Датчик положения якоря планарного шагового двигателя

01 33/07 ГОСУДАРСТВЕННЫЙ ПАТЕНТНЫЙ КОМИТЕТ РЕСПУБЛИКИ БЕЛАРУСЬ ДАТЧИК ПОЛОЖЕНИЯ ЯКОРЯ ПЛАНАРНОГО ШАГОВОГО ДВИГАТЕЛЯ(57) Датчик положения якоря планарного шагового двигателя, содержащий два П-образных магнитопровода,шунтированных постоянным магнитом, при этом расстояния между сердечниками магнитопроводов удовлетворяют соотношениям 12(р 1/2),12(/4),где 1, 2 - расстояние между сердечниками одного магнитопровода 12 - расстояние между вторым сердечником первого магнитопровода и первым сердечником второго магнитопровода- период зубцов индуктора планарного шагового двигателя р,- целые числа,отличающийся тем, что магнитопроводы выполнены из трех частей, между которыми установлены преобразователи Холла, а полюса сердечников магнитопроводов имеют группы зубцов, расположенных с периодом, отличающимся от периода зубцов индуктора планарного шагового двигателя на величину где- величина, на которую период зубцов на полюсах сердечников магнитопроводов отличается от периода зубцов индуктора планарного шагового двигателя,2(-),2- количество зубцов в группе на полюсе сердечника магнитопровода. 2525 1 Изобретение относится к электротехнике, в частности к устройствам, используемым в планарном шаговом двигателе, и предназначено для выработкииэлектрических сигналов, однозначно определяющих положение якоря относительно зубцовой структуры индуктора двигателя. Известна конструкция фотоэлектрического датчика положения якоря двигателя 1. Недостаток такого датчика и других подобных - невозможность его использования в планарном шаговом двигателе при большом ходе. Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому устройству является индукционный тахометр 2, состоящий из двух П-образных магнитопроводов, между которыми расположен постоянный магнит. На сердечниках магнитопроводов расположены измерительные обмотки. Координаты расположения сердечников магнитопроводов удовлетворяют уравнениям 12/2 1/4 23/4 Здесь , , ,- целые числа 1, Х 2, 1, 2 - соответственно координаты расположения сердечников первого и второго магнитопроводов. Недостаток использования такого тахометра в качестве датчика положения заключается в том, что выходной сигнал тахометра зависит как от положения, так и скорости движения. Кроме тока его выходной сигнал имеет значительный коэффициент нелинейных искажений. Все это приводит к потере точности регистрации положения якоря планарного шагового двигателя. Предполагаемое изобретение решает задачу повышения точности определения датчиком положения якоря планарного шагового двигателя относительно индуктора. Поставленная задача решается тем, что в датчике положения якоря планарного шагового двигателя, состоящем из двух П-образных магнитопроводов, шунтированных постоянным магнитом, причем расстояние между сердечниками магнитопроводов удовлетворяют соотношениям 12(1/2),12(1/4),где 1, г 2 - расстояние между сердечниками одного магнитопровода 12 - расстояние между вторым сердечником первого магнитопровода и первым сердечником второго магнитопровода- период зубцов индуктора планарного шагового двигателя,- целые числа. Магнитопроводы выполнены из трех частей, между которыми установлены преобразователи Холла, а полюса сердечников магнитопроводов имеют группы зубцов, расположенных с периодом, отличающимся от периода зубцов индуктора планарного шагового двигателя на величину/3,где- величина, на которую период зубцов на полюсах сердечников магнитопроводов отличается от периода зубцов индуктора планарного шагового двигателя 1, 2, (-1),2- количество зубцов в группе на полюсе сердечника магнитопровода. На фиг. 1 представлена принципиальная конструкция датчика положения планарного шагового двигателя на фиг. 2 - эквивалентная схема замещения датчика. Датчик положения планарного шагового двигателя выполнен из двух П-образных магнитопроводов, состоящих из трех частей, с соответственно сердечниками 1, 2 и 1, 2. На полюсах сердечников 1, 2 и 1, 2 имеются группы зубцов, длина которых (перпендикулярно плоскости фиг.1) кратна . В воздушных зазорах сердечников магнитопроводов расположены преобразователи 3 Холла. Датчик содержит также два последовательно включенных постоянных магнита 4, магнитный поток которых замыкается через ярмо 5. Работа предлагаемого датчика заключается в следующем. На якоре планарного шагового двигателя закрепляют два идентичных датчика положения, ориентированных вдоль осей ОХ и . Так как преобразователь Холла является генераторным преобразователем, то амплитуда э.д.с. Холла определяется величиной магнитной индукции, а не скоростью ее изменения во времени. Поэтому информационный сигнал предлагаемого датчика зависит только от его положения относительно индуктора шагового двигателя и не зависит от скорости его перемещения. Уменьшение коэффициента нелинейных искажений поясним следующим. Режим работы сердечников магнитопроводов выбирается так, что нелинейностью материала магнитопроводов 2 2525 1 можно пренебречь. Основным фактором тогда, определяющим коэффициент нелинейных искажений, является нелинейность магнитной проводимости зубцовой структуры датчик-индуктор планарного шагового двигателя. Пусть 1002030,20 - 0 - 20 - 30. Тогда 10 - 0 - 2030,200 - 20 - 30. Здесь 1, 2, 1, 2 - ветственно магнитные сопротивления воздушного зазора между полюсами сердечников 1, 2, 1, 2 магнитопроводов датчика и индуктором планарного шагового двигателя 0, , ,- соответственно амплитуды нулевой, первой, второй и третьей гармоник магнитного сопротивления. 02/. Тогда (см. эквивалентную схему замещения, фиг.2) суммарный магнитный поток, развиваемый постоянным магнитом равен (т.к. в 1, 2, 1, 2)1/(в). Здесь- м.д.с. постоянного магнита- внутреннее магнитное сопротивление магнита в - магнитное сопротивление воздушных зазоров, в которых расположены преобразователи Холла. В свою очередь Ф 1 Ф(в 2)/2 в,Ф 2 Ф(в 1)/2 в,Ф 1 Ф(в 2)/2 в,Ф 2 Ф(в 1)/2 в,Где Ф 1, Ф 2, Ф 1,Ф 2 - соответственно магнитные потоки через полюса сердечников 1, 2 и 1, 2 первого и второго магнитопроводов датчика. Поскольку амплитуда э.д.с. Холла екФ, то е 1 кФ 1 е 2 кФ 2 е 1 кФ 1 е 2 кФ 2 к. Информационными сигналами являются 12 - 1 кФ(1 - 2)/2 вкФ(030)/в,(1) 22 - 1 кФ(0 - 30)/в.(2) Как видно из выражений (1), (2) основной вклад в коэффициент нелинейных искажений вносит третья гармоника. Для устранения (уменьшения) амплитуды третьей гармоники, воспользуемся тем, что магнитные проводимости каждого отдельного зубца в группе на полюсе каждого сердечника суммируются. Тогда суммарная амплитуда третьей гармоники магнитной проводимостигруппы зубцов при их сдвиге на величинуравна 32/3 2/3 2/(2)32/ -1(3) 32/(-1)/2)3/)/3/ Здесь- амплитуда третьей гармоники магнитной проводимости каждого отдельного (-го) зубца на полюсе сердечника. Для зубца, сдвинутого на 0,25 будет справедливо 32/3 2/3 2/(2)32/ -1) )(5)3/0,амплитуда третьей гармоники магнитной проводимости зубцов полюса сердечников равна нулю. Из формулы (5) получаем 3/, или/3,1,2,(-). Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить точность определения положения якоря планарного шагового двигателя потому что, во-первых, его информационный сигнал не зависит от скорости перемещения, а во-вторых, имеет значительно меньший коэффициент нелинейных искажений. Датчик положения якоря планарного шагового двигателя вдоль осиработает аналогично рассмотренному датчику но оси ОХ. Государственный патентный комитет Республики Беларусь. 220072, г. Минск, проспект Ф. Скорины, 66.