SU717575A1 - Устройство дл измерени момента электрических микромашин - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к области силоизмерительной техники-и может быть использовано дл  измерени  |« мента электрических микромашин, например . атчиков угла.

Известный преобразователь момента вращени  в ток, содержащий измерительный механизм с магнитйым устройством, и датчик входного смещени  механизма,|п не обеспечивает требуемой точности . измерени  I,Наиболее близким по технической сущности к изобретению  вл етс  ; устройство дл  измерени  момента электрических микромашин, содержащее 5 компенсационный датчик момента, обмотка управлени  которого через регистрирующий прибор и усилитель соединена с выходной обмоткой йатчика углового перемещени  подвижной 20 оси, с которой жестко св зан ротор испытуемой микромашины, и задающее устройство 2. Недостатками такого устройства также  вл ютс  низка  точ-. ность измерени , обусловленна от.- - утствием возможности точного опреелени  минимальной суммарной вёличины паразитных моментов, а также ограниченный угловой диапазон измерени  з-за погрегиности, св занной с изме- 30

нением коэффициента передачи компенсационного датчика момента в зависимости от углового положени  его ротора . .

Целью изобретени   вл етс  повышение точности и расширение углового диапазона измерение. Указанна  цель в предлагаемом устройстве достигаетс  за счет того, что ротор компенсационного датчика момента и ютор дат:чика углового перемещени  закреплены на общей втулке, установленной на подвижной оси с возможностью фиксаци этой втулки в требуемом угловом положении, а статор испытуемой микромашины кинематически св зан с валом исполнительного двигател , обмотка управлени  которого соединена с выходом дополнительного усилител , один вход которЪго св зан с задающим устройством непосредственно а другой - через выходную обмотку испытуемой микрсмашины.

функциональна  схема устройства представлена на чертеже.

Устройство дл  измерени  момента электрических микромашин содержит подвижную ось I, установленную в опорах 2,3. На оси установлена втулка 4 с возможностью свободного вращени г и последующей фиксации в Требуемом угловом положении, что мозкет быть осуществлено, например, с помощью фиксирующих винтов.На втулке 4 закреплены ротор датчика 5 углового перемещени  оси 1 с обмоткой возбуждени  6 и ротор 7 компенс ЦйонноГо датчика 8 момента с обмотк 9 управлени . Непосредственно на оси 1 установлен ротор испытуемой микромашины Ю с обмоткой И возбуждени . ОбмоТки возбуждени  б, 11 через токоподвода 12, 13 соединены С источником питани  (на чертеже не показан). Обмотка 9 управлени  компенсационного датчика 8 мойёнта через регистрирующий прибор (амперметр ) 14 и усилитель 15 подсоединен квыходной обмотке 16 датчика 5 углового положени  оси 1. Статор испытуемой микромашины с вьоходной обмоткой I КййемаТйЧёски с валом дополнительного двигател  18, обмотка 19 управлени  которого соединена с выходом дополнительного усилител  20, Один вход усилител  20 подключен к задающему устройству 21 непосредственно, а другой через вькЬдную обмотку 17 испыт /ёмой микромашины 10. . Задающее устройство 21 содержи поворотный трансформатор 22, одна обмоток которого подключена к исто нику питани  (на чертеже не показан ) , фазовращатель 23, состо щий и п6воротного трансформатора 24, крн дёнсатора 25 и резистора 26, и фун циональный делитель 27 напр жени , представл ющий собой набор прецизи НУх резисторов, комбинат-ш  которых тюзвол ет получить на выходе з,адак) щего устройства 21 напр жение Uj , йзмён  к)Щёбс  по закону йзмёнёнй  напр жени  Uj с выходной обмотки 17 испытуеКюй микромашины (на чергте е функциональный делитель напр  жени  дл  упрс дени  представлен в виде потенциометра). Поворотный трансформатор 22 служит дл  измене ни  масштаба напр жени  U, а фазо вращатель 23 - дл  согласовани  напр жений Uj и Ui по фазе (получени  противофазного напр жени  U равного по амплитуде напр жению и,). Устройство работает сгледующим образЬм. Вначале производитс  определение исходного (нулевого) положени  оси 1, соответствующего минимальной суммарной величине паразитных Моментов.,Эта операци  осуществл етс  вручную при отключеннрм питаййй испытуемой микромапины путем плавного вращени  (поворота) втулк 4 на оси 1 на некоторый угол в пре делах 360. При этом 8тулка 4 проходит 1э д угловых зон, в каждой изкоторых наблюдаетс  различна  суммарна  величина паразитных моментов , соответствующа  определенному значению тока Ij, регистрируемого амперметром 14, При положении втулки 4, соответствующем минимальному значению тока I втулка 4 жестко закрепл етс  на оси 1. Благодар  указанной операции нулевое положение оси Д соответствует не .произвольному, а минимальному уровню паразитных моментов. Установленное нулевое положение оси 1 сохран етс  неизменным во всем угловом диапазоне измерени . При отклонении оси 1 от установленйого нулевого положени  на выходной обмотке 16 датчика 5 углового перемещени  оси 1 по вл етс  сигнал, который усиливаетс  усилителем 15 и поступает на обмотку 9 компенсационного датчика 8 момента. В датчике 8 возникает Момент, возвращающий ось 1 в нулевое положение. Затем производитс  установка статора 17 испытуемой микромашины в требуемое угловое положение. Дл  этого с помощью задающего устройства 21 вырабатываетс  напр жение Uj, , соответствующее требуемому углу, измерени , например углу 15 . При этом масштаб напр жени  устанавливаемый предварительно- в зависимости от параметров испытуемой микромашины, должен измен тьс  в пределах от нул  до максимального значени  источника питани  задающего устройства 21. Амплитуда напр жени  Uj должна соответствовать амплитуде напр жени  U, которое устанавливаетс  на выходной обмотке 17 испытуемой .микромашины 10 при определенном угловом положений (в рассматриваемом случае 15°) ее статора. Кроме того, напр жение Цц должно быть в противофазе относительно напр жени  U во всем угловом диапазоне измерени . Выработка напр жени  и ,удовлетвор ющего указанным услови м, осуществл етс  следующим образом. При подаче напр жени  на поворотный трансформатор 22 на его выходной обмотке по вл етс  сигнал 11г2 К °и 54n(i, где KT - коэффи- ,. диент трансформации дл  выбранного тийа поворотного трансформатора; - угол поворота ротора поворотного трансформатора 22 относительно его статора. За счет, поворота ротора поворотного трансформатора 22 сигнал U21 может измен тьс  от нул  до максимального значени  Ку. и пит Сигнал Ujj, в свою очередь,  вл етс  входным сигналом дл  фазовращател  23, на выходе которого возникает напр жение, которое при повороте ротора фазовращател  23 относительно его статора сохран етс  посто нным по величине, а фаза этого напр жени  линейно измен етс  в зависимости от.угла поворота ротора фазовращател  23.,

Благодар  этому обеспечиваетс  изменение фазового сдвига напр жени  и2. на выходе задающего устройства 21 таким образом, что напр жение UT, оказываетс  в прбтивофазе с. напр жением Uj на выходной обмотке испытуемой микромашины во всем угловом диапазоне измерени .

На выход задающего устройства 21 напр жение с выхода фазовращател  23 поступает через функциональный делитель 27 напр жени , с помощью которого осуществл етс  изменение амплитуды напр жени  и по функциональному закону изменени  напр жени  и на выходной обмотке испытуемой микромашины при изменении угЯбвого положени  ее статора 17, Примером такого функционального закона, определ ющего амплитуду напр жени  U. может служить линейный закон

(2)

АЛ,

и.

2. -с синусоидальный закон.

Uo sin .

(3). ti - . .

где А - масштабный коэффициент, требуема  величина которого устанавливаетс  за счет поворота ротора поворотного трансформатора 22 относительно статора;

угол поворота статора 17 исптуемой микромашины 10 относительно ее ротора 11.

Формирующа с  разность напр жений Uj и и2, через усилитель 20 поступает на обмотку 19 управлени  исполнительного двигател  18.

В случае, если угловое положение статора 17 импытуемой микромашины 10 не соответствует заданному и определ емому напр жением Uj , разность напр жений, поступа  на обмоку .19 двигател  18, приводит, к по влению в нем вращающего момента. Бал двигател  18 с закрепленным на нем статором 17 испытуемой микромашины lO поворачиваетс . Поворот происходит до тех пор, пока на выходной обмотке 17 микромашины 10 не установитс  напр жение, равное напр) жению U2 задающего устройства 21.

Таким образом, установка испытуемой микромашины в задан.ное угловое положение осуществл етс  за счет ;; поворота статора микромашины 10 при положении ее ротора 11, соответствующем нулевому положению оСи 1, определенному в результате предварительной операции.

Измерение момента осуществл емс  следующим образом.

Включаетс  питание ротора 11 испытуемой микромашины 10. Установленное угловое положение ее статора 17 относительно ротора 11 соответствует определенной величине момента, создающегос  в испытуемоймикромашине; Под воздействием этого момента ось 1 отклон етс  от йулевого положени  на определенный угол, велич:ина которого 5 пропорциональна измер емому моменту . При этом при любом заданном положении статора 17 угловое отклонение ;Оси 1 от нулевого положени  не превышает нескольких минут и поэтому пракQ тически не вли ет на посто нство коэффициента пропорциональности между током в обмотке компенсационного датчика момента и развиваемым этим датчиком моментом, а суммарна  величина паразитных моментов, действующих на оси 1, пренебрежимо мала.

Величина момента испытуемой микромашины 10 определ етс  по формуле

М к (Ij, - Ij) ,

0 где

Ij - ток через амперметр 14, соответствующий минимальной суммарной величине паразитных моментов рри нулевом Положении оси 1;

5 г через амперметр 14,

соответствующий сумме паразйтйых : моментов при нулевом положении оси 1 и момента испытуемой микромашины 10 при заданном угле поворота

0 статора 17;

К - коэффициент пролорциональности между током в обмотке компенсационного датчика момента и развивавмым этим датчиком моментом.

. При этом величина тока. I, при переходе на другие углы измерени , например., при углах +30 , остаетс  посто нной и минимально возможной , в то врем  как величина тока Ij, несуща  информацию об измен ющемс  моменте и соответствующа  определенному отклонению оси1 от нулевого положени ,  вл етс  переменнрй .

Использование устройства позволит 5 повысить ,точность измерени  момента испытуемой микромашины и расширить угловой диапазон измерени  за счет осуществлени  т{эебуемого углового .перемещени  испытуемой микромашины 0 при минимально возможной суммарной величине паразитных моментов и практическом посто нстве коэффициента К во всем угловом диапазоне измерени  момента.

5

Claims (2)

1. Формула изобретени 

   Устройство дл  измерени  момента электрических микромашин, содержащее компенсационный датчик момента,

   0 обмотка управлени  которого через регистрирующий прибор и усилитель соединена с выходной чэбмоткой датчика углового перемещени  подвижной .оси, с которой жестко св зан ротор

   5 испытуемой микромашины, и згщающее

   устройство, о т л и ч а ю ч е е с   тем, что, с целью повьпиени т 5чн6сди и расширени  углового диапазона

   й°зШ1$ейй , ротор компенсационного датчика Момента и ротор датчика УГЛОВОГО перемещени  закреплены на общей втулке, установленной на подвижной оси с возможнЬстью фиксации этой втулки в требуемом угловом положении, а статор испытуемой микроMaiiAHti кинематически св зан с валом исполнительного двигател , обмотка управлений которого соединены с

   с выходом дополнительного усили-тел , один вход которого св зан с задаюйшм устройством непосредственно , а другой - через выходную обмотку испытуемой микромашины.

   Источники информации, прин тые во внимание при эксперти

   I.Патент США №3745821, кл. 73/141 R,1973.
2. 2.ЛопухинаЕ.М., Сомихина Г.С. Асинхронные микромашины с полым

   ротором. Энерги , М. , 1967, с.425 (прототипJ.

   пит