Сельсин

Сельсин

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

г

О П И (. "А - Н-"Й-Е

ИЗОБРЕТЕНИЯ

1 684683

Сеов Советскик

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к аат. санд- ° ó— (22) Заявлено 180777(21) 2508082/24-07 с присоединением залекн H9— (23) Прнорнтет— (51)М. Кл.2

02 K 24/00

Н 01 L 41/10

Государственный комитет

СССР яо делан изобретсннй н открытай (53) УДК 621.313..334:654,94 (088. 8) Опублнковано050979. Ьюллетемь Йо 33

Дата опубликования описания 100979 (72) Авторы изобретения

Г. Т. Левченко и А. А. През

Киевский ордена Ленина политехнический институт имени

50-летия Великой Октябрьской социалистической революции (71) Заявитель (54) сельсин

Изобретение относится к области устройств автомат .ки и может быть использовано для дистанционной передачи данных в системах контроля и управления.

Известны сельсины, работающие на принципах магнитной индукции в полях, неоднородных по углу поворота ротора. Эти сельсины выполняют в виде электродвигателей с обмотками возбуждения и синхронизации, размещенными отдельно на роторе и статоре (1).

Изготовление такого сельсина предъявляет высокие требования к магнит- 1з ному материалу магнитопровода и взаиморасположению обмоток, а паразитные емкости между витками индуктив» ных обмоток ограничивают область рабочих частот. 20

Последнее обстоятельство, наряду с необходимостью зазора в магнитопроводе между ротором и статором, приводит к утяжелению устройства, увеличению момента инерции ротора, а значит и времени его успокоения.

В конструкпиях сельсинов с контактньт1и кольцами возрастают погрешности в эксплуатации из-за эффектов на контактах, а в бесконтаткных конст- З0 рукциях размещают дополнительные обмотки кольцевого трансформатора, что усложняет конструкцию и снижает удельный момент сельсина (на один градус поворота ротора) . Кроме того, индукционные сельсины создают вокруг себя сильное магнитное поле, ограничивающее их применение .

Известны также сельсины, содержащие двуфазную обмотку возбуждения и трехфазную обмотку синхронизации, которые размещены на роторе и статоре, причем обмотка возбуждения, установленная на роторе, подключена к генератору (2), Данное устройство является наиболее близким к изобретению по технической сущности и получаемому результату.

Конструкция прототипа, имеющая пять обмоток, сложна, а выполнение и размещение их в сельсине требуют высокой точности. Крст1е того, большая масса магнитопровода увеличивает момент инерции ротора к, следовательно, время его успокоения. Это вынуждает применять дополнительную короткозамкнутую обмотку успокоения, снижающую синхронизирующий удельный момент сельсина.

684683

Целью изобретения является уменьшение момента инерции ротора и повышение удельного момента.

Поставленная цель достигается хем, что ротор выполнен в виде биморфной изогнутой пьезоэлектрической пластины, одним концом шарнирно соединенной с водилом рабочего нала, а другим — прижатой к цилиндрической поверхности колеса, закрепленного на статоре с возможностью вращения, причем электроды пьезоэлемента под- l0 ключены к высокочастотному генератору с напряжением, промодулированным по амплитуде, и индикатору угла поворота вала, настроенному на частоту модуляции. 15

На чертеже из ображе н описыв аемый сельсин .

Сельсин содержит ротор 1, выполненный в виде биморфного пьезоэлемента, один конец которого соединен 20 с водилом 2, закрепленным на рабочем валу 3, а другой конец с наконечником 4 прижат пружиной 5 к колесу б, з акре плен ному на статоре 7 с возможностью вращения, Все звенья механизма сельсина закреплены на статоре 7. Внутренний и один иэ внешних электродов пьезоэлемента подключены к высокочастотному генератору 8. Кроме того, внешние элект. роды пьезоэлемента соединены со входом индикатора 9 угла поворота вала

3, вращение которого ограничено буферной пружиной 10.

Сельсин работает следующим образом.

На пьезоэлемент 1, касающийся

35 колеса б под определенным, углом, зависящим от поворота рабочего вала

3, подают высокочастотное промодулированное по амплитуде с частотой У напряжение от генератора 8 и возбуж- 40 дают в нем продольные колебания. Для этого частоту f генератора выбирают равной резонансной частоте продоль-. ных колебаний пьезоэлемента 1, которую рассчитывают по формуле г . 45

f = С /2Ь, где C — скорость продольных акустических волн в пьезокерамике; — длина пьезоэлемента. 50

Частоту F модуляции амплитуды высокочастотного напряжения выбирают равной частоте собственных изгибных колебаний пьезоэлемента 1, зависящей от длины L, толщины t и условий креп- 55 леиия ее концов. В приведенном случае частоту-определяют по формуле:

, 1.!

Для уверенной раббты устройства частота модуляции Рдолжна быть зна- 60 чительио, например в 20 раз, ниже частоты генератора 8.

Под влиянием продольных колебаний конец пьезоэлемента 1, прижатый пружиной 5 к колесу б, приводит его во вращение, а обратная реакция вращакшего момента действует через пьезоэлемент 1 и водило 2 на рабочий вал 3, одновременно упруго изгибая пьезоэлемент 1. С целью облегчения изгибных колебаний пьезоэлементу 1 придают предварительный изгиб большого радиуса, например равного утроенной длине пьезоэлемента. Так как величина вращающего момента меняется с частотой модуляции F, в пьезоэлементе возбуждается сигнал с частотой F и амплитудой, пропорциональной скорости вращения колеса б. Этот сигнал подают на индикатор 9 угла поворота рабочего вала 3. Упомянутая скорость вращения колеса 6 зависит от величины напряжения генератора 8, которое поддерживают постоянным, и от угла наклона пьезоэлемента 1 к поверхности колеса 6, который изменяется пропорционально углу поворота водила 2 рабочего вала 3.

Когда сельсин используют в качестве сельсина-датчика, рабочий вал 3 играет роль командного и пружина 10 отсутствует. В этом случае индикатором 9 угла поворота служит сельсин приемник или просто вольтметр.

Когда сельсин используют в качестве сельсина-приемника, рабочий вал

13 играет роль поворотного. Пружина

10 необходима для дифференциации угла поворота в зависимости от вращающего момента. В этом случае индикатором 9 угла поворота служит дифференциальный усилитель, на один вход которого подключены электроды пьезоэлемента 1, а на другой подают сигнал с сельсина-датчика °

Пьезоэлемент 1 изготовляют из шликера титанат-цирконат-свинцовой керамики прокатанной в ленты, на главные поверхности которых наносят металлизирующую пасту. Две сложенные и прокатанные через вальцы ленты изгибают в виде цилиндрической поверхности большого, например утроенной длины пьезоэлемента, радиуса и обжигают. Паста, восстановленная во время обжига в металл, служит внутренним и внешним электродами, с помощью которых поляризуют керамику (каждый слой по толщине навстречу друг к другу в поле 30 кв/см при

110 С) и затем включают в цепь управления.

Поверхность колеса б с целью повыаения его износостойкости цианируют или изготовляют из металлокерамического сплава, например tIK8, а наконечник 4 выполняют из алунда, например марки 22ХС. Противоположный конец пьезоэлемента закрепляют в гнезде водила в слабоупругой, например резиновой, обойме.

Для уменьшения габаритов предлагаемого сельсина, можно разместить пьезоэлемент 1 и вал 3 внутри вы684683

Формула изобретения

Составитель В. Комаров

Редактор Д. Мепуришвили Техред С.Мигай Корректор Ю. Макаренко

Подписное

Заказ 5303/51 Тираж 857

ЦНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб., д. 4/5

Филиал ППП Патент, г. Ужгород, ул . Проектная, 4 полненного полым колеса 6. Тогда на. конечник 4 будет скользить по внутренней цилиндрической поверхности колеса 6.

Данный сельсин, в отличие от прототипа, не содержит обмоток,. что повышает его эксплуатационную надежность; при том же весе развивает. в 10 раз больший удельный момент.

Кроме того, момент инерции ротора, который в изобретении определяется массой водила и пьезоэлемента, может быть существенно уменьшен, например до 10 кг м, в сравнении с

6, 2 прототипом (10 кг м и больше), что

-5 сокращает время успокоения колебаний ротора.

Сельсин, содержащий статор и ротор, установленный на валу, о т л ич а ю шийся тем, что, с целью повышения удельного момента и уменьшения момента инерции ротора, ротор выполнен в виде бимор ной изогнутой пьезоэлектрической пластины, одним концом шарнирно соединенной с водилом рабочего вала, а другим прижатой к цилиндрической поверхности колеса, закрепленного на статоре с возможностью вращения, внутренний и один из внешних электродов пьезоэлемента подключены к высокочастотному генератору промодулированного по амплитуде напряжения, а внешние электроды подключены к индикатору угла поворота вала, настроенному на частоту модуляции.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Ахметжанов А. A. Системы передачи угла повыаенной точности -N. — Ë., Энергия, 1966. стр. 46-48.

2. Свечарник Д. B. .Дистанционные передачи. М., Энергия, 1974, стр. 99-115.