SU813607A1 - Многофазный многополюсныйВРАщАющийС ТРАНСфОРМАТОР - Google Patents

Description

Изобретение относится к электрическим машинам, а именно к информационным микромашинам, применяемым в сис темах автоматического контроля и ре- гулирования. ^э

Известны устройства для отсчета углового положения валов машин и механизмов, содержащие магнитопроводы статора и ротора, на каждом из которых размещена обмотка, выполненная в виде секций, причем каждая секция охватывает только один зубец магнитопровода. В этих устройствах, с целью расширения функциональных возможностей путем увеличения числа отсчетных 15 точек, магнитопроводы статора и ротора выполнены с нечетными числами пар зубцов, не имеющих между собой общих множителей [1] .

Основным недостатком данного типа 20 машин является их сравнительно низкая разрешающая способность, так как информация об углевом положении ротора дается только в нулевых точках. ,

Наиболее близким по технической 25 сущности и достигаемому результату к изобретению является многополюсный вращающийся трансформатор, содержащий зубчатые магнитопроводы статора и ротора, один из которых выполнен 30 с числом зубцов, кратным числу полюсов Г2].Обмотки(Установленные на магнитопроводах, выполнены в виде последовательно соединенных секций. В данном устройстве, с целью повышения точности преобразования, магнитопровод, имеющий число зубцов, кратное выполнен с углом ско, равным^Л^-х , равной х числу полюсов;

са пазов между зубцами х --ffi и шириной . пазов

X , где 2р к₂ число полюсов;

о, К.

1,2,3...

Точность данного многополюсного вращающегося трансформатора также недостаточна, так как она повышается за счет подавления только лишь двух любых гармоник из всего спектра. Следовательно и разрешающая способность преобразования угла в код на базе данного устройства не может быть высокой.

Цель изобретения - повышение точности работы устройства и увеличение разрешающей способности.

Поставленная цель достигается тем, что в многофазном многополюсном вращающемся трансформаторе (ММТ), содержащем магнитопроводы статора и тора, на каждом из которых размещены Обмотки, выполненные в виде последовательно соединенных секций, охватывающих по одному зубцу, число зубцов статора Ζς определяется выражением

Ζ ς = m η _с, а разность между шириной зубцов статора и раскрытием пазов ротора рав на разности между шириной зубцов ста⁴·

тора и ротора	Δ2. , причем
	= =	25Г рт ’	Ю
где m	- число	фаз обмотки статора;
ПС	- число	секций одной фазы;
Р	- число	пар полюсов.
На	фиг. 1 показаны часть магнито-	15

схема однофазной обна фиг. 3 - схема тзакон изменеизменение трех из m фаз ММТ

Проводов ротора и статора с обмотками; на фиг. 2 Мотки ротора;

фазной обмотки статора (показаны 2 из ш фаз); на фиг. 4 Ния огибающей напряжения потокосцепления в функции угла поворота ротора.

Ротор 1 (фиг. 1 и фиг. 2) имеет Ζ _р Зубцов 2 с уложенной в его пазы обмоткой 3 типа зубец-полюс. На зубцах 4 и 5 статора, число которых Ζ₅, уложены секции обмотки 6. Каждая из фаз обмотки статора (фиг. 3) содержит S последовательно включенных секций. Величина шага по пазам =1,

- ¹ ζΖ а величина секционного шага у = ~~ .

На фиг. 4 показано напряжение фазы j Uj , напряжение соседней с ней фазы _л , и напряжение фазыи^ _{+ (<} , сдвинутое по фазе относительно напряжения фазы j на 90° электрических. Период изменения выходного напряжения каждой фазы ММТ равен , где р = ^ - число пар полюсов. Расстояние между нулевыми точками двух соседних фаз Δ= . Величина

Δ может рассматриваться как собственная дискретность датчика по нулевым точкам. Форма кривой выходного сигнала (потокосцепления) для каждой из фаз статорной обмотки (фиг.4) при отсутствии скоса и при известном числе фаз т, числах зубцов на статоре Z_r и роторе Z_p зависит от величин раскрытия пазов на статоре Ьц,_си роторе b_шри ширины зубцов статора Ь_2О и ротора Ь-^р.

При поданном на обмотку ротора напряжении питания, для положения ротора показанного на фиг. 1, напряжение на выходе фазы J равно нулю, так как количество магнитных силовых линий входящих в S зубцов статора, принадлежащих этой фазе и выходящих из них, равно.

В том случае, если величины Ь|ц_С и Ь_Ьр выбраны таким образом, что величина взаимного перекрытия д'(фиг.1) равна расстоянию между нулевыми точками двух соседних фаз Δ , напряжение на выходе фазы j, при изменении по51/0= ложения ротора от показанного на фиг. 1 на величину £л , изменяется линейно в функции угла. Это условие может быть записано как ъ - и

РШ “ 2 ¹ где D - диаметр расточки.

Или учитывая, что от “ ^{_ D}iMP·

Т.е. для обеспечения линейности изменения выходного напряжения в пределах д , разность между шириной рубца статора и величиной раскрытия паза ротора должна равняться удвоенному значению угла между нулевыми точками соседних фаз.

При использовании ММТ в преобразователе угол-код амплитудного типа в качестве первичного преобразователя угля, информация об угловом положении ротора заключается в амплитуде напряжений фаз. Однозначность отсчета обеспечивается в диапазоне углов равных п периоду изменения напряжения. При повороте ротора от нулевого положения (фиг. 3) до 3^ , в диапазоне углов 0- S3, используется для аналогоцифрового преобразования напряжения фазы j , далее - 2PL - напряжение фазы j +1 и т.д., так как на этих участках оно прямопропорционально угловому положению ротора.

Использование в качестве опорного напряжения при аналого-цифровом преобразовании напряжений фаз статорной обмотки позволяет уменьшить ошибку ММТ от эксцентричности установки его магнитопроводов, а также ошибки аналогоцифрового преобразователя напряжениекод. Для обеспечения такой возможности необходимо, чтобы напряжение фазы j+k, смещенное по фазе относительно напряжения фазы j на 90°эл.град. было в пределах изменения угла ±д неизменно. Аналогичное условие должно выполняться для двух любых фаз, напряжения которых смещены относительно друг друга на 90 эл. град. Это условие выполняется, если величины раскрытий шлицов выбраны таким образом, что велиЭто условие

Тр ^VulF

чина ΔΜ (фиг.	1)	равна Δ .
может быть записано как Или учитывая, что 277 ,

. pw z_p z_c ·

Т.е. для обеспечения неизменности потокосцепления фазы j + К в пределах

Δ , разность между шириной зубца статора и шириной зубца ротора должна равняться удвоенному значению угла между нулевыми точками двух соседних фаз. Значения и Ьщ являются угловыми величинами, это дуги цилиндрической поверхности магнитопровода статора или ротора.

Форма части кривой выходного напряжения каждой из фаз, показанная на фиг. 4 штриховыми линиями, не имеет принципиального значения, так как в процессе аналого-цифрового' преобразования оно не используется. *

Данный многофазный многополюсный вращающийся трансформатор позволяет повысить точность преобразования угла за счет получения принципиально линейной зависимости фазных напряжений в пределах дискретности и возможности использования в качестве опорного напряжения вторичной обмотки.

Степень линейности выходного сигнала образцов ММТ достаточно высока максимальная ошибка составляет ±4 15 при величине д = 771 . Количество отсчетных точек, которое может обеспечить предлагаемый ММТ значительно выше, чем у известных устройств, так как возможно использовать не только ну- 20 левые точки как в электромеханических шкалах, а фазные линейные напряжения .

Claims (2)

1. (54) МНОГОФАЗНЫЙ МНОГОПОЛЮСНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР тора, на каждом из которых размещены ббмотки, выполненные в виде последовательно соединенных секций, охватывающих по одному зубцу, число зубцов статора Zg определ етс  выражением Z шп, а разность между шириной зубцов статора и раскрытием пазов ротора д ра на разности между шириной зубцов ста тора и ротора лд , причем Л - л - 2jr - - а - Т . где m - число фаз обмотки статора; nj, - число секций одной фазы; р - число пар полюсов. На фиг, 1 показаны часть магнитоПроводов ротора и статора с обмотками; на фиг, 2 - схема однофазной обмотки ротора; на фиг. 3 - схема тфазной обмотки статора (показаны 2 из m фаз); на фиг, 4 - закон измене ни  огибающей напр жени  изменение потокосЦеплени  трех из m фаз ММТ в функции угла поворота ротора. Ротор 1 (фиг, 1 и фиг, 2j имеет Z Зубцов 2 с уложенной в его пазы обмоткой 3 типа зубец-полюс. На зубцах 4 и 5 статора, число которых Zj уложены секции обмотки б. Кажда  из фаз обмотки статора (фиг, 3) содержит S последовательно включенных сек ций. Величина шага по пазам у 1, а величина секционного шага у - На фиг, 4 показано напр жение фазы j Uj, напр жение соседней с ней фазы U,j , и напр жение фазы , , сдвинутое по фазе относительно напр жени  фазы j на 90° электрических Период изменени  выходного напр жени  каждой фазы ММТ равен , где р - число пар полюсов, Рассто ние между нулевыми точками двух соседних фаз д , Величина Л может рассматриватьс  как собственна  дискретность датчика по нулевым точкам. Форма кривой выходного сигнала (потокосцеплени ) дл  каждой из фаз статорной обмотки (фиг,4) при отсутствии скоса и при известном числе фаз т, числах зубцов на стато ре Z(- и роторе ZP зависит от величин раскрыти  пазов на статоре Ь.и роторе Ь,урИ ширины зубцов статора Ь и ротора Ь-2.р. При поданном на обмотку ротора на пр жении питани , дл  положени  рото ра показанного на фиг, 1, напр жение на выходе фазы J равно нулю, так как количество магнитных силовых линий вход щих в S зубцов статора, принадлежащих этой фазе и выход щих из них равно, В том случае, если величины . и Ь,,. выбргты таким образом, что ве I / личина взаимного перекрыти  л (фиг.1 т ч 1л л 1  f Л t T tiTtJ I равна рассто нию между нулевыми точками двух соседних фаз л , напр жени на выходе фазы J, при изменении по ложени  ротора от гк)ка:;аннс Го на фиг. 1 на величи1 у 1д , измен етс  линейно в функции угла. Это условие может быть записано как JTj) , Л zZ. °шо рт о де D - диаметр расточки. Или учитыва , что - - Ь., ЬгМ к 2е ъс : от °2:с °мр .е. дл  обеспечени  линейности из-енени  выходного напр жени  в преелах д , разность между шириной убца статора и величиной раскрыти  аза ротора должна равн тьс  удвоеному значению угла между нулевыми очками соседних фаз. При использовании ММТ в преобразователе угол-код амплитудного типа в качестве первичного преобразовател  . угл , информаци  об угловом положении ротора заключаетс  в амплитуде напр жений фаз. Однозначность отсчета обеспечиваетс  в диапазоне углов равных п периоду изменени  напр жени . При повороте ротора от нулевого положени  (фиг. 3) до , в диапазоне углов О - - используетс  дл  аналогоцифрового преобразовани  напр жени  фазы j , далее - .5 - напр жение фазы j +1 и т.д., так как на этих участках оно пр мопропорционально угловому положению ротора. Использование в качестве опорного напр жени  при аналого-цифровом преобразовании напр жений фаз статорно11 обмотки позвол ет уменьшить ошибку ММТ от эксцентричности установки его магнитопроводов , а также ошибки аналогоцифрового преобразовател  напр жениекод . Дл  обеспечени  такой возможности необходимо, чтобы напр жение фазы j+k, смещенное по фазе относительно напр жени  фазы j на 90°эл.град. было в пределах изменени  угла ±д неизменно . Аналогичное условие должно выполн тьс  дл  двух любых фаз, напр жени  которых смещены относительно друг друга на 90 эл, град. Это условие выполн етс , если величины раскрытий шлицов выбраны таким образом, что величина д (фиг. 1) равна А . Это условие ЗГ тнf tujc-- wp может быть записано как h То Или учитыва , что fTD , ---Ь„,Ь, Ч Ч 2с, Т.е. дл  обеспечени  неизменности потокосцеплени  фазы j + К в пределах Д , разность между шириной зубца статора и шириной зубца ротора должна равн тьс  удвоенному значению угла между нулевыми точками двух соседних фаз. Значени  Ь и Ьщ  вл ютс  угловыми величинами , это дуги цилиндрической поверхности магнитопровода статора или ротора. Форма части кривой выходного напр жени  каждой из фаз, показанна  на фиг. 4 штриховыми лини ми, не имеет принципиального значени , так как в процессе аналого-цифрового преобразовани  оно не используетс . Данный многофазный многополюсный вращающийс  трансформатор позвол ет повысить точность преобразовани  угл за счет получени  принципиально лине ной зависимости фазных напр жений в пределах дискретности и возможности пользовани  в качестве опорного напр жени  вторичной обмотки. Степень линейности выходного сигнала образцов ММТ достаточно высока максимальна  ошибка составл ет ±4 при величине д 771 . Количество от рчетных точек, которое может обеспечить предлагаемый ММТ значительно вы ше, чем у известных устройств, так к возможно использовать не только нулевые точки как в электромеханических шкалах, а фазные линейные напр жени . Формула изобретени  Многофазный многополюсный вращающийс  трарюформатор, содержащий ста тор и ротор, магнитопроводы которых выполнены с числом зубцов крат.ным числу полюсов, и установленные на них обмотки, выполненные в виде последовател1зно соединенных секций, кажда  из которых установлены на одном зубце, отличающийс  тем, что, с целью повьшУени  точности преобразовани , число зубцов статора Z с определ етс  выражением Zg тпс, а разность между шириной зубцов статора и раскрытием пазов ротора Л i равна разности между шириной зубцов статора и ротора д причем pm pm где m - число фаз обмотки статора j п. - число секций одной фазы; р - число пар полюсов. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1. Авторское свидетельство СССР № 565358, кл. Н 02 К 29/00, 1974.
2. 2. Авторское свидетельство СССР № 299919, кл. Н 02 М 5/32, 1969.

   ///d)

   S t/ 6

   .Uj.f)

   1

   и

   7/

   U2.l

   А

   /