Кольцевой индукционный датчик угла

 

Расчетно-конструкторская  часть:

Расчет КИДУ

 

Согласно  техническому заданию, имеем следующие  исходные данные для расчета КИДУ:

• наружный диаметр корпуса D_k = 32 мм;
• внутренний диаметр ДУ D_ac = 12 мм.
• длина корпуса ДУ l_k = 14 мм.
• крутизна датчика k_ду=6,00 в/град;
• напряжение возбуждения U₁ = 36 В;
• номинальная частота f = 400 Гц;
• диаметр проволоки обмотки статора не более 0,08 мм.

Методика  расчета изложена в [2] и [4].

Выбор геометрии  магнитопровода

 

1. Определяем максимально допустимые значения индукции в магнитопроводе и плотности тока в обмотках при холостом ходе:

 

                                                   (5.1)

 

                                                   (5.2)

 

=0,5625 Тл.

 

=375 а/см²

 

    Материал  для высечки в соответствии  с [4] выберем 50Н ГОСТ 10394-74.

2. Определяем  отношение «теоретических» площадей  пазов статора и ротора:

 

                                                    (5.3)

 

где – коэффициент нагрузки, принимается равным 2 [4], =0,22, =0,32:

 

=1,375

 

3. Определяем  приведенный воздушный зазор:

 

                                                   (5.4)

 

где = 0,1 мм – величина воздушного зазора; = 1,02; = 1,003 ([4] и п.8).

 

мм.

 

4. Приняв D_н = 30 мм, находим отношение:

 

                                               (5.5)

 

 

где

                                                   (5.6)

 

см²

 

5. По  известным  и с помощью графиков, приведенных на рисунке 5-7 [4], определяем:

 

;

 

6. Находим  основные величины, характеризующие  геометрию пластин статора и  ротора (см. рисунки 5.1 и 5.2):

 

Рисунок 5.1 Основные геометрические параметры  пластин статора

 

Рисунок 5.2 Основные геометрические параметры  пластин ротора

 

                                              (5.7)

 

                                              (5.8)

 

                                              (5.9)

 

                                             (5.10)

 

                                                  (5.11)

 

                                             (5.12)

После расчета  получаем:

 

мм, мм, мм, мм, мм, мм.

 

Дополнительные  параметры геометрии пластин  ротора и статора [2]:

 

                                                            (5.13)

 

Принимаем мм [4], число пазов статора и ротора соответственно (по [4]): .

 

 (5.14)

 

                                                                (5.15)

 

                                                                (5.16)

 

 (5.17)

 

 (5.18)

 

 (5.19)

 

                                                        (5.20)

 

 (5.21)

 

                                                          (5.22)

 

 (5.23)

 

мм,

 

мм,

 

мм,

 

мм,

 

мм,

 

мм².

 

мм,

 

мм,

 

мм

 

Поскольку величина получилась отрицательной  уменьшим значение до 4 мм, а для обеспечения внутреннего размера Æ12 применим переходную деталь типа ось.

 

мм,

 

мм,

 

мм,

 

мм².

 

7. Толщина  пластин высечки:

 

                                                     (5.24)

 

мм.

 

Длина пакета статора:

 

.                                                   (5.25)

 

мм.

 

8. Определяем  коэффициенты  и

 

                                                         (5.26)

 

где

 

                                                       (5.27)

 

По [4] принимаем  мм.

 

 

 

9. Находим  :

 

                                                        (5.28)

 

По [4] принимаем  Ом.

 

 

 Расчет  обмоток и параметров КИДУ

 

1. Определяем  относительные значения параметров  обмотки возбуждения (таблицы  3-2 и 3-3 [4]):

 

 (5.29)

 

 (5.30)

 

                                                             (5.31)

 

(толщину магнитопровода  выбираем равной 4 мм.)

 

,

 

По [4]: , .

 

.

 

2. Определяем  эффективное число витков обмотки  возбуждения:

 

 (5.32)

 

 витков.

 

4. Поскольку  обмотка статора является концентрической  и состоит из 5 секций [4], находим  число витков в каждой из  секций:

 

, i=1..5.

 

После округления получаем количество витков в каждой секции:

 

 

5. Определяем  сечение провода обмотки возбуждения:

 

                                                            (5.33)

 

                                                      (5.34)

 

 мм².

 

 мм, округляем до 0,08 мм.

 

6. Определяем  эффективное число витков вторичной  обмотки [2], учитывая, что  , где – коэффициент трансформации, :

 

                                                     (5.35)

 

                                                (5.36)

 

 В.

 

 витков.

 

7. Обмотка  ротора является концентрической  и состоит из 3 секций [4], находим  число витков в каждой из  секций:

 

, i=1..3.

 

После округления получаем количество витков в каждой секции:

 

 

8. Определяем  сечение провода вторичной обмотки:

 

                                                     (5.37)

 

                                                     (5.38)

 

 мм².

 

 мм. Принимаем 0,15 мм.

 

Используя полученные величины, вычерчиваем рабочие  чертежи пластин статора и  ротора.

 

Заключение

 

В данной курсовой работе был спроектирован  кольцевой индукционный датчик угла, представляющий собой поворотный трансформатор, при этом была использована соответствующая  методика расчета. Характеристики спроектированного  КИДУ удовлетворяют величинам, заданным в техническом задании: крутизна датчика k_ду=6,00 в/град, напряжение возбуждения U₁ = 36 В, номинальная частота f = 400 Гц, наружный диаметр корпуса D_k = 32 мм, внутренний диаметр ДУ D_ac = 4 мм, длина корпуса ДУ l_k = 14 мм, толщина обмотки l_об=12 мм, количество витков концентрической обмотки статора , диаметр провода обмотки статора 0,08, количество витков концентрической обмотки ротора , диаметр проволоки обмотки ротора 0,15 мм. На основе рассчитанных геометрических параметров были вычерчены пластины магнитопроводов статора и ротора КИДУ.

 

 

 

 

 

Список использованных источников

 

1. Никитин Е.А. Гироскопические системы, ч.III. Элементы гироскопических приборов: учеб. пособие для вузов / Е. А. Никитин и др.; под ред. Д. С. Пельпора., – М.: «Высшая школа». 1979. –472 с.: ил.
2. Бабаева Н.Ф. Расчет и проектирование элементов гироскопических устройств: учеб. пособие для приборостроительных спец. вузов / Н. Ф. Бабаева и др. – Л.: «Машиностроение». 1967. –480 с.
3. Хрущев В.В. Электрические машины систем автоматики: учебник для вузов / В.В. Хрущев; – 2-изд., перераб. и доп. – Л.: Энергоатомиздат. Ленингр. отд-ние. 1985. –186 с.
4. Хрущев В.В. Электрические микромашины / В.В. Хрущев; – Л., «Энергия». 1969. –278 с. с ил.
5. Сломянский Г.А. Детали и узлы гироскопических приборов: атлас конструкций / Г.А. Сломянский, А.В. Агапов, Е.М. Радионов и др.; – М.: Машиностроение. 1975. –306 с.