ИНДУКТИВНЫЙ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЬ УГЛА ПОВОРОТА
INDUCTIVE ROTATION ANGLE CONVERTER

Изобретение относится к области электротехники, в частности к индуктивным преобразователям угла поворота систем автоматики.
Известен "Бесконтактный сельсин" (а.с. СССР 116512, H02K 24/00, опубл. 01.01.1958), который может быть использован в качестве индуктивного преобразователя угла поворота, содержащий ротор, по крайней мере, с одним магнитомягким полюсом, статор, включающий намотанную на зубцах многофазную обмотку, соосную с ротором однофазную кольцевую обмотку, и магнитопровод для замыкания магнитной цепи ротора и статора, охватывающий обмотки статора.
В случае использования данного устройства в качестве индуктивного преобразователя угла поворота основной характеристикой является точность преобразования угла, которая для указанного устройства является низкой из-за присутствия в выходном сигнале зубцовых гармоник. Кроме того, недостатком устройства является сложность намотки многофазной обмотки на зубцы статора.
Технические результаты, получаемые при осуществлении изобретения, состоят в повышении точности работы преобразователя и упрощении его изготовления.
Это достигается тем, что в индуктивном преобразователе угла поворота, содержащем ротор, по крайней мере, с одним магнитомягким полюсом, статор, включающий расположенную на своем магнитопроводе многофазную обмотку и соосную с ротором однофазную кольцевую обмотку, и магнитопровод для замыкания магнитной цепи ротора и статора, охватывающий обмотки статора, новым является то, что магнитопровод многофазной обмотки выполнен кольцевым, а в статор дополнительно введена вторая кольцевая обмотка, идентичная первой и соединенная с ней встречно, при этом обе кольцевые обмотки и магнитопровод для замыкания магнитной цепи ротора и статора размещены симметрично относительно магнитопровода многофазной обмотки.
Выполнение магнитопровода многофазной обмотки кольцевым упрощает его изготовление и намотку на него многофазной обмотки, так как магнитопровод не содержит зубцов. Кроме того, такое выполнение магнитопровода исключает появление зубцовых гармоник в сигналах индуктивного преобразователя, что приводит к повышению точности измерения угла поворота ротора.
Введение в статор размещенной симметрично относительно магнитопровода многофазной обмотки дополнительной второй кольцевой обмотки, идентичной первой и соединенной с ней встречно, позволяет снизить общую индуктивность кольцевых обмоток, что приводит к уменьшению чувствительности преобразователя к внешним электромагнитным полям, а следовательно, к повышению точности работы преобразователя.
На фиг.1 изображена магнитная система трехфазного индуктивного преобразователя угла поворота с диапазоном измерения углов поворота ротора от 0 до 180 градусов. На фиг.2 - то же, вид Б, на фиг.3 - то же, вид А. На фиг.2, 3 стрелками показано направление рабочего потока в магнитной системе преобразователя.
Магнитная система заявляемого преобразователя состоит из статора и ротора 1.
Статор включает в себя трехфазную обмотку, являющуюся обмоткой возбуждения 2 (см. фиг.2 и 3), расположенную на своем магнитопроводе - кольцевом сердечнике 3, сигнальную обмотку 5, образованную двумя встречно соединенными однофазными кольцевыми обмотками, и магнитопровод 4, охватывающий указанные обмотки 3 и 5. Обе обмотки сигнальной обмотки 5 и магнитопровод 4 размещены симметрично относительно кольцевого сердечника 3 трехфазной обмотки возбуждения 2.
<mrow><mover accent="true"><mi>A</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>B</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
<mrow><mover accent="true"><mi>C</mi><mo stretchy="true">¯</mo></mover></mrow>
Обмотка возбуждения 2 намотана на кольцевой сердечник 3 и представляет собой трехфазную обмотку с встречным соединением фаз (A, B, C), при этом соединение катушек в фазах обмотки 2 также встречное (
,
,
- инверсная намотка). Схема соединений катушек в обмотке возбуждения 2 приведена на фиг.3 (сигнальная обмотка 5 не показана). Угловой размер катушек равен 30 градусам.
Ротор 1 содержит два магнитомягких полюса в виде диаметрально расположенных частей кольцевых секторов с угловым размером 60 градусов.
Работа трехфазного индуктивного преобразователя угла поворота рассмотрена в режиме фазовращения и аналогична работе сельсина с трехфазным питанием, описанной в книге "Фазовые цифровые преобразователи угла". В.П. Петропавловский, Н.В. Синицын. - М.: Машиностроение, 1984, стр.19.
На фиг.3 изображен индуктивный преобразователь угла поворота, ротор 1 которого находится в положении, когда потокосцепление фазы C обмотки возбуждения 2 с сигнальной обмоткой 5 и их взаимоиндуктивность равны нулю. Рабочий поток обмотки возбуждения 2 за счет встречного соединения фаз и катушек в фазах вытесняется из кольцевого сердечника 3 через воздушный зазор на полюса ротора 1 (см. фиг.2 и фиг.3), проходит через рабочие воздушные зазоры между полюсом ротора 1 и магнитопроводом 4, затем замыкается на кольцевой сердечник 3 через спинку магнитопровода 4 и воздушный зазор между спинкой и кольцевым сердечником 3 напротив катушек фазы C, расположенных вне полюсов ротора 1 (см. фиг.3), при этом рабочий поток сцепляется с однофазными встречно соединенными кольцевыми обмотками сигнальной обмотки 5, наведенные сигналы в которых суммируются между собой.
При повороте ротора 1 изменяются потокосцепления фаз обмотки возбуждения 2 с сигнальной обмоткой 5 и их взаимоиндуктивности, происходит фазовращение выходного сигнала относительно сигналов возбуждения. По значению рассогласования по фазе выходного сигнала сигнальной обмотки 5 относительно сигнала фазы A (B или C) обмотки возбуждения 2 определяется угол поворота ротора.
При действии внешних электромагнитных полей наведенные во встречно соединенных идентичных кольцевых обмотках сигналы взаимокомпенсируются в сигнальной обмотке 5, что приводит к повышению точности преобразователя.