SU765944A1 - Inductive angular displacement sensor - Google Patents
Inductive angular displacement sensor Download PDFInfo
- Publication number
- SU765944A1 SU765944A1 SU782565885A SU2565885A SU765944A1 SU 765944 A1 SU765944 A1 SU 765944A1 SU 782565885 A SU782565885 A SU 782565885A SU 2565885 A SU2565885 A SU 2565885A SU 765944 A1 SU765944 A1 SU 765944A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- stator
- phase
- section
- sections
- sensor
- Prior art date
Links
Landscapes
- Iron Core Of Rotating Electric Machines (AREA)
Description
Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано в качестве датчика углового положения вала, в частности в вентильных двигателях.The invention relates to electrical engineering and can be used as a sensor for the angular position of the shaft, in particular in valve motors.
Известны датчики угловых перемещений, содержащие статор с многофазной обмоткой и ферромагнитный фигурный ротор [1].Known sensors of angular displacements containing a stator with a multiphase winding and a ferromagnetic curly rotor [1].
Однако такие датчики имеют значительную потребляемую мощность, что обусловлено прохождением переменного магнитного потока через воздушный зазор.However, such sensors have significant power consumption due to the passage of an alternating magnetic flux through the air gap.
. Известен также датчик угловых перемещений, содержащий кольцевой шихтованный статор с т- фазной обмоткой, соединенной со входными и выходными клеммами, и ротор в виде 2рполюсного постоянного магнита (2].. An angular displacement sensor is also known, comprising an annular lined stator with a t-phase winding connected to the input and output terminals, and a rotor in the form of a 2-pole permanent magnet (2].
В известном датчике обмотка выполнена тороидальной. Изменение индуктивностей различных фаз обмотки происходит за счет подмагничивания соответствующих участков статора полем постоянного магнита. При этом в потокосцеплениях фаз образуется постоянная составляющая, что ограничивает глубину модуляции переменного выходного напряжения и снижает точность датчика. Это является недостатком известного устройства.In the known sensor, the winding is made toroidal. The change in the inductances of the various phases of the winding occurs due to the magnetization of the corresponding sections of the stator by the field of a permanent magnet. In this case, a constant component is formed in the phase flux linkages, which limits the modulation depth of the alternating output voltage and reduces the accuracy of the sensor. This is a disadvantage of the known device.
Цель изобретения — повышение точности за счет увеличения глубины модуляции выходного напряжения.The purpose of the invention is to increase accuracy by increasing the depth of modulation of the output voltage.
Это достигается тем, что в датчике угловых перемещений, содержащем кольцевой шихтованный статор с т-фазной обмоткой, соединенной со входными и выходными клеммами, и ротор в виде 2р-полюсного постоянного магнита, статор выполнен с наружным и внутренним, обращенным к ротору, ярмами, между которыми размещена зубцовая зона с 4ртК (где К — целое число), расположенная равномерно по окружности закрытыми пазами, а каждая фаза обмотки образована 4р секциями, каждая из которых выполнена путем встречной намотки проводников на К соседних зубцах, причем каждые 2р секции, расположенные на статоре с угловыми интервалами по -& рад., объединены последовательно в группы, а каждые^две группы, расположенные с интервалами по рад., соединены между собой, общая точка указанных групп подключена к выходной клемме данной фазы.This is achieved by the fact that in the angular displacement sensor containing an annular charged stator with a t-phase winding connected to the input and output terminals, and a rotor in the form of a 2-pole permanent magnet, the stator is made with external and internal yokes facing the rotor, between which there is a tooth zone with 4rtK (where K is an integer) located evenly around the circumference with closed grooves, and each phase of the winding is formed by 4r sections, each of which is made by counter-winding the conductors on K adjacent teeth, and every 2p sections located on the stator with angular intervals in - & rad. are combined in series into groups, and every ^ two groups located in intervals in rad. are interconnected, a common point of these groups is connected to the output terminal of this phase.
Сечение внутренного ярма статора выполнено не меньшим, чем половина сечения зубца, а сечение наружного ярма — превышающим сечение 5 зубца не менее, чем в раз.The cross section of the inner yoke of the stator is made not less than half the cross section of the tooth, and the cross section of the external yoke is greater than the cross section of the 5th tooth by at least a factor of one.
На фиг. ] дана конструктивная,' схема предлагаемого датчика; на фиг. 2 — показано расположение секций на статоре для двухфазного варианта датчика; на фиг. 3 дана схема соеди- ю нения секций.In FIG. ] given a constructive, 'scheme of the proposed sensor; in FIG. 2 - shows the arrangement of sections on the stator for a two-phase version of the sensor; in FIG. 3 is a diagram of the connection of sections.
Датчик (см. фиг. 1) содержит статор 1 и ротор 2, выполненный в виде постоянного магнита. Статор имеет два ярма — наружное 3 (большего сечения) и внутреннее 4 (меньшего сече- 15 ния), между которыми расположена зубцовая зона с расположенными равномерно по окружности 5 закрытыми, например, круглыми пазами 6 (зубцами).The sensor (see Fig. 1) contains a stator 1 and a rotor 2, made in the form of a permanent magnet. The stator has two yokes - external 3 (larger section) and internal 4 (smaller section 15 ), between which there is a tooth zone with 5 closed evenly around the circumference, for example, round grooves 6 (teeth).
Число пазовNumber of grooves
N = 4ртК, где р — число пар полюсов ротора, m — число фаз обмотки,N = 4rtK, where p is the number of pairs of rotor poles, m is the number of winding phases,
К - целое числоK is an integer
На фиг. 1 показана одна фаза обмотки, со- 25 держащая при двухполюсном роторе 2 4р-4 секции, каждая из которых выполнена путем встречной намотки проводников на К=4 соседних зубцах 6. При К=4, р=1 и т=2 общее число пдзов составляет N = 32. Каждые 2р=2 сек- 30 ции, расположенные на статоре с угловыми интервалами по = π рад., т.е. секции 7 и 8 и секции 9 и 10 соединены последовательно в группы, и две группы, расположенные на статоре с интервалами по gp-g*?соединение между 35 собой. Общая точка указанных групп подключена к выходной клемме 11 данной фазы, а свободные концы — к двум входным клеммам 12, 13.In FIG. 1 shows one phase of the winding, with 25 bipolar rotor 2 4p-4 sections, each of which is made by counter winding the conductors on K = 4 adjacent teeth 6. At K = 4, p = 1 and t = 2 the total number is N = 32. Every 2p = 2 sections 30 located on the stator with angular intervals of = π rad., i.e. sections 7 and 8 and sections 9 and 10 are connected in series into groups, and two groups located on the stator at intervals of gp-g * are the connection between themselves. The common point of these groups is connected to the output terminal 11 of this phase, and the free ends to two input terminals 12, 13.
Секции 14—17 второй фазы (см. фиг. 2) расположены на свободных зубцах 6 статора 1 между секциями 7-10. Секции 14 и 15, а также секции 16 и 17 объединены попарно в группы (см. фиг. 3). Группы соединены между 45 собой и подключены ко второй выходной клемме 18, а свободные концы второй фазы соединены со входными клеммами 12 и 13. В полученной таким образом полумостовой схеме выходные напряжения двухфазного датчика снимаются с клемм 11 и 18 относительно клеммы 19, соединенной со средней точкой источника литания.Sections 14-17 of the second phase (see Fig. 2) are located on the free teeth 6 of the stator 1 between sections 7-10. Sections 14 and 15, as well as sections 16 and 17 are combined in pairs into groups (see Fig. 3). The groups are interconnected 45 and connected to the second output terminal 18, and the free ends of the second phase are connected to the input terminals 12 and 13. In the resulting half-bridge circuit, the output voltages of the two-phase sensor are removed from the terminals 11 and 18 relative to the terminal 19 connected to the midpoint source of lithium.
При отсутствии средней точки источника питания обмотка двухфазного датчика может быть выполнена по мостовой схеме. При этом секции 7-10 и 14-17 наматываются двумя параллельными проводами и соединяются, как указано выше, образуя четыре пары групп, одно именные концы которых подключаются к разноименным входным клеммам. Выходное напряжение каждой фазы датчика снимается между одноименными общими точками соответствующих групп.In the absence of the midpoint of the power source, the winding of the two-phase sensor can be performed according to the bridge circuit. In this case, sections 7-10 and 14-17 are wound with two parallel wires and connected, as described above, forming four pairs of groups, one of whose nominal ends are connected to unlike input terminals. The output voltage of each phase of the sensor is removed between the same common points of the corresponding groups.
Общее число секций обмотки зависит от числа фаз m и числа пар полюсов ротора р.The total number of winding sections depends on the number of phases m and the number of pairs of poles of the rotor p.
Так, например, мостовая обмотка трехфазного датчика при р=2 содержит 12 секций. Каждая из трех фаз образуется четырьмя секциями аналогично фазе двухфазного датчика и подключается к одной из трех выходных клемм, между которыми образуются выходные напряжения.So, for example, the bridge winding of a three-phase sensor at p = 2 contains 12 sections. Each of the three phases is formed by four sections similarly to the phase of the two-phase sensor and is connected to one of the three output terminals, between which output voltages are generated.
Датчик работает следующим образом.The sensor operates as follows.
Каждая фаза обмотки, например фаза, образованная секциями 7—10, представляет собой индуктивный делитель напряжения, в котором индуктивность каждой из двух групп, например группы секций 7 и 8, зависит от положения ротора. Магнитный поток Фо постоянного магнита 2 замыкается преимущественно по наружному ярму 3 статора 1, имеющему большое сечение. При этом в положении, показанном на фиг. 1, он подмагничивает зоны расположения секций 7 и 8, и не затрагивает зоны расположения секций 9 и 10, поэтому секции 9 и 10 обладают максимальной индуктивностью, а секции 7 и 8 - минимальной. При этом переменное напряжение Un, приложенное к клеммам 12, 13, выделяется преимущественно на клеммах 11, 13. При повороте ротора на рад. соотношение индуктивностей изменяется на обратное, а при повороте на π рад становится аналогичным исходному. В результате напряжение на клемме 11 относительно клеммы 19 (см. фиг. 3) изменяется в функции двойного угла поворота по периодическому закону, который мо'жет быть установлен, · в частности, синусоидальным за счет соответствующего выбора геометрии ротора.Each phase of the winding, for example, the phase formed by sections 7-10, is an inductive voltage divider, in which the inductance of each of the two groups, for example the group of sections 7 and 8, depends on the position of the rotor. The magnetic flux f about the permanent magnet 2 is closed mainly on the outer yoke 3 of the stator 1, which has a large cross section. Moreover, in the position shown in FIG. 1, it magnetizes the zones of the sections 7 and 8, and does not affect the zones of the sections 9 and 10, so sections 9 and 10 have a maximum inductance, and sections 7 and 8 have a minimum. In this case, the alternating voltage U n applied to the terminals 12, 13 is allocated mainly at the terminals 11, 13. When the rotor is rotated by rad. the ratio of inductances is reversed, and when turned by π, rad becomes similar to the original. As a result, the voltage at terminal 11 relative to terminal 19 (see Fig. 3) changes as a function of the double angle of rotation according to the periodic law, which can be set, in particular, sinusoidal due to the corresponding choice of rotor geometry.
Магнитный поток Фо постоянного магнита 2 проходит через соседние зубцы статора (см. фиг. 1) .Поскольку проводники секции намотаны на соседних зубцах 6 встречно, постоянная составляющая в потокосцеплении секции и, следовательно, 'всей фазы уничтожается. Благодаря этому повышается. глубина модуляции выходного напряжения датчика. Для правильной работы устройства необходимо, чтобы постоянный магнит 2 обеспечивал сильное насыщение ”К” соседних зубцов и свободно проходил по наружному ярму 3, не насыщая его. Сечение внутреннего ярма 4, обеспечивающего прохождение только переменного магнитного потока ΦΝ , должно быть не меньшим, чем половина сечения зубца 6, а сечение наружного ярма 3 превышающим сечение зубца 6 не менее, чем в -J- раз, что обеспечивает прохождение половинного потока постоянного магнита 2.The magnetic flux Ф о of the permanent magnet 2 passes through the adjacent teeth of the stator (see Fig. 1). Since the conductors of the section are wound on adjacent teeth 6 in the opposite direction, the constant component in the flux linkage of the section and, therefore, the entire phase is destroyed. Thanks to this, it rises. depth of modulation of the output voltage of the sensor. For the correct operation of the device it is necessary that the permanent magnet 2 provides strong saturation "K" of adjacent teeth and freely passes through the outer yoke 3, without saturating it. The cross section of the inner yoke 4, providing passage of only an alternating magnetic flux Φ Ν , should be no less than half the cross section of the tooth 6, and the cross section of the outer yoke 3 exceeding the cross section of the tooth 6 no less than -J-, which ensures the passage of half the constant flux magnet 2.
Повышение глубины модуляции переменного напряжения позволяет увеличить амплитуду выходного напряжения. Благодаря этому повыша- 5 ется точность датчика. В связи с тем, что переменное магнитное поле Ф^не проходит через воздушный зазор, замыкаясь по магнитопроводу статора 1 вокруг закрытых пазов 6, значительно снижается мощность, потребляемая дат- 10 чиком из сети переменного тока.Increasing the depth of modulation of the AC voltage allows you to increase the amplitude of the output voltage. This improves the accuracy of the sensor. Due to the fact that the alternating magnetic field Ф ^ does not pass through the air gap, closing along the magnetic circuit of stator 1 around closed slots 6, the power consumed by the sensor from the AC mains is significantly reduced.
Предлагаемый датчик может быть выполнен с малой аксиальной длиной, что создает преимущества при его использовании в качестве встроенного датчика положения в вентильных 15 двигателях.The proposed sensor can be made with a small axial length, which creates advantages when it is used as a built-in position sensor in valve 15 engines.
точности за счет увеличения глубины модуляции выходного напряжения, статор выполнен с наружным и внутренним, обращенным к ротору, ярмами, между которыми размещена зубцовая зона с 4ртК (где К - целое число), расположен ное равномерно по окружности закрытыми пазами, а каждая фаза обмотки образована 4р секциями, каждая из которых выполнена путем встречной намотки проводников на К соседних зубцах, причем каждые 2р секции, расположенные на статоре с угловыми интервалами по рад., объединены последовательно в группы, а каждые две группы, расположенные с интервалами по Л рад, соединены между собой, общая тотка ^казанных групп подключена к выходной клемме данной фазы, а сечение внутреннего ярмаaccuracy by increasing the depth of modulation of the output voltage, the stator is made with external and internal, facing the rotor, yokes, between which there is a tooth zone with 4rtK (where K is an integer) located uniformly around the circumference with closed grooves, and each phase of the winding is formed 4p sections, each of which is performed by counter winding the conductors on K adjacent teeth, and every 2p sections located on the stator with angular intervals in rad. Are combined in series into groups, and every two groups is located s with intervals A glad interconnected total Totkov ^ seemed groups connected to the output terminal of the phase, and the internal cross section of the yoke
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782565885A SU765944A1 (en) | 1978-01-09 | 1978-01-09 | Inductive angular displacement sensor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
SU782565885A SU765944A1 (en) | 1978-01-09 | 1978-01-09 | Inductive angular displacement sensor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
SU765944A1 true SU765944A1 (en) | 1980-09-23 |
Family
ID=20742854
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
SU782565885A SU765944A1 (en) | 1978-01-09 | 1978-01-09 | Inductive angular displacement sensor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
SU (1) | SU765944A1 (en) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807016C1 (en) * | 2023-09-01 | 2023-11-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" | Non-volatile shaft angle sensor |
-
1978
- 1978-01-09 SU SU782565885A patent/SU765944A1/en active
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2807016C1 (en) * | 2023-09-01 | 2023-11-08 | Общество С Ограниченной Ответственностью Научно-Производственное Предприятие "Томская Электронная Компания" | Non-volatile shaft angle sensor |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5757182A (en) | Variable-reluctance-type angular rotation sensor with sinusoidally distributed winding | |
US6072257A (en) | Dual excitation electrical machine, and especially motor vehicle alternator | |
JPS6331453A (en) | Electric equipment | |
US6396181B1 (en) | Rotating maching with advanced excitation means | |
US2790098A (en) | Polyphase synchronous machine | |
JPH11262230A (en) | Magnetic flux rectifying electrical apparatus | |
SU765944A1 (en) | Inductive angular displacement sensor | |
RU2188494C1 (en) | Thyratron motor with built-in transducers of speed and angular position of rotor | |
RU2076433C1 (en) | Synchronous motor with electromagnetic reduction | |
JPS61221559A (en) | Generator | |
RU2256276C2 (en) | Butt-end momentum motor | |
RU2047936C1 (en) | Synchronous motor | |
RU2076437C1 (en) | Synchronous set | |
SU1034129A2 (en) | Inductive angle displacement transducer | |
SU1527689A1 (en) | Thyratron electric motor | |
SU801195A1 (en) | Synchronous gearmotor | |
SU830616A1 (en) | Ac electric motor | |
SU1128345A1 (en) | Single-phase combined winding | |
SU1427509A1 (en) | Thyratron motor | |
SU767906A1 (en) | Polyphase inductor electric motor | |
SU1539903A1 (en) | Electric machine three-phase/single-phase combined winding | |
RU1798865C (en) | Induction reducer | |
CN117219425A (en) | Discrete reluctance rotary transformer | |
SU661689A1 (en) | Heteropolar inductor generator | |
SU752645A1 (en) | Contactless multiphase syncronous switching generator |