Плоский двухканальный датчик угла

Плоский двухканальный датчик угла

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Оп ИКАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ .СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Рес ублик п18 89692 (б1) Дополнительное к авт. свид-ву (22) Заявлено 01.06. 81(21) 3296277/24-07 ($g) М g э с присоединением заявки М

Н 02 К 24/00

Государственный комитет

СССР по делам изобретений и открытий (23) Приоритет— (331УДК 621. 314. 6 (088.8) Опубликовано 150183 Бюллетень М 2

Дата опубликования описания 150183 е "м,A.A.Àíòîíîâ, В.В.Иванов., В.С.Комиссаров, g.,Матусйв;", Э.A.Нокалн и В.Н.Щербаков "„ т у-", --:- - -:>

" .:..1с (72) Авторы изобретения (71) Заявитель (54) ПЛОСКИЙ ДВУХКАНАЛЬНЫЙ. ДАТЧИК УГЛА

Изобретение относится к измеритель ной и вычислительной технике и предназначается для получения точной (до единицы угловых секунд) информации об угловом положении рассматриваемого объекта, на котором датчик установлен.

Известны конструкции индукционных электрических машин — вращающиеся трансформаторы (ВТ} — с числом пар полюсов, равным единице, которые по величине отношения их выходных нап-; ряжений позволяют получить информацию об угловом положении их ротора с точностью до +3 угловых минут f13.

Иногополюсные ВТ имеют точность

+10 - 18 угловых секунд. Однако в этом случае однозначная информация об угловом положении ротора возможна только в пределах поворота вала, соответствующего двум полюсным делениям °

Для устранения неоднозначности информации двухполюсный и многополюсный BT устанавливаются с помощью муфт на .одном валу, образуя систему (каналы) точного отсчета (ТО) и грубого отсчета (ГО). Однако такое устройство обладает рядом существенных недостатков — большим габаритом и весом, потерей. точности из-за соединительных муфт и сложной системы взаимной выставки ТО и ГО.

Наиболее близко к предлагаемому двухканальное устройство в виде .плоского датчика угла, в котором Вт грубого и точного отсчетов:выполнены на отдельных магннтопроводах, установленных на двух взаимно вращающихся обоймах.(2 g.

В этой конструкции крепление пакетов магнитопроводов ВТ точного и грубого отсчетов осуществляется традиционным способом, когда они устанавливаются в цилиндрические отверстия корпуса или сажаются на цилиндрические выступы обойм. При этом с целью исключения деформации магнитопроводов их установка производится по свободной посадке с гарантированным зазором величиной 10-20 мкм. Вследствие наличия указанных зазоров, а также неизбежных технологических зксцентриситетов между посадочными поверхностями обойм, одни из которых предназначены для установки магнитопроводов ВТ, а другие служат для установки самих обойм на объект, в конструкции прототипа имеет место неравномерность рабочего зазора датчи989б92 ка ТО и ГО порядка 30-50 мкм. Эта неравномерность имеет характер эксцентриситета и биения рабочих поверхностей ТО и ГО, что приводит к дополнительным погрешностям; при списывании угловых положений . В наиболее 5 точных многополюсных датчиках ТО с ошибкой измерения 10-18 угловых секунд дополнительная погрешность от указанных значений эксцентриситета и биения составляет + 5 угловых секУнд и более.

В настоящее время требуются датчики с ошибкой измерения + 5 угловых секунд и менее, поэтому задача повышения их точности является актуальной.

Помимо недостаточной точности в прототипе может иметь место нестабильность его показаний при воздействии на него как механических (удары, вибрации) так и климатических (холод, тепло) факторов. Это объясняется конструктивной нестабильностью устройства из-за возможности взаимных смещений магнитопроводов при их свободных посадках и нежест |м закреплением магнитопроводов в обоймах.

Целью изобретения является повышение точности и стабильности двухканального датчика угла.

Эта цель достигается тем, что в плоском двухканальном датчике угла, содержащем вращающиеся датчики грубого и точного отсчета, выполненные на отдельных магнитопроводах и установленные на двух вращающихся одна относительно другой обоймах, обоймы 35 датчика выполнены в виде цилиндрических фланцев (диск с одним цилиндрическим выступом), на торцовых поверхностях которых установлены и закреплены (например, с помощью винтов 40 и штифтов) нешихтонанные магнитопроводы статора и ротора датчика точного отсчета, а ротор датчика грубого отсчета установлен на внутренней цилиндрической поверхности ротора датчика точного отсчета.

На чертеже схематически представлено предлагаемое устройство.

Обоймы 1 и 2 списывающего устройства выполнены в виде двух фланцев с цилиндрическими выступами 3 и 4. Статор 5 и ротор б датчика TO выполнены из сплошного (нешихтованного) магни— томягкого материала и установлены н.а обоймах 1 и 2 с помощью торцового крепления. На чертеже показан один иэ вариантов крепления, когда статор

5 и ротор б своими торцовыми поверхностями крепятся к торцовым поверхностям соответствующих обойм 1 и 2 с помощью винтов 7 и штифтов 8 ° Статор 9 и ротор 10 ГО выполнены иэ шихтованного магнитомягкого материала., Ротор 10 ГО установлен во.внутреннем цилиндрическом отверстии ротора ТО„ а статор 9 ГΠ— на наружной цилиндри- 65 ческой поверхности выступа 3 обоймы

1, В обоих случаях применена свободная посадка с зазором 10-20 мкм.

Крепление статора 9 и ротора 10 осу цествлено с помощью прижимных колеи 11, На чертеже приведен возможный вариант установки плоского двухканального датчика угла на корпусе 12 и валу 13 объекта измерения.

Для установки неподвижной обоймы

1 в посадочное цилиндрическое отверстие корпуса 12 используется наружная цилиндрическая поверхность статора

5 TO. При этом предусматривается паспортизованная посадка с зазором 15 мкм и закрепление с помощью накла.— док 14. Подвижная обойма 2 устанавливается на конической поверхности вала 13 и закрепляется гайкой 15.

При работе датчика величина воздушного. зазора между цилиндрическими рабочими поверхностями статора 5 и ротора б TO не будет одинаковой и постоянной при каждом положении ротора.

Величина неравномерности воздушного зазора складывается из следующих составляющих: несоосности посадочной поверхности корпуса 12 объекта и посадочной конической поверхности вала 13 ; несоосности рабочей поверх— ности ротора б ТО и посадочной конической поверхности выступа 4 обоймы.

2; наличия зазора при посадке статора 5 TO в посадочное отверстие корпуса 12; несоосности рабочей и посадочной поверхностей статора 5 ТО.

Использование торцового крепления статора 5 и ротора б на обоймах 1 и 2 позволяет полностью исключить такие составляющие неравномерности воздушного зазора, как свободные посадки магнитопроводон ТО в обоймы с гарантированным зазором

10-20 мкм, что имело место в прототипе. Кроме того, в предлагаемой конструкции за счет выставки ротора б ТО на торцовой поверхности обоймы 2 с последующей фиксацией его винтами 7 и штифтами 8 уменьшается.до минимального значения 1-2 мкм такая составляющая неравномерности рабочего зазора, как несоосность рабочей поверхности ротора б ТО относительно посадочной конической понерхности выступа 4 обоймы 2.

В предлагаемой конструкции суммарная величина неравномерности воздушного зазора TO составляет 10-15 мкм; в то время как в прототипе она составляет 30-50 мкм.

При работе датчика не будет одинаковой и постоянной .величина воздушного зазора между цилиндрическими рабочими поверхностями статора 9 и ротора 10 ГО. Величина неравномерности воздушного зазора складывается из несоосности посадочной поверхности

989692 корпуса 12 объекта и посадочной поверхности вала 13, зазора в посадке статора 9 на выступе 3 обоймы 1, за.зора в посадке ротора 10 ГО в отверстии ротора 6 ТО, несоосности рабочих и посадочных поверхностей статора 9 и ротора 10 датчика ГО. В предлагаемой конструкции расчет размерных цепей дает суммарную величину неравномерности воздушного зазора ГО 20-30 мкм, в то время, как в прототипе она до- () стигает 40-60 мкм.

Уменьшение неравномерности воздушного зазора ГО в предлагаемом устройстве достигается благодаря механической выставке статора 5 и ротора 6 TO 15 по их нерабочим поверхностям относительно цилиндрической посадочной поверхности выступа 3 фланца обоймы 1 и конусной посадочной поверхности выступа 4 соответственно. Благодаря 2О этому в предлагаемом устройстве отсутствуют несоосность посадочной.поверхности выступа 3 относительно посадочной поверхности фланца обойма 1 и несоосность нерабочей поверхности ротора 6 относительно посадочной (конусной) поверхности обоймы 2. Оба достигнутых результата возможны только при наличии двух признаков предлагаемого устройствами установки его обоймы 1 в корпусе 12 объекта по нерабочей поверхности статора 5 и установки ротора 10 ГО в обойму 2 непосредственно на нерабочую поверхность ротора 6 ТО.

В предлагаемом устройстве за счет торцового крепления статора и ротора

Т0 в отличие от прототипа значительно повышена жесткость конструкции. В этом случае исключена возможность смещения. статора и ротора TJ при механических и климатических воздействиях, что в прототипе может произойти (как показывает практика) за счет посадки статора и ротора на .обоймы с гарантированным зазором. 45

Благодаря применению сплошного . магнитопровода для статора и ротора повышается их жесткость, что гарантирует стабильность показаний устройства прн изменении температуры окружающей среды.

Таким образом, эа счет нешихтованной конструкции магнитопровода датчика ТО, их торцового крепления, выставки и последующей фиксации статора и ротора .ТО, а также эа счет установки ротора датчика ГО непосредственно на магнитопроводе ротора ТО в значительной степени уменьшена неравномерность воздушного зазора между рабочими поверхностями датчиков

ТО и ГО и повышена стабильность конструкции всего устройства.

Формула изобретения

Плоский двухканальный датчик уг.,(ла, содержащий вращающиеся датчики грубого и точного отсчета, выполненные на отдельных магнитопроводах и установленные на двух вращающихся одна относительно другой обоймах, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и стабильности, обойм датчика выполнены в виде цилиндрических фланцев, на внутренних торцовых поверхностях которых . установлены своими торцовыми поверхностями и закреплены нешихтованные магнитопроводы статора и ротора датчика точного отсчета, а ротор датчика грубого отсчета установлен на внутренней цилиндрической поверхности ротора точноro отсчета.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Хрущев В.В. Электрические микромашины автоматических устройств.

JI., "Энергия", 1976, с. 248-256, 274-279.

2.. Авторское свидетельство СССР

Р 177301, кл. G 08 С 1/00, 1965.

989692

Составитель A.Кецарис

Редактор С.Тимохина Техред Е.Харитончик . Корректор Q.Áèëàê:

Заказ 11145/75 Тираж 684 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Филиал ППП "Патент", r.Óæãoðîä, ул.Проектная, 4