ДАТЧИК УГЛОВОГО ПОЛОЖЕНИЯ ВАЛА

Заявляемая полезная модель относится к области измерительной техники и может быть использована в различных областях промышленности для определения параметров вращения вала: углового положения, скорости и направления вращения вала.
Известен датчик углового положения вала (см. а.с. №350025, G 03 C 9/04, опубликовано в бюллетене №26 от 04.09.72), содержащий корпус, неподвижный пакет магнитопровода статора, обмотки возбуждения, сигнальные обмотки, поворотную крышку втулки, на которой закреплен поворотный пакет магнитопровода статора, немагнитный ротор с ферромагнитной вставкой и вал.
Наиболее близким аналогом является датчик углового положения вала (см. патент на полезную модель РФ №34722, G 01 B 7/30, по заявке №2003122443/20 от 21.07.2003), содержащий корпус с фланцем, крышку, внешний разъем, установленный на корпусе между фланцем и крышкой, индукционный датчик с рисками нулевого положения на роторе и статоре, причем статор установлен в корпусе под крышкой и электрически связан с внешним разъемом, а ротор установлен на валике, проходящем через корпус и вращающимся в подшипниках, установленных в корпусе, и имеющем выходной конец для механической связи с контролируемым валом.
Недостатком известных датчиков углового положения вала является зависимость от внешних источников питания и поэтому они не могут работать при аварийном отключении питания.
Задачей полезной модели является повышение надежности в эксплуатации, а также расширение функциональных возможностей датчика углового положения вала, в частности, использование датчика углового положения вала без внешнего источника питания и при малых скоростях вращения вала.
Указанная задача решается тем, что в датчике углового положения вала, включающем корпус с крышкой, в котором установлены вал с возможностью свободного вращения на подшипниках, выполненный совместно с кодовым диском. Установленный на валу ротор, включающий в себя многополюсную магнитную систему и магнитную муфту с возможностью вращения вокруг статора относительно вала. Статор установлен на крышке корпуса и представляет собой магнитопровод чашечного типа с чередующимися полюсами и обмоткой возбуждения. Ротор и статор выполнены в виде генератора с возбуждением от постоянных магнитов, включающего в себя многополюсную магнитную систему ротора и магнитопровод, обмотки возбуждения статора.
На фиг.1 изображен датчик углового положения вала в продольном разрезе;
на фиг.2 изображена магнитная муфта;
на фиг.3 изображен генератор.
Датчик углового положения вала (см. фиг.1) представляет собой цилиндрический корпус 1 с крышкой 2, в которых на подшипниках установлен вал 3. Вал 3 находится в зацеплении с ротором 4 посредством постоянных магнитов 5 вала 3 и постоянных магнитов 6 ротора 4, образующих магнитную муфту (см. фиг.2), работающую на отталкивании магнитов 5 и 6. Ротор 4 имеет магнитную чередующуюся многополюсную систему 9 на постоянных магнитах, с четко выраженными полюсами, с
возможностью вращения на подшипниках относительно вала 3 вокруг статора, представляющего собой магнитопровод 7 чашечного типа с чередующимися выраженными полюсами и обмоткой возбуждения 8. Статор жестко связан с крышкой 2. Сила и размеры магнитов 5 и 6 выбраны таким образом, чтобы была возможность свободного хода ротора 4 относительно вала 3.
Датчик работает следующим образом.
Полюса магнитов 5 стремятся установиться между полюсов магнитов 6. В исходном положении полюса магнитной системы 9 притянуты к полюсам магнитопровода 7.
При вращении вала 3 магниты 5 и 6 начинают приближаться друг к другу, а так как в исходном положении полюса магнитной системы 9 притянуты к полюсам магнитопровода 7, то это удерживает ротор, а следовательно и магниты 6 относительно статора. Происходит эффект подобный сжатию пружины. Как только силы отталкивания магнитов 5 и 6 превысят силы притяжения магнитов магнитной системы 9, происходит перескок полюсов ротора с полюса на полюс статора (см. фиг.3), при чем на скорость перескока действует сумма сил отталкивания магнитов 5 и 6 магнитной муфты и притяжения полюсов ротора и статора. Свободный ход магнитной муфты позволяет некоторое время колебаться магнитам магнитной системы 9 ротора относительно полюсов статора независимо от скорости вращения вала 3, наводя ЭДС в обмотках возбуждения 8. Далее происходит очередной перескок и процесс повторяется. Параметры магнитной системы и обмотки возбуждения 8 рассчитаны таким образом, чтобы одного перескока было достаточно для питания электронной схемы печатной платы 10. Напряжение, снимаемое с обмотки возбуждения 8, поступает на электронную схему печатной платы 10 и обеспечивает питание электронной схемы. Кодовая информация о положении вала считывается с кодового диска 11 вала 3 датчиком 12, обрабатывается электронной схемой и
запоминается. В качестве датчиков для снятия кодовой информации можно использовать магнитные, оптические, пьезо и другие датчики. Таким образом, генератор датчика углового положения вырабатывает энергию достаточную для питания электронной схемы даже при малых скоростях вращения вала.