UA54048C2 - Rotation frequency transducer - Google Patents

Abstract

The proposed rotation frequency transducer contains a casing, an inductor installed in the casing, a disk armature, witch shaft is supported by bearings in the casing, and current collectors. The inductor is designed as an U-shaped magnetic core with a permanent magnet. The disk armature is made of nonmagnetic steel and is installed in the air gap of the magnetic core.

Description

Опис винаходуDescription of the invention

Винахід відноситься до вимірювальної техніки і може бути використаний в системах автоматичного контролю 2 та регулювання для перетворення механічного переміщення - обертання вала - в електричний сигнал постійного струму.The invention relates to measuring equipment and can be used in automatic control 2 and regulation systems to convert mechanical movement - shaft rotation - into a direct current electrical signal.

Відомі тахогенератори постійного та перемінного струму, датчики частоти обертання імпульсні-індукційні і оптичні (Е.В. Армейский и Г.Б. Фапка "Злектрические микромашинь". Москва, "Вьісшая школа" - 1975г., с.143-162; М.М. Кацмана и Ф.М. Юферов "Злектрические машиньі автоматических систем". Москва, "Вьісшая 70 школа - 1979Г., с.74-78, с.179-1861.Known direct and alternating current tachogenerators, pulse-induction and optical speed sensors (E.V. Armeyskyi and G.B. Fapka "Zlectricheskie mikromashiny". Moscow, "Vyissaya shkola" - 1975, p.143-162; M. M. Katsmana and F. M. Yuferov "Electric machines of automatic systems". Moscow, "Vyissaya 70 school - 1979, p. 74-78, p. 179-1861.

З відомих перетворювачів частоти обертання вала в електричний сигнал постійного струму найбільш близьким за технічною суттю є виконавчий двигун простійного струму із дисковим якорем і друкованою обмоткоюOf the known converters of the frequency of rotation of the shaft into an electric signal of direct current, the closest in terms of technical essence is the executive motor of direct current with a disk armature and a printed winding

ІМ.М. Кацман и Ф.М. Юферов "Злектрические машиньі автоматических систем". Москва, "Вьісшая школа", - 1979, с.66-67), що взятий за прототип. Цей двигун може служити і датчиком частоти обертання 12 (тахогенератором) якщо з'єднати його вал із валом механізму частоти обертання, який необхідно вимірити.IM.M. Katsman and F.M. Yuferov "Electrical machines and automatic systems". Moscow, "Vyissaya Shkola", - 1979, p. 66-67), which is taken as a prototype. This engine can also serve as a speed sensor 12 (tachogenerator) if its shaft is connected to the shaft of the speed mechanism that needs to be measured.

Двигун містить магнітопровідний корпус із підшипниковими щитами в якому розміщені: індуктор - постійні магніти із полюсними наконечниками, дисковий якір із друкованою обмоткою, що закріплена на валу, який встановлений у підшипниках, та струмознімні пристрої - щітки, які розміщені у діаметральній площині, що перпендикулярна площині якоря.The motor contains a magnetically conductive housing with bearing shields in which are placed: an inductor - permanent magnets with pole tips, a disk armature with a printed winding fixed on the shaft, which is installed in the bearings, and current-carrying devices - brushes, which are placed in a diametrical plane perpendicular to the plane anchor

Такий датчик частоти обертання має практично усі недоліки тахогенераторів постійного струму: нелінійність вихідної характеристики ш-(«п) із збільшенням струму навантаження, вплив температури обмотки на величину вихідної напруги, наявність пульсацій, які вносять погрішність в вимірювання, наявність асиметрії вихідної напруги при обертанні вала у зворотному напрямку та зони нечутливості (діапазона швидкостей в межах якого вихідна напруга дорівнює нулю). Крім того, цей датчик має порівняно малий строк служби внаслідок зносу с 29 плоскої печатної обмотки, по якій безпосередньо ковзають щітки. Ге)Such a speed sensor has almost all the disadvantages of direct current tachogenerators: non-linearity of the output characteristic w-(«n) with increasing load current, the influence of the winding temperature on the value of the output voltage, the presence of pulsations that introduce errors into the measurement, the presence of asymmetry of the output voltage during shaft rotation in the reverse direction and the zone of insensitivity (the range of speeds within which the output voltage is zero). In addition, this sensor has a relatively short service life due to the wear of the flat printed winding 29, on which the brushes slide directly. Gee)

В основу винаходу поставлене завдання спрощення конструкції датчика та підвищення точності вимірювання частоти обертання.The basis of the invention is the task of simplifying the design of the sensor and increasing the accuracy of measuring the rotation frequency.

Поставлене завдання досягається тим, що у датчику частоти обертання, що містить корпус із підшипниковими щитами, усередині якого розміщені індуктор, дисковий якір, що закріплений на валу, який со встановлений в підшипниках, та струмознімні пристрої, дисковий якір виконаний у вигляді плоского диска із «Її немагнітного металу, а індуктор являє собою П-подібний магнітопровід із постійним магнітом, який виконаний із повітряним зазором, в якому розміщений дисковий якір, при цьому струмознімні пристрої встановлені у о діаметральній площині, що перпендикулярна площині диска на поздовжній осі магнітопроводу з однієї сторони «І від осі диска, а корпус виконаний із немагнітного матеріалу.The task is achieved by the fact that in the speed sensor, which contains a housing with bearing shields, inside which there are an inductor, a disk armature fixed to the shaft, which is installed in the bearings, and current-carrying devices, the disk armature is made in the form of a flat disk with " It is made of non-magnetic metal, and the inductor is a U-shaped magnetic conductor with a permanent magnet, which is made with an air gap in which the disk armature is placed, while the current-carrying devices are installed in a diametrical plane that is perpendicular to the plane of the disk on the longitudinal axis of the magnetic conductor on one side " And from the axis of the disk, and the case is made of non-magnetic material.

Зо Сукупність суттєвих ознак технічного рішення, що заявляється, робить датчик частоти обертання практично о безінерційним, відсутні пульсації напруги у вихідному сигналі та асиметрія вихідної напруги при різних напрямках обертання вала. Крім того, забезпечується лінійність характеристики при опорі навантаженню від одиниць Ома та вище, тому що внутрішній опір датчика не перевищує декілька сотих часток Ома і за цією « причиною забезпечується стабільність вихідного сигналу у великому діапазоні температур. З 50 На Фіг.1 зображений загальний вид датчика частоти обертання у розтині, на Фіг.2 - вид за стрілкою А. с Датчик частоти обертання містить корпус 1 із підшипниковими щитами 2, магнітопровід 3, постійний магнітThe set of essential features of the proposed technical solution makes the speed sensor practically inertialess, there are no voltage pulsations in the output signal and asymmetry of the output voltage in different directions of shaft rotation. In addition, the linearity of the characteristic is ensured when the load resistance is from units of Ohm and above, because the internal resistance of the sensor does not exceed a few hundredths of Ohm, and for this reason, the stability of the output signal is ensured in a wide temperature range. C 50 Fig. 1 shows the general view of the speed sensor in an open section, in Fig. 2 - a view along the arrow A. c The speed sensor includes a housing 1 with bearing shields 2, a magnet wire 3, a permanent magnet

Із» 4, дисковий якір 5, що закріплений на валу 6, струмознімні пристрої 7, наприклад, магніто-графітові щітки.From" 4, disc anchor 5 fixed on the shaft 6, current-carrying devices 7, for example, magnetic graphite brushes.

Магнітопровід З на радіальній осі має вікна 8 для встановлення струмознімних пристроїв 7.Magnetic wire C on the radial axis has windows 8 for installing current-carrying devices 7.

Датчик працює наступним чином. При обертанні вала 6 дисковий якір 5 обертається у магнітному полі зазору магнітопровода 3, яке утворюється постійним магнітом 4. При цьому у секторі диска якоря 5, який обертається у і-й магнітному полі, наводиться електрорушійна сила індукції, що спрямована від центру до окружності диска чи «їз» навпаки, в залежності від напрямку обертання вала 6. Електрорушійна сила, яка наводиться в елементарних о провідниках диска якоря 5, знімається струмознімними пристроями 7. їз 50The sensor works as follows. When the shaft 6 rotates, the disk armature 5 rotates in the magnetic field of the gap of the magnet wire 3, which is formed by the permanent magnet 4. At the same time, in the sector of the disk of the armature 5, which rotates in the ith magnetic field, an electromotive force of induction directed from the center to the circumference of the disk is induced or "drive" on the contrary, depending on the direction of rotation of the shaft 6. The electromotive force, which is induced in the elementary conductors of the armature disk 5, is removed by current-carrying devices 7. drive 50

ІЧ е)IR e)

Ф) іме) 60 б5F) name) 60 b5

154 51А 7154 51A 7

ІТТ ІЙ сITT II p

ІAND

ХЕ Я ня ре Ей жи 2 АК І Б ож І КОХЭ I nya re Эй жи 2 AK I B ож I KO

ЯМ Віа ю 5 ЗЕМ "щи ЛтYAM Via yu 5 ZEM "shchi Lt

Щі Пе / аж шк ткShchi Pe / azh shk tk

У і. квIn i. sq

МК -3 в Дей Як 2 реак й 2 ; д-2 й й г, йMK-3 in Dey Yak 2 react and 2; d-2 y y d, y

ПОДИВSURPRISE

Їх- се ! А. (о)They are! A. (about)

Фе, | Й со «Fe, | And so "

А-А 8 о . « длA-A 8 o'clock. "long

Що юю їй ни - с - сWhat do we say to her - s - s

ЙAND

«сл . ї» Й («в) м Фіг. о"sl. i" Y ("c) m Fig. at

ІЧ е) !IR e) !

Claims (2)

Формула винаходуThe formula of the invention 1. Датчик частоти обертання, який містить корпус із підшипниковими щитами, усередині якого розміщені ю індуктор, дисковий якір, що закріплений на валу, який встановлений в підшипниках, та струмознімні пристрої, який відрізняється тим, що дисковий якір виконаний у вигляді плоского диска із немагнітного металу, а 60 індуктор являє собою П-подібний магнітопровід із постійним магнітом, який виконаний із повітряним зазором, в якому розміщений дисковий якір.1. The speed sensor, which contains a case with bearing shields, inside which are placed an inductor, a disk armature fixed on a shaft, which is installed in bearings, and current-carrying devices, which is characterized by the fact that the disk armature is made in the form of a flat disk of non-magnetic of metal, and the 60 inductor is a U-shaped magnet wire with a permanent magnet, which is made with an air gap, in which a disk armature is placed. 2. Датчик за п. 1, який відрізняється тим, що струмознімні пристрої встановлені у діаметральній площині, що перпендикулярна площині диска на поздовжній осі магнітопроводу з однієї сторони від осі диска.2. The sensor according to claim 1, which is characterized by the fact that the current-collecting devices are installed in a diametrical plane that is perpendicular to the disk plane on the longitudinal axis of the magnetic conductor on one side of the disk axis. З. Датчик за п. 1, який відрізняється тим, що корпус виконаний із немагнітного матеріалу. б5 Офіційний бюлетень "Промислоава власність". Книга 1 "Винаходи, корисні моделі, топографії інтегральних мікросхем", 2005, М 8, 15.08.2005. Державний департамент інтелектуальної власності Міністерства освіти і науки України.C. The sensor according to claim 1, which is characterized by the fact that the housing is made of non-magnetic material. b5 Official Bulletin "Industrial Property". Book 1 "Inventions, useful models, topographies of integrated microcircuits", 2005, M 8, 15.08.2005. State Department of Intellectual Property of the Ministry of Education and Science of Ukraine. с о сc o c « «в) « ІС в) ші с ;»« «c) « IS c) shi s ;" 1 щ» («в) їз 50 ІЧ е)1 sh" (c) drive 50 IR e) Ф) іме) 60 б5F) name) 60 b5