16.6. Магнесини

Недоліки контактних сельсинів сильно впливають при передачі кута на малі відстані з малим моментом опору виконавчого механізму. Звичайно до таких пристроїв додатково ставляться вимоги мінімальних габаритів та маси. В контактних сельсинах момент тертя може бути сумісним з моментом опору виконавчого механізму, що значно збільшує погрішність. Безконтактні сельсини розглянутих конструкцій також не можуть в цьому випадку бути застосовані у зв’язку з відносно великими габаритами й масою. Одним з рішень цієї задачі є застосування магнітоелектричних безконтактних сельсинів – магнесинів.

Рис. 16.15. Схема вмикання магнесинів

Уперше такі мікромашини були застосовані в 1942р. в авіаційному дистанційному компасі. Схема з’єднання магнесинів наведена на рис.16.15. Особливості конструкції магнесинів полягають у тому, що ротор виконується з двополюсного циліндричного постійного магніту, який намагніченій у діаметральному напрямі. Кільцева статорна обмотка, яка живиться однофазним змінним струмом, розташовується на тороїдному статорі, який шихтований з окремих пластин пермалою. Статор розташовується всередині циліндричного осердя (екрану) з листового пермалою. Це осердя відіграє подвійну роль: слугує для замкнення магнітного потоку при насиченні осердя статора й забезпечує однорідність магнітного поля навколо статора. Точки 1, 2, 3, до яких приєднуються лінії живлення та зв’язку, розташовуються під кутами 120º та рівномірно поділяють обмотку.

Рис. 16.16. Графіки магнітних залежностей в магнесині

В магнесині роль обмотки збудження відіграє постійний магніт-ротор. При живленні обмотки статора магнесина змінним струмом з частотою ƒ у тороїді осердя статора створюється змінний магнітний потік Ф_зб. На рис.16.16 наведено криву зміни цього потоку й низки інших величин, вважаючи їх синусоїдними.

Оскільки пермалой має вузьку петлю гістерезису, можливо наближено вважати, що залежність між індукцією В та напруженістю Н магнітного поля є однією кривою (без гістерезису). Тому магнітна проникливість μ та магнітна провідність λ за період двічі досягають максимуму й мінімуму.

Крім змінного потоку Ф_зб, по статорному опору замикається потік Ф_с, який створюється ротором (рис.16.15). Внаслідок того, що магнітна провідність λ змінюється з подвоєною частотою, потік Ф_с пульсує з тією ж частотою (рис.16.16). Ці пульсації магнітного потоку Ф_с індукують в обмотці статора ЕРС Е_с з частотою 2ƒ.

В дійсності в наслідок насичення осердя статора виникають вищі гармоніки в кожній з кривих, наведених на рис.16.16.

Якщо осі роторів датчика й приймача знаходяться в однаковому положенні відносно обмоток статорів, то точки 1, 2, 3 є еквіпотенціальними по відношенню як до напруги з частотою ƒ, так і до ЕРС Е_с Тому струми в лініях зв’язку будуть відсутніми.

В тому разі, коли ротор датчика повернеться на деякий кут, а ротор приймача останеться в попередньому положенні, струми з частотою ƒ по лініям зв’язку проходити не будуть, оскільки обмотки статорів для них остануться потенціально врівноваженими. В лініях зв’язку почнуть проходити струми подвоєної частоти, оскільки потенціали точок 1, 2, 3 залежать від положення ротора (від того, скільки витків кожної з ділянок 1-2, 2-3, 3-1 перетинається потоком Ф_с, який розгалужується).Зрівняльні струми з частотою 2ƒ взаємодіють з потоком Ф_с, створюючи синхронізуючий момент, який намагається як в датчику – так і в приймачі погодити положення роторів магнесина.

Таким чином, в межах одного оберту магнесин має властивості самосинхронізації.