SU1136266A1 - Inductosyn - Google Patents
Inductosyn Download PDFInfo
- Publication number
- SU1136266A1 SU1136266A1 SU833615146A SU3615146A SU1136266A1 SU 1136266 A1 SU1136266 A1 SU 1136266A1 SU 833615146 A SU833615146 A SU 833615146A SU 3615146 A SU3615146 A SU 3615146A SU 1136266 A1 SU1136266 A1 SU 1136266A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- conductors
- rotor
- winding
- windings
- power
- Prior art date
Links
Landscapes
- Windings For Motors And Generators (AREA)
Abstract
1.ИНДУКТОСИН, содержащий ротор и статор в ввде дисков с рабочими- обмотками, выполненными в виде последовательно соединенных радиальных проводников, установленных с шагом Т рад,, и обмотками питани из последовательно соединенных концентрических печатных проводников, распо ложенных с радиусом установки нару гного проводника Ец и внутреннего проводника Rg, отличающийс тем, что, с уелью уменьшени погрешности, концентрические проводники обмоток питани соединены зигзагами с шагом зигзага Т,; , опреден е в4м выражением i , обмотка питани ротора и рабоча обмотка выполнены секционированными с равным числом секций и кажда секци рабочей обмотки ротора соединена параллельно с диаметрально противоположно расположенной секцией обмотки питани ротора. 2. Ьдуктоснн по п. I, о т л и чающийс тем, .что шаг зигзага проводников обмотки питани равен Т(Нр+Нц)/2. 3.Индуктосин по п. I, о т л и чающийс тем. что шаг зигзага проводников обмотки питани переменный и равен , где RJ - радиус расположени концентрического проводника между двум другими проводниками , смещенными между собой иа Т, .I1. INDUKTOSIN containing a rotor and a stator in a vvde disk with working-windings made in the form of series-connected radial conductors installed with step T rad ,, and the power windings of series-connected concentric printed conductors located with radius of installation of outer conductor Ec and an inner conductor Rg, characterized in that, with a decrease in error, the concentric conductors of the power windings are connected in zigzags with a zigzag step T ,; Determined by the 4th expression i, the rotor power winding and the working winding are made sectioned with an equal number of sections and each section of the rotor working winding is connected in parallel with a diametrically opposite section of the rotor power winding. 2. The product under item I, which is based on the fact that the zigzag step of the conductors of the power winding is T (Hp + Nc) / 2. 3. Inductosin according to claim I, of which is that. that the zigzag pitch of the conductors of the power winding is variable and equal to, where RJ is the radius of the concentric conductor between the other two conductors that are displaced between each other, T, .I
Description
Изобретение относитс к электро технике и .измерительной технике и может быть использовано в устройствах измерени перемещений поворотных столов станков, измерительных машин и приборов. В современном машиностроении и приборостроении дл определени точного угла поворота столов станков, магоин и приборов используютс датчики угла поворота вала с печатными обмотками. Известен датчик угла поворота, со держащий дисковые стйтор и ротор с печатными рабочими обмотками, вклкгчающими две синусно-косииусные обмот ки на статоре, и одну иа роторе, выполненными из последовательно соединенных радиапьных проводников, имеющих вид зигзага с равномерным шагом В двух соседних проводниках таких обмоток ток протекает в противополож ных направлени х ij , Недостатком датчика вл етс погрешность , котора возникает при перекосах во взаимном положении обмоток ротора и статора. Обмотки питани могут изготовл тьс в индуктосиие печатными. Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату вл етс индуктосии с рабочими обмоУками, вьтолненными из последова.тельно соединеиных радиальных проводников с шагом 1 рад и обмотками питани , состо вшими из последовательно соединеиных концеитрических печатных проводников с иииимальным наружным и максимальным внутренним радиусами расположени проводников в обмотке R и R, с об- мотками питани и рабочей на роторе включенными параллельно. В этом датчике концентрические проводники соединены последовательно таким образом что ток в соседних проводниках протекает в одном и том же направлении и обмотки питани не имеют вида зигзага периодического или с переменным шагом 2J. Недостатком известного датчика вл етс погрешность, котора возникает при перекосах во взаимном расположении обмоток ротора и статора . Эти перекосы, которые выражаютс в радиальном биении обмоток относительно оси вращени ротора и торцовых перекосах обмоток относительно плоскости, перпендикул рной оси 6 вращени , возникает при изготовлениииндуктосина и его установке в корпусе или оборудовании. В том случае, когда присутствуют отдельно либо радиальные, лиОо торцовые перекосы обмоток, погрешности датчика незначительны. Однако, когда торцовые и осевые биени присутствуют одновременно, что всегда имеет место в реальном датчике, погрепшости датчика резко возрастают. Максимальные величины переменной и посто нной составл ющих погрешности определ ютс соответственно .. Vdr 2R, -{e,S,, conet Р - число па.р полюсоп ппдукН тосина ( Р -); Т - шаг периода зигзага обмоток , рад) ; средний радиус обмотки, г мм; f 1 ,г эксцентриситет геометрического центра обмоток соответственно статора и ротора относительно осн вращени ротора, ь{м; о, ,0 - максимальные перекосы обмоток соответственно статора и ротора относительно плоскостей, проведенных перпендикул рно оси вращени , измеренные на рассто нш RC от оси вращени , мм. Например, в индуктосине с параметрами Р 360; Rgp 60 мм; Е 8) §2 0,02 мм максимэ-пьна переменна составл юща погрешности, вызванна перекосами, составл ет 18 угл. с, а полный размах погрешности 16 угл. с. Целью изобретени вл етс уменьшение погрешности, возникающей прк радиальных и торцовых перекосах обмоток ротора и статора. Поставленна цель достигаетс тем, что в индуктосине,содержащем рабочие обмотки, выполненные из послед овательно соединенных радиальных проводников с шагом Т рад., и состо щие из последовательно соединенных концентрических печатных проводников обмотки питани с минимальным наруж3nThe invention relates to electrical engineering and measuring engineering and can be used in devices for measuring the movements of rotary tables of machine tools, measuring machines and instruments. In modern engineering and instrument making, the angle of rotation of the shaft with printed windings is used to determine the exact angle of rotation of the tables of machine tools, magazines and instruments. A rotation angle sensor is known that contains a disk stator and a rotor with printed working windings, including two sine-cosiaus windings on the stator, and one rotor, made of series-connected radial conductors, having the form of a zigzag with a uniform pitch B of two adjacent conductors of such windings the current flows in opposite directions ij. The disadvantage of the sensor is the error that occurs when the distortions in the mutual position of the rotor and stator windings. The power windings can be printed by induction. The closest to the invention in its technical essence and the achieved result is inductosia with working heads made of consecutively connected radial conductors with a step of 1 rad and power windings consisting of serially connected end-of-conducting printed conductors with optimal outer and maximum internal radii of conductors in the winding R and R, with the windings of the supply and working on the rotor connected in parallel. In this sensor, the concentric conductors are connected in series so that the current in the adjacent conductors flows in the same direction and the power windings do not have the form of a periodic zigzag or with a variable step of 2J. A disadvantage of the known sensor is the error that occurs when the distortions in the mutual arrangement of the rotor and stator windings. These distortions, which are expressed in the radial beat of the windings relative to the axis of rotation of the rotor and the end distortions of the windings relative to a plane perpendicular to the axis of rotation 6, occur during the manufacture of the inducer and its installation in the housing or equipment. In the case when either radial or separate skewing windings are present separately, the sensor errors are insignificant. However, when face and axial beats are present at the same time, which is always the case in a real sensor, the sensor bursts increase dramatically. The maximum values of the variable and constant components of the error are determined, respectively. Vdr 2R, - {e, S ,, conet P is the number of pa.r pole of pduduN of Tosin (P -); T - step of the period of the zigzag windings, rad); average radius of the winding, g mm; f 1, g is the eccentricity of the geometrical center of the windings of the stator and the rotor, respectively, relative to the basis of rotation of the rotor, b {m; o, 0 are the maximum winding distortions of the stator and the rotor, respectively, relative to the planes perpendicular to the axis of rotation, measured by distance ns RC from the axis of rotation, mm. For example, in inductosine with parameters P 360; Rgp 60 mm; E 8) §2 0.02 mm maximal variable variable component of the error, caused by distortions, is 18 coal. c, and the full range of error is 16 ang. with. The aim of the invention is to reduce the error caused by radial and end skews of the rotor and stator windings. This goal is achieved by the fact that in induktoshyn containing working windings made of successively connected radial conductors with a step T rad., And consisting of series-connected concentric printed conductors of a power winding with a minimum of 3n
ньгм и максимальным внутренним радиусами RU и Rg, концентрические проводники обмоток питани соединены зигзагами с шагом зигзага Т, The maximum and internal radii of RU and Rg, the concentric conductors of the power windings are connected in zigzags with a zigzag step T,
вы2 ( бранным из услови you2
,,Рн, (2),, Ph, (2)
обмотка питани ротора и рабоча об:мотка выполнены секционированными с равным числом секций и кажда секци рабочей обмотки ротора соединена параллельно с диаметрально противо .положно; расположенной секцией обмотки питани ротора.the winding of the rotor and the working about: the coil is made sectioned with an equal number of sections and each section of the working winding of the rotor is connected in parallel with a diametrically opposed position; located section of the winding power rotor.
При этом шаг jKrsara провод1шков обмотки питани может быть равен TjCRg + Кц)/2.In this case, the jKrsara pitch of the power cable windings can be equal to TjCRg + Kc) / 2.
Кроме того, шаг зигзага проводников обмотки питани может быть, переменным , равным Т| « R-, где Rj - радиус расположени концентрического проводника между двум другими проводниками , смещенными между собой на Т .In addition, the zigzag pitch of the power winding conductors may be variable, equal to T | "R-, where Rj is the radius of the concentric conductor between two other conductors that are displaced between themselves by T.
На фиг.1 изображен статор датчика; на фиг.2 - ротор; на фиг.З секции рабочей обмотки и обмотки питани ротора, выполненной с переменным шагом.Figure 1 shows the stator of the sensor; figure 2 - the rotor; Fig. 3 sections of the working winding and winding of the rotor power supply, made with variable pitch.
- Датчик (фиг.1) содержит статор I и ротор 2. Они выполнены в виде дисков , на торцовых поверхност х котог рык укреплены рабочие печатные обмотки 3 - 5. Рабоча обмотка 3 ротора, расположенна на роторе 2, имеет вид периодического зигзага с шагом Т ра и состоит из одинаковых равномерно расположенных по окружности секций, гальванически не св занных мелоду со бой. Рабочие обмотки 4 и 5 статора состо т из чередующихс собой секций различных обмоток и вл ютс синусно-косинусными (пространстве но смещенными на Т| /4). В пределах каждой рабочей обмотки статора секции соединены между собой с помощью проводного монтажа 6. Обмотки 7 питани статора и обмотка 8 питани ротора состо т из одинакового числа nj(n, 10) концентрических проводников 9 на статоре и проводников 10 на роторе, соединенных между соб.ой радиальными проводниками 1I на статоре и проводниками 12 на роторе таким образом, что обмлтки пита1ш имеют вид зигзага и ток в двух соседних концентрических проводниках- The sensor (figure 1) contains a stator I and a rotor 2. They are made in the form of disks, on the end surfaces of which the working printed windings 3 - 5 are strengthened. The working winding 3 of the rotor, located on the rotor 2, has the form of a periodic zigzag with a step Tra and consists of identical sections equally spaced around the circumference, which are not galvanically connected to the melody. The stator windings 4 and 5 consist of alternating sections of different windings and are sine-cosine (space but shifted by T | / 4). Within each working stator winding, sections are interconnected by wiring 6. The stator power windings 7 and the rotor power winding 8 consist of the same number nj (n, 10) of concentric conductors 9 on the stator and the conductors 10 on the rotor, connected between .Oh radial conductors 1I on the stator and conductors 12 on the rotor in such a way that the pitches of the pitcher have the form of a zigzag and current in two adjacent concentric conductors
6266462664
каждой из обмоток питани течет, в противоположных направлени х (по часовой стрелке и против нее. Проводники 9 и 10 в обмотках 7 и 8 питани , имеют одинаковые радиусы R-, Rg и RH - радиусы окружностей первого и п,-го проводников, а Tjj шаг зигзага обмоток 7 и В, выбранный из услови (1). На роторе обмотка 8each of the power windings flows in opposite directions (clockwise and against it. The conductors 9 and 10 in the power windings 7 and 8 have the same radii R-, Rg and RH - the radii of the circles of the first and n, -th conductors, and Tjj Zigzag step of windings 7 and B, selected from the condition (1). On the rotor winding 8
Q питани состоит из одинаковых, равномерно расположенных по окружности сеций, гальванически не св занных между собой, число которых равно числу секций рабочей обмотки 3. -ВQ power supply consists of identical, uniformly circumferential sections, galvanically unrelated to each other, the number of which is equal to the number of sections of the working winding 3. -B
J каждой паре диаметрально противоположных секций рабочих обмоток 3 и 8 секции включены параллельно с помощью проводного монтажа 13 (на фиг.2 дл простоты иллюстрации показаноJ each pair of diametrically opposed sections of the working windings 3 and 8 sections are connected in parallel by wiring 13 (in Fig. 2, for simplicity of illustration,
Q соединение только двух пар секций. , остальные пары секций соединены ана логично 14 16 - выводы обмоток 4, 5 и 7; 17 и 18 - крепежные отверсти статора и ротора).Q connection of only two pairs of sections. , the remaining pairs of sections are connected by analogy 14 16 - conclusions of windings 4, 5 and 7; 17 and 18 - mounting holes of the stator and rotor).
5 Датчик работает (в фазовом, например , режиме) следующим образом.5 The sensor works (in phase, for example, mode) as follows.
Обмотки 4 и 5 статора запитывают синусоидальными токами соответственноThe stator windings 4 and 5 feed with sinusoidal currents, respectively.
4 -I eosut; 15 -Vinut,4 -I eosut; 15 -Vinut
(3)(3)
где 1 - максимальное значение тока; W - кругова састота; ь - врем , здесь и далее -обмотки питани именуютс просто обмотками) .where 1 is the maximum current value; W - circular Sastot; L - time, hereinafter, the power windings are called simply windings).
Эти токи навод т в секци х обмотки 3 ротора суммарную ЭДСThese currents are induced in the winding sections 3 of the rotor total emf
/м 1 J. м/ m 1 J. m
(f) (f)
- (4.1 аГ 5, dt - (4.1 AG 5, dt
;где М4 и My J - взаимные индук гивиости обмоток 4 и 3, 5 и 3 сэответ45 ственно.where M4 and My J are mutual inductions of windings 4 and 3, 5 and 3 self-consistently.
Под действием Ej в секци х обмЬтки 8 ротора протекают токиUnder the action of Ej, currents flow through the rotor sections of the rotor 8.
E,/Z,E, / Z,
(5)(five)
8eight
где i. - полное суммарное сопротивление цепей, в которые объединены секции обмоток 3 и 8. Ток Зд наводит в обмотке 7 статораwhere i. - total total resistance of the circuits into which sections of windings 3 and 8 are combined. A current rear leads in stator winding 7
ЭДС, вл ющуюс выходным сигналомEMF output signal
датчикаsensor
s f. s f.
Х6)X6)
5И5I
где М, - взаимна индуктивностьwhere M is mutual inductance
Обмоток 3 и 8.Winding 3 and 8.
Подстановка в последнее выражение (3} и (4) даетSubstitution in the last expression (3} and (4) gives
,,,,4.W,,). (7),,,, 4.W ,,). (7)
В правильно сконструированном датчике при отсутствии перекосов обмоток Myg представл ет собой величину посто нную, независ щую от угла поворота ротора, а М и Mj при повороте ротора мен ютс по строго синусоидальным законамIn a properly designed sensor, in the absence of winding distortions, Myg is a constant value independent of the angle of rotation of the rotor, and M and Mj when rotating the rotor vary according to strictly sinusoidal laws.
pcf; pcf;
МM
4Л4L
. Р(|)(8). P (|) (8)
М,M,
где М - максимальное значение взаимной индуктивности; Р 2 /TI - число пар полюсовwhere M is the maximum value of the mutual inductance; P 2 / TI - the number of pairs of poles
обмотки 3;winding 3;
- угол поворота ротора. Подставл (З) и (8) в (7), получаем - the angle of rotation of the rotor. Substituting (W) and (8) in (7), we get
,8AmW 54u P(). , 8AmW 54u P ().
Таким образом, без учета погрешностей , вносимых перекосами, фаза выходного сигнала линейно измен етс при изменении (о . Измер фазу полученного сигнала (9), определ ют величину угла поворота ротора.Thus, without taking into account the errors introduced by skews, the phase of the output signal varies linearly with the change (o.M., phase of the received signal (9), the value of the angle of rotation of the rotor is determined.
Если же в предложенном индуктосине имеютс перекосы обмоток, то взаимные индуктивности И4,д и Мд не строго синусоидальны, что привог дит к погрешности измерени .If in the proposed inductosine there are winding distortions, then the mutual inductances I4, d and Md are not strictly sinusoidal, which leads to measurement error.
Дн данного индуктосина максимальные величины посто нной и переменной погрешностей определ ютс соответственноThe days of the given inductosin, the maximum values of the constant and variable errors are determined respectively
ЬрLep
г:(е,8,.бА),g: (e, 8,. BA)
«ср"Wed
fepfep
1ГТг (),1GTg ()
t t
где N - число секций обмотки 3 (четное число). . При выводе формул (JO) предпола галось, что количество секций обмоток ротора четное, а количество секций каждой из синусно-косинусных обмоток статора в 2h раз (n-j 1,where N is the number of sections of the winding 3 (even number). . When deriving formulas (JO), it was assumed that the number of sections of rotor windings is even, and the number of sections of each of the sine-cosine stator windings is 2h times (n-j 1,
6266662666
2 ...) больше N , т.е. равно 2n-N. Соотношени (10) сохран ютс при любом четном числе секций синуснокосинусных обмоток статора и любом 5 четном или нечетном числе М V 2 секций обмоток ротора.2 ...) is greater than N, i.e. equals 2n-n. Ratios (10) are preserved for any even number of sections of the sinus-cosine stator windings and any 5 even or odd number M V 2 sections of the rotor windings.
Также предполагалось, что шаг Т зигзага обмоток питани выполнен посто нным, равным Т. (Ка+Кц)/2.It was also assumed that the step T of the zigzag of the power windings was made constant, equal to T. (Ka + Kz) / 2.
0 Как показывают расчеты, лучшую компенсацию погрешности перекосов и эксцентриситета имеют датчики с переменным тагом Тл, равным , где RJ - радиус окружности проводника,0 According to calculations, sensors with a variable tag T, equal to, where RJ is the radius of the conductor, have the best compensation for errors of distortions and eccentricity.
5 расположенного внутри зигзага. На фиг.З показана конструкци питающих обмоток с таким шагом, В этом случае любой из шагов равен длине дуги 1 , отсекаемой от проводника,5 located inside the zigzag. Fig. 3 shows the design of the supply windings with such a pitch. In this case, any of the steps is equal to the length of the arc 1 cut off from the conductor,
0 расположенного внутри рассматриваемого шага, двум пр мыми, проведенными под углом Т из геометрического центра Ол обмоток.0 located inside the considered step, two lines, held at an angle T from the geometric center of the OL windings.
Сравнение (1) и (10) показьшает,Comparison (1) and (10) shows
5 что.погрешность предложенного датчика , вызываема перекосами и эксцентриситетом , как посто нна , так и переменна приблизительно в 0,32 N раза меньше, чем погрешность известQ ного устройства. Увеличива .число N секций, на которые дел тс обмотки ротора, эту погрешность можно снизить до любой заданной величины. Так, в датчике, имекнцем те же параметры , что и в приведенном примере (р 360, MH,€,f 2 1 2 0,02 мм) при 5 that the error of the proposed sensor, caused by distortions and eccentricity, is both constant and variable approximately 0.32 N times less than the error of the known device. By increasing the number of N sections into which the rotor windings are divided, this error can be reduced to any given value. So, in the sensor, imeknets the same parameters as in the above example (p 360, MH, €, f 2 1 2 0.02 mm) with
А Р««х CPmax iO. Угл. с,А Р «« x CPmax iO. Corner with,
var const 0 то есть погрешность уменьшилась вvar const 0 that is, the error has decreased in
20 раз по сравнению с известным устройством .20 times compared with the known device.
Путем увеличени числа Я секций, на которые разделены обмотки ротора,By increasing the number of sections I, into which the rotor windings are divided,
5 величина погрешности перекосов может быть уменьшена до любой заданной величины .5, the magnitude of the bias error can be reduced to any given value.
Другим преимуществом датчика вл етс упрощение его изготовлени иAnother advantage of the sensor is to simplify its manufacture and
0 применени , так как он допускает значительно большие эксцентриситет и перекосы обмоток относительно базовых поверхностей как при изготовлении обмоток, так и при установке0 application, as it allows for significantly greater eccentricity and winding distortions relative to the base surfaces, both in the manufacture of the windings and in the installation
5 статора и ротора в оборудовании или корпусе датчика.5 stator and rotor in the equipment or sensor housing.
Claims (3)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833615146A SU1136266A1 (en) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | Inductosyn |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU833615146A SU1136266A1 (en) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | Inductosyn |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1136266A1 true SU1136266A1 (en) | 1985-01-23 |
Family
ID=21072013
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU833615146A SU1136266A1 (en) | 1983-07-07 | 1983-07-07 | Inductosyn |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1136266A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689787C2 (en) * | 2017-10-11 | 2019-05-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Rotor position sensor (versions) |
-
1983
- 1983-07-07 SU SU833615146A patent/SU1136266A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 1. Патент US № 2799835, кл. 336-123, . 2. Авторское свидетельство СССР № 658672, кл. Н 02 К 24/00, 1977. * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2689787C2 (en) * | 2017-10-11 | 2019-05-29 | Российская Федерация, от имени которой выступает Государственная корпорация по космической деятельности "РОСКОСМОС" | Rotor position sensor (versions) |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4803425A (en) | Multi-phase printed circuit board tachometer | |
| US4985691A (en) | Contactless motion sensor | |
| US4695795A (en) | Rotation sensor with co-planar velocity and position responsive elements | |
| US4631510A (en) | Harmonically graded airgap reluctance-type rotating electric resolver | |
| US4853604A (en) | Position and speed sensors | |
| US5177389A (en) | Tacho generator | |
| US4114960A (en) | Radial displacement detector device for a magnetic bearing | |
| EP0349547B1 (en) | Inductive displacement sensors | |
| US4962331A (en) | Rotatable control signal generator | |
| EP0087536A2 (en) | Pulse coder | |
| US4634912A (en) | Electromechanical transducer having a self-inductance cancelling coil assembly | |
| CN106767386B (en) | Gating angular displacement sensor when a kind of absolute type | |
| JPH04276517A (en) | Induction type rotary-motion encoder | |
| JPS6327701A (en) | Angular position determining device | |
| US4901072A (en) | Position detector utilizing gray code format | |
| US6713924B1 (en) | Brushless motor having isosceles sided stator coils and position detection capability | |
| US4792714A (en) | Commutator with non-uniform bars and equally spaced hooks | |
| CN109163747B (en) | Single code channel absolute time grating angular displacement sensor | |
| SU1136266A1 (en) | Inductosyn | |
| US2889475A (en) | Tachometer with quadrature suppression | |
| JP2733504B2 (en) | Multi-rotation position detector | |
| CN109163746B (en) | Single code channel absolute time grating angular displacement sensor | |
| GB1388120A (en) | Electric machine having a stator and a rotor | |
| US3237189A (en) | Electrical position-encoders | |
| US5025201A (en) | Segmented resolver |