трансформаторный датчик угла поворота вала

Формула изобретения

Трансформаторный датчик угла поворота вала, содержащий подвижный магнитопровод, выполненный в виде двух незамкнутых, установленных соосно и параллельно одна другой кольцевых ветвей и двух дополнительных незамкнутых кольцевых магнитопроводящих ветвей, прикрепленных своими концами к концам его первых двух кольцевых ветвей, и соединяющей эти ветви крестообразной перемычки, два П-образных ротора, предназначенных для связи с первым и вторым контролируемыми валами, две соединенные параллельно и согласно обмотки возбуждения, размещенные с зазором на перемычках соответствующих П-образных роторов, и размещенную на крестообразной перемычке измерительную обмотку, отличающийся тем, что он снабжен третьим и четвертым дополнительными валами, установленными коаксиально на первом и втором валах соответственно, причем каждый из них выполнен в виде двух полувалов, расположенных по обеим сторонам соответствующих обмоток возбуждения, двумя парами дополнительных роторов для связи с третьим и четвертым дополнительными валами соответственно и третьей и четвертой обмотками возбуждения, присоединенными параллельно и согласно к первым двум обмоткам возбуждения, и размещенных с зазором на третьем и четвертом дополнительных валах соответственно, основные и дополнительные кольцевые незамкнутые ветви и крестообразная перемычка магнитопровода состоят из двух одинаковых частей, образованных: первые - сечением, перпендикулярным к оси колец, а вторая - продольным сечением, и разделены каждые зазором из немагнитного материала.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к измерительной технике и может быть использовано для раздельного контроля угловых перемещений четырех валов, а также для алгебраического суммирования этих перемещений.

Известен трансформаторный датчик угловых перемещений, содержащий неподвижный магнитопровод с размещенной на нем обмоткой возбуждения, ферромагнитный ротор, выполненный в виде двух радиальных стержней, и охватывающую ротор измерительную обмотку, магнитопровод выполнен в виде двух установленных соосно и параллельно одна другой незамкнутых кольцевых ветвей, соединенных крестообразно, и расположенной на его оси симметрии между этими ветвями перемычки, на которой размещена обмотка возбуждения, ротор выполнен П-образным с перекладиной в виде круглого стержня, установленного с возможностью вращения соосно с магнитопроводом, а измерительная обмотка установлена коаксиально относительно перекладины ротора и отделена от нее зазором (авт. свид. СССР N 1245871, кл. G 01 B 7/30, 1986).

Известный датчик обладает недостаточными функциональными возможностями, так как позволяет за один цикл измерять только одно угловое перемещение.

Наиболее близким по технической сущности к изобретению является трансформаторный датчик угла поворота вала, содержащий неподвижный магнитопровод, выполненный в виде двух незамкнутых, установленных соосно и параллельно одна другой кольцевых ветвей и соединяющей эти ветви крестообразной перемычки, П-образный ротор, предназначенный для связи с контролируемым валом, обмотку возбуждения и измерительную обмотку, датчик снабжен вторым П-образным ротором, предназначенным для связи с вторым вращающимся валом, двумя дополнительными незамкнутыми кольцевыми магнитопроводящими ветвями, прикрепленными своими концами к концам его первых двух кольцевых ветвей, и второй обмоткой возбуждения, присоединенной параллельно первой, измерительная обмотка размещена на крестообразной перемычке, а обмотки возбуждения размещены с зазором на перемычках П-образных роторов (авт. свид. СССР N 1420356, кл. G 01 B 7/30, 1988, прототип).

Данный датчик также обладает недостаточными функциональными возможностями, так как позволяет одновременно измерять и суммировать только два угловых перемещения.

Задачей изобретения является расширение функциональных возможностей датчика за счет обеспечения одновременного измерения и суммирования угловых перемещений четырех валов.

Для этого трансформаторный датчик угла поворота вала, содержащий неподвижный магнитопровод, выполненный в виде двух незамкнутых, установленных соосно и параллельно одна другой кольцевых ветвей и двух дополнительных незамкнутых кольцевых магнитопроводящих ветвей, прикрепленных своими концами к концам его первых двух кольцевых ветвей, и соединяющей эти ветви крестообразной перемычки, два П-образных ротора, предназначенных для связи с первым и вторым контролируемыми валами, две соединенных параллельно и согласно обмотки возбуждения, размещенные с зазором на перемычках соответствующих П-образных роторов, и размещенную на крестообразной перемычке измерительную обмотку, снабжен третьим и четвертым дополнительными валами, установленными коаксиально на первом и втором валах соответственно, причем каждый из них выполнен в виде двух полувалов, расположенных по обеим сторонам соответствующих обмоток возбуждения, двумя парами дополнительных роторов для связи с третьим и четвертым дополнительными валами соответственно и третьей и четвертой обмотками возбуждения, присоединенными параллельно и согласно к первым двум обмоткам возбуждения и размещенных с зазором на третьем и четвертом дополнительных валах соответственно, основные и дополнительные кольцевые незамкнутые ветви и крестообразная перемычка магнитопровода состоят из двух одинаковых частей, образованных: первые - сечением, перпендикулярным оси колец, а вторая - продольным сечением, и разделены каждые зазором из немагнитного материала.

Такое выполнение датчика позволяет осуществлять раздельный контроль угловых перемещений четырех валов и алгебраическое суммирование этих перемещений.

На фиг. 1 схематично изображен трансформаторный датчик угловых перемещений вала, на фиг. 2 - примерная связь дополнительного ротора с контролируемым объектом.

Трансформаторный датчик угловых перемещений вала (ТДУП) содержит неподвижный магнитопровод, выполненный в виде пары основных 1 и 2 и пары дополнительных 3 и 4 незамкнутых кольцевых ветвей и соединяющей эти ветви крестообразной перемычки 5 с размещенной на ней измерительной обмоткой 6. Кольцевые ветви 1 и 2, а также 3 и 4 установлены попарно соосно и параллельно одна другой, концы ветви 3 прикреплены к концам ветви 1, а концы ветви 4 - к концам ветви 2 таким образом, что оси пар ветвей 1, 2 и 3, 4 параллельны. На оси пары кольцевых ветвей 1 и 2 расположен П-образный ротор 7, предназначенный для связи с валом 8, а на оси пары кольцевых ветвей 3 и 4 расположен аналогичный ротору 7 П-образный ротор 9, предназначенный для связи с валом 10.

На перемычке 11 П-образного ротора 7 размещена первая обмотка 12 возбуждения, а на перемычке 13 П-образного ротора 9 - вторая обмотка 14 возбуждения.

ТДУП снабжен парой третьих и парой четвертых дополнительных валов 15 и 16, установленных коаксиально на первом 8 и втором 10 валах соответственно, двумя парами дополнительных роторов 17 и 18 для связи с дополнительными валами 15 и 16, а также третьей 19 и четвертой 20 обмотками возбуждения, присоединенными параллельно и согласно к первым двум обмоткам 12 и 14 возбуждения, и размещенных с зазором на валах 15 и 16 соответственно.

Дополнительные пары валов 15 и 16 выполнены в виде валов, расположенных по обе стороны соответствующих обмоток 12 и 14 возбуждения. Дополнительные роторы 17 и 18 расположены с внутренней стороны незамкнутых кольцевых ветвей 1 - 4 и контактируют со свободным торцом этих ветвей.

Пара дополнительных роторов 17 и пара дополнительных роторов 18 закреплены на соответствующих парах валов 19 и 20. В каждой паре валы не связаны друг с другом. Однако вращаться (поворачиваться) они должны так же, как и П-образные роторы 7 и 9, т.е. синхронно и в одном и том же направлении. Технически это можно решить различными способами. Примерный вариант такого решения показан на фиг. 2.

На паре валов, например 19, жестко закреплены зубчатые колеса 21, которые находятся в зацеплении со сдвоенной шестерней 22, а последняя жестко установлена на входном валу контролируемого объекта 23.

Каждая незамкнутая кольцевая ветвь магнитопровода состоит из двух одинаковых частей, образованных сечением, перпендикулярным оси колец, и разделены зазором 24 из немагнитного материала (фиг. 2). Крестообразная перемычка 5 также разделена в продольном направлении на две равные части зазором из немагнитного материала (не показано). Таким образом, магнитная система датчика представляет собой два магнитных моста, общей измерительной диагональю которых является крестообразная перемычка 5 с расположенной на ней измерительной обмоткой 6.

ТДУП работает следующим образом.

Угловое перемещение , например вала 8 и связанного с ним П-образного ротора 7, вызывает разбаланс магнитного моста, образованного этим ротором, соответствующими кольцевыми ветвями 1 и 2 и крестообразной перемычкой 5. Магнитный поток разбаланса наводит в измерительной обмотке 6 ЭДС, пропорциональную этому угловому перемещению. При одновременном угловом перемещении другого вала (например, вала 16) и связанного с ним дополнительного ротора 18 происходит разбаланс магнитного моста, образованного дополнительным ротором 18, соответствующими кольцевыми ветвями 3 и 4 и крестообразной перемычкой 5. ЭДС, наведенная в измерительной обмотке 6 магнитным потоком разбаланса этого моста, будет пропорциональна угловому перемещению вала 16. Таким образом, снимаемая с измерительной обмотки 6 ЭДС пропорциональна алгебраической сумме перемещений двух параллельных валов. При одновременном угловом перемещении большего числа валов (например, четырех) выходной сигнал будет пропорционален алгебраической сумме угловых перемещений всех четырех валов, что позволяет расширить функциональные возможности данного датчика.

Датчик может быть использован также для контроля возвратно-вращательных движений.