услови м: 180°/р /i 180°-ct-,/3 180°/

Description

СП

00 i Изобретение относитс  к технике контрол  и регулировани  и может быть использовано дл  измерени  мгн венных значений малых скоростей вра щени  , Известен преобразователь угловой скорости, содержащий посто нный магнит пр моугольной фор:-, кольцевой магнитопровод с равномерно распределенными обмотками, датчик угла и коммутатор Недостатком такого устройства  вл етс  низка  точность измерени  мгновенных значений малых угловых скоростей, так как амплитуда пульсаций при посто нной угловой скорости составл ет до 50% от уровн  выходного сигнала. Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому устройству  вл етс  датчик частоты вращени , у ко торого размещенные на магнитопроводе обмотки выполнены бифил рно и соединены попарно последовательно и встречно, причем угол смещени  второй обмотки относительно первой в кахсдой паре выбран равным 180°, а смещение каждой из образованных пар относительно предьщущей равМо ширине полюса ротора 2. Недостатком известного устройст  вл етс  ограничение точности преобразовани  из-за того, что смещени пар обмоток на угол, равный щирине полюса, приводит к неравномерному перекрытию плоских (при со const) вершин ЭДС пар обмоток на отдельных участках. Наличие в магнитной сист ме потоков рассе ни  приводит к уменьшению длины плоских вершин, а следовательно, возможно по вление участков, когда они полностью не перекрываютс . Цель изобретени  - повышение точ ности измерени  малых угловых скоростей . Поставленна  цель достигаетс  тем, что в преобразователе угловой скорости, содержащем статор в виде кольцевого магнитопровода со сдвинутыми относительно друг друга парами равномерно намотанных бифил рных обмоток, включенных в каждой паре последовательно встречно и сме щенных на 180 относительно друг друга, ротор в виде посто нного маг нита пр моугольного сечени , уста182 новленный диаметрально, датчик угла и коммутатор, на посто нном магните симметрично относительно его продольной оси вдоль его боковых поверхностей , обращенных к магнитопроводу , закреплены пластины из ферромагнитного материала с угловым размером ft а угол смещени  пары обмоток относительно предьщущей выбран равным 180 /р. причем величины /5 и р удовлетвор ют услови м: 180°/р ; 180 -о/, р .gQo J где углова  ширина полюса магнита , р - число пар обмоток. На фиг.1 изображен чувствительный элемент преобразовател  угловой скорости на фиг.2 - блок-схема предлагаемого преобразовател ; на фиг.З фазовые диаграммы напр жение дл  р-3 в парах обмоток и на выходе преобразовател  при посто нной угловой скорости. Чувствительньй элемент содержит кольцевой магнитопровод 1 с измерительной обмоткой 2 и двухполюсный магнит 3. Измерительна  обмотка включает равнораспределение р пар обмоток (на фиг.1 прин то р-3). Измерительные пары обмоток состо т из двух обмотокJ которые включены последовательно и встречно. Начала обмоток (Н1,Н2,НЗ,Н4,Н5,Н6 на фиг.1) смещены относительно концов (К1,К2, КЗ,К4,К5,К6) соответственно на угол 180°, т.е. угол намотки казкдой обмотки составл ет 180. Угол намотки пары обмоток - 360°. Измерительные пары обмоток сдвинуты относительно друг друга на угол 180°/р. Двухполюсный магнит 3 с угловой шириной полюса d установлен диаметрально на валу 4 (фиг.2) внутри магнитопровода 1. На магните 3 симметрично его продольной оси с.помощью немагнитных держателей 3 с двух сторон укреплены ферромагнитные пластины 6, которые представл ют части колец с угловым размером /J. Вал 4 (фиг.2) соединен с объектом, скорость которого контролируетс , с датчиком 7 угла и с двухполюсным магнитом 3 чувствительного элемента преобразовател  8. Выход датчика 7 угла соединен с управл ющим входом электронного коммутатора 9, второй вход которого соединен с выводами 3. отдельных пар обмоток чувствительного элемента 8. Устройство работает следующим образом. При вращении магнита 3 в измерительной обмотке 2 наводитс  ЭДС, пропорциональна  скорости вращени  контролируемого вала 4. Форма ЭДС 6 (фиг.З ) в первой паре обмоток (Н1-К1,Н2-К2) в пределах 180° определ етс  выражением e,() , (1) где k - посто нньй коэффициент , завис щий от . параметров элементов преобразовател ; W - углова  скорость вращени  , (214и))и - посто нна  составл юща  ЭДС; ( ))0, - ЭДС, обусловленна  потоками рассе ни . Значени  U и U вычисл ютс  п формулам . в(r,Ч) (2) г j Q(r-,, (Э| где /3 ( - распределение индукции в зазоре; Г - толщина обмотки в воз душном зазоре; j - угловое отклонение ро ра от середины обмотки , измен ющеес  от О ДО 1 90 ° ; Ч - угол распределени  об мотки (секции). В пределах последующих 180° вел чина ЭДС 6 мен ет знак на противоположный , сохран   неизменной форму (фиг .За). Выходные напр жени  Е и во 2-о и 3-ёй парах обмоток подобны но сдвинуты по фазе относительно с ответственно на 180°/р в частност на 60, и 120° при -3 (фиг,35, Зв Измерение мгновенной скорости от 180с использованием первой пары об моток возможно на участке с угловым размером fb - (, - Ч (фиг.Зек), так ка на участках О-if и Ч -180° выход ной сигнал определ етс  преимущест 184 ве но угловым положением ротора и величиной потоков рассе ни . Измерение мгновенной скорости в пределах полного оборота производитс  следующим образом. В промежуток времени, когда двухполюсньш магнит 3 находитс  в пр.еделах угла Ч - Vj электронный коммутатор 9 по сигналу датчика 7 угла подключает к выходу преобразовател  первую пару обмоток (фиг.3). Аналогично на участке работает втора  пара обмоток, а в диапазоне Ч7т(180°+ Р треть . Моменты и направлени  переключений показаны на фиг.З стрелками. В дальнейшем процесс повтор етс , однако на участках ()-360° и О- 2 подключение обмоток осуществл етс  одновременно с инверсией напр жени . В результате обеспечиваетс  измерение мгновенной скорости в пределах полного оборота и выходное напр жение преобразовател  (фиг.Зг) определ етс  только значением и) и не зависит от углового положени  ротора и потоков рассе ни . Измерение мгновенных значений угловых скоростей с высокой точностью возможно только на плоских участках характеристик каждой па ры обмоток. Длина этих участков в пределах 2Я не превышает 2(с). Так как дл  точного измерени  скорости в пределах полного оборота линейна  часть характеристики преобразовател  в целом должна быть не менее 2 Jf то выбор числа пар обмоток определ етс  выражением . Выбор углового размера ферромагнитных пластин и их установка на роторе обусловлена их назначением: они должны экранировать потоки рассе ни  дл  данной пары обмоток дотех пор, пока электронный коммутатор не подключит к выходу преобразовател  следующую пару , дл  которой пластины уже должны быть готовы выполнить свои функции. При введении р пар обмоток с равномерньм перекрытием их характеристик кажда  должна обеспечить работу преобразовател  в угле 0°/р. Следовательно, участок экранировани  необходимо обеспечить не менее ЗбО/p а так как пластин две, то получаем / р.

С другой стороны, размер р определ емый конструктивными особенност м (фиг.1), не может превышать .В результате определ ем, что 180°/Р р 180°-об.

Расчеты показали, что точность преобразовани  в предлагаемом преобразователе по сравнению с известным повышаетс  минимум в 8-10 раз.

к электронному

Фиг коммутатору

Фиг.1

Claims (1)

1. ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛОВОЙ СКОРОСТИ, содержащий статор в виде кольцевого магнитопровода со сдвинутыми относительно друг друга парами равномерно намотанных бифилярных обмоток, включенных в каждой паре последовательно встречно и смещенных на 180° относительно друг друга, ротор в виде постоянного магнита прямоугольного сечения, установленный диаметрально, датчик угла и коммутатор, отличающийся тем, что, с целью повышения точности измерения малых угловых скоростей, на постоянном магните симметрично относительно его продольной оси вдоль его боковых поверхностей, обращенных к магнитопроводу, закреплены пластины из ферромагнитного материала с угловым размером β а угол смещения каждой пары обмоток относительно предыдущей выбран равным 180°/ р причем величины β и р удовлетворяют условиям: g

   180°/р < β < 180^ο-ά-.β7ΐ80^ο/(180°-ά), где cL -. угловая ширина полюса магнита;

   р - число пар обмоток.

   >