(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 12 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.

5.2 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.

6. КИДУ со скосом пазов

КИДУ со скошенными пазами можно представить как совокупность нескольких элементарных преобразователей с прямыми пазами, сдвинутых относительно друг друга по углу.

Для простоты будем считать, что скос паза произведен только на роторе. Пусть Е_э = f(а) – функциональная зависимость э. д. с, воспроизводимая элементарным преобразователем. В общем случае Е_э=f(a) – периодическая несинусоидальная функция, причем в силу своей симметрии относительно начала координат она содержит только нечетные гармоники. Если скос паза выполнен по закону у_ск = у(х) (рисунок 6.1), то с учетом скоса функцию Е_э = f(а) запишем в виде

(6.1)

где R - радиус расточки.

Расположим начало координат посредине пакета. Тогда выходная э. д. с. преобразователя будет равна

(6.2)

Если угол скоса паза выполнить по закону

, (6.3)

то выходная э. д. с. преобразователя будет изменяться по синусоидальному закону от угла поворота ротора. Действительно, представим периодическую функцию (6.1) в виде ряда Фурье, содержащего нечетные гармоники

(6.4)

где k = 1; 2; 3...

Подставляя это выражение в (6.2), получим

(6.5)

Используя приведенную выше формулу (6.3) для у(х) и выполняя интегрирование, получим:

(6.6)

На практике выполнение скоса паза по закону (6.3) трудно осуществимо по технологическим соображениям; чаще всего при меняется равномерный скос пластин магнитопровода ротора (рисунок 6.2). При таком скосе:

. (6.7)

В этом случае выходная э. д. с. равна

(6.8)

Рисунок 6.1 Магнитная система со скосом паза, выполненным по закону

Рисунок 6.2 Магнитная система с равномерным скосом паза

Из этого выражения следует, что при равномерном скосе паза возможно уничтожение какой-либо одной гармоники и кратных ей. Условием уничтожения гармоник порядка (2k + 1) будет

(6.9)

Поскольку наибольшей по амплитуде из высших гармоник является третья, то скос чаще всего выполняется для уничтожения третьей гармоники. В этом случае уравнение линии скоса приобретает вид

(6.10)

В нашем случае примем величину угла скоса пазов 30 градусов.

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.