Датчик скорости и угла поворота вала

Датчик скорости и угла поворота вала

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

Союз Советских

Социалистических

Республик

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. свид-ву

Р М K+ э

6 01 P 3/42

4 01 P 3/48 (53) УДК 531. 781 (088. 8) (22) Заявлено 20.02. 81 (21) 3251523/18-10 с присоединением заявки № (23) Приоритет—

Опубликовано 301182 Бюллетень ¹ 44

Aara опубликования описания 30 11 82

Государственный комитет

СССР но делам изобретений н открытий (72) Авторы изобретения

Г.Н.Маркман и Н.Ф.Ворожейкин (71) Заявитель (54> ДАТЧИК СКОРОСТИ И УГЛА ПОВОРОТА ВАЛА

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано в устройствах бесконтактной синхронизации различных процессов с угловым положением вращающегося элемента, для контроля и регулирования различных устройств, в которых необходимо точно и стабильно обнаруживать одно или несколько положений движущегося элемента, или в

;устройствах для измерения угловой скорости вращения вала. е

Известен датчик скорости вращеиия вала, содержащий ротор, статор, выполненный в виде цилиндрического магнитопровода с центральным стержнем из постоянного магнита, с цилиндрической катушкой и с торцовыми зубьями. С помощью датчика возможно измерение угла поворота вала (13.

Основными недостатками такого датчика являются ограниченная область применения из-за невозможности измерения скорости вала при установке датчика íà его боковой поверхности в случае трудного доступа к торцу вала, а также невысокая разрешающая способность измерения угла поворота вала.

Наиболее близким к предлагаемому по технической сущности является датчик скорости и угла поворота вала, содержащий зубчатый ротор, ста.тор, имеющий магнитопровод с обмоткой и насадком на рабочем торце (2 2.

Основным недостатком известного датчика является невысокая разрешающая способность измерения угла поворота вала вследствие того, что при работе датчика с очень малым зазором между ротором и статором, соизмеримым с биениями ротора, полезная ЭДС,наводимая в обмотке датчи15 ка при взаимодействии зубьев рото-. ра и насадка статора, искажается из-за изменения зазора между ротором и статором в результате биений вала и неточности изготовления ротора, что снижает разрешающую способность датчика. увеличение зазора между ротором

;и статором до размеров, превышающих как минимум на порядок биения ро25 тора, снижает искажения в по,зной

ЭДС, но значительно уменьшает амплитуду полезной ЭДС.

Кроме того, магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом, к рабочему зазору подводится не пол978048

На фиг. 1 показан датчик скорости и угла поворота вала, общий вид; íà 4g фиг. 2 — сечение A-A йа фиг. 1, на фиг.3 †.сечение Б-Б на фиг.1.

Датчик скорости и угла поворота вала содержит изготовленный из ферромагнитного материала и насаженный на контролируемый вал ротор 1 с выступами 2 и статор, являюшийся собственно чувствительным элементом датчика, закрепленный на каком-либо неподвижном кронштейне (не показан).

Статор имеет коаксиально расположенные кольпеобразный магнит 3 (например, из сплава редкоземельного материала Бп,со>, поляриэированный в осевом йаправлении, магнитопровод

4 с насадком 5. Нри этом магнитопровод 4 выполнен коническим, сужающимся в направлении насадка 5. Насадок

5 с боковой поверхностью б выполнен с сохранением постоянной площади поперечного сечения и с изменяющейся бО формой текущего полезного сечения от круглой, соответстнующей рабочему торцу магнитопровода до прямоугольной 7, ширина которой примерно равна ширине зуба 2 ротора 1, а длина 65

z n

6о

Угол поворота контролируемого ва„ла определяется числом импульсов, -отсчитанным от опорного сигнала (начала отсчета, ностью: часть его замыкается по иным путям, в том числе по воздуху, н связи с чем плотность магнитного потока в магнитопроводе снижается.

Резкое уменьшение площади .поперечного сечения при переходе от цилинд- 5 рического рабочего торца магнитопро" вода к прямоугольному насадку приводит к возрастанию потоков рассеивания и, следовательно, уменьшению полезного магнитного потока в воз- 1О душном зазоре между статором и ротором, что уменьшает амплитуду полезного сигнала.

Ileum изобретения - повышение разрешающей способности измерения угла 15 поворота и величины .выходного сигнала.

Поставленная цель достигается тем, что в предлагаемом датчике скорости и угла поворота вала, содержащем 2О зубчатый ротор, статор, имеющий магнитопронод с обмоткой и с насадком на рабочем торце, магнитопровод выполнен коническим, сужающимся в направлении насадка, насадок выполнен с сохранением постоянной площади поперечного сечения и с изменяющейся формой текущего поперечного сечения от круглой, соответствующей рабочему торцу магнитопровода, до прямоугольной, ширина которой равна ширине зуба ротора, при этом площадь поперечного сечения насадка Sqвыбирается из соотношения 5„, 5„, где S — площадь поперечногб сечения рабочего торца магнитопровода, а число витков обмотки выполнено увеличивающимся в направлении насадка. меньше длины выступов 2 ротора 1 примерно на 10-20%.

На магнитопроводе 4 размещена обмотка 8, число витков которой выполнено увеличивающимся в направлении насадка 5.

Статор помещен в корпус 9, выполненны. из немагнитного материала с высоким удельным электрическим сопротивлением (например, из стали, имеющей структуру немагнитного аустенита ). На корпусе 9 статора имеется паз 10 для соответствующей ориентаии насадка 5 по зубьям ротора 1 ри установке датчика.

Датчик работает следующим образом.

Магнитный поток, создаваемый постоянным магнитом З,проходит по цепи: магнитопровод 4 — насадок 5 — воздушный зазор между насадком 5 и ротором

1 — ротор 1.

Магнитное сопротивление этой цепи зависит от величины воздушного зазора между насадком 5 и ротором 1, которая изменяется в зависимости от того, находится ли напротив торца 7 насадка 5 выступ 2 ротора 1 или впадина.

При вращении контролируемого вала и насаженного на него зубчатого ротора 1 периодические изменения воздушного зазора между ротором 1 и насадком 5 статора и связанные с этим изменения полного магнитного сопротивления вызывают пропорциональные изменения магнитного потока, который н обмотке 2 датчика нанодит ЭДС, частота которой зависит от скорости вращения вала и параметров зубчатого ротора,где f — частота ЗДС н обмотке датчика Гц

z — число выступов на роторе датчика; — частота вращения ротора, об/мин.

Из этой зивисимости с помощью ВТоричного преобразователя определяется частота вращения вала

6о и

P ((2ЛЙ

z где М вЂ” число импульсов датчика, отсчит;нных от опорного сигнала (от начала отсчета).

Z — число выступов на роторе датчика;

М вЂ” угол поворота вала от опорного положения, рад.

978048

Выполнение насадка с профилирован- Таким образом, разрешающая споными боковыми поверхностями при сох- собность у предлагаемого датчика ранении постоянной площади попереч- в 3 раза лучше (=3:1) . ного сечения и выполнение магнито- Формула изобретения провода коническим, сужающимся в Датчик скорости и угла поворота напРавлении насадка при соблюдении BaJIa co ep aulHA 3y6 aTHA РоТОР условия, что-текущая площадь попе- статор, имеющий магнитопровод с речного сечения насадка по крайней обмоткой и с насадком на рабочем мере не должна быть меньше площади торце, отличающийся тем, поперечного сечения рабочего торца что, с целью повышения разрешающей магнитопровода, и выполнение обмот- способности и величины выходного ки с числом витков, увеличивающимся сигнала, магнитопровод выполнен ков направлении насадка позволяют ловы- ническим, сужающимся в направлении сить разрешающую способность и вели- насадка, насадок выполнен с сохрачину выходного сигнала примерно в . нением постоянной плащади попереч2-4 раза по сравнению с серийно 15 ного сечения и с изменяющейся форвыпускаемыми датчиками модели 1ППТ"26 мой текущего поперечного сечения от (ТУ 25-04-3363-78 ). круглой, соответствующей рабочему

Проведены сравнительные испытания торцу магнитопровода, до прямоугользаявленного и серийного датчиков ной, ширина которой равна ширине

20 зуба ротора, при этом площадь попеB результате испытаний выявлено речного сечения насадка 5 н выбираследующее. При частоте вращения ва- ется из соотношения 5„ ъ, 5, где ла п = 2000 об/мин величина выходно- площадь поперечного сеченйя рабоче-! го сигнала предлагаемого датчика сос- го торца магнитопровода,а число витков тавляет 15 В, серийного датчика — 5 E.25 обмотки выполнено увеличивающимся в для получения выходного сигнала от направлении насадка. датчика не менее 4 В при зазоре меж- . Источники информации, ду насадкой статора и выступами ро- принятые ро внимание при экспертизе тора 0,5 мм необходимая ширина вы 1. Авторское свидетельство СССР ступов ротора может быть доведена 30 М 527661, кл. 4 01 P 3/44, 1975. у предлагаемого датчика до 1 мм,у. 2. Патент СССР Р 566535, серийного — не менее 3 мм. кл. С 01 Р 3/42, 1974 (прототип ).

978048

Puz 2

Тираж 887 Подписное

ВННИПИ Государственного комитета СССР по делом изобретений и открытий

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

Заказ 9207/60

Филиал ППП "Патент", г. Ужгород, ул. Проектная, Составитель И. Мочарская

Редактор Н. Стацишина Техреди.Надь Корректор А. Дзятко