一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉變壓器的製作方法
2023-05-19 11:37:16
專利名稱：一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉變壓器的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉變壓器，屬於旋轉變壓器技術領域。
背景技術：
雙通道磁阻式多極旋轉變壓器以其位置測試精度高、抗振動性能好以及抗電磁幹擾能力強等特點適用於高精度位置閉環系統中，作為閉環用位置、速度傳感器。同時可以提供系統絕對位置。多極旋轉變壓器作為高精度位置測試元件，其磁路結構的互補性可以抵消偏心等引起的測量誤差。傳統繞線式旋轉變壓器，由於其輸入輸出繞組分別置於轉子和定子上，為實現無刷化，需增加一個耦合變壓器，使其結構複雜化；而另一種遊標式旋轉變壓器，兩種 繞組都在定子上，實現了無刷化，但是這種旋轉變壓器需要採用結構複雜的正弦繞組。
目前發展較快的磁阻式旋轉變壓器從根本上解決了勵磁結構的難題。一般磁阻式旋轉變壓器採用徑向磁路變磁阻結構即通過改變氣隙長度大小進行變磁阻設計，進而改變輸出信號的電勢幅值。由於氣隙較大，使輸出、輸入阻抗較小，受負載影響較大。同時當極對數增加到一定數值時，需要相應較大幅度地增加直徑，導致旋變直徑增加。
發明內容
本發明的目的是為了解決現有磁阻式旋轉變壓器由於氣隙較大，使輸出、輸入阻抗較小，受負載影響較大。同時當極對數增加到一定數值時，需要相應較大幅度地增加直徑，導致旋變直徑增加的問題，進而提供一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉變壓器。本發明的目的是通過以下技術方案實現的
一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉變壓器，包括定子和轉子，所述定子包括定子機殼、精機定子鐵芯、精機定子勵磁繞組、精機定子信號繞組、粗機定子鐵芯、粗機定子激勵繞組和粗機定子信號繞組；所述轉子包括轉子非導磁支架、粗機轉子導磁波環和精機轉子導磁波環，所述精機定子鐵芯和粗機定子鐵芯相互平行設置固定於定子機殼內，精機定子鐵芯上繞有精機定子勵磁繞組和精機定子信號繞組；粗機定子鐵芯上繞有粗機定子激勵繞組和粗機定子信號繞組；精機定子勵磁繞組和精機定子信號繞組所在平面、粗機定子激勵繞組和粗機定子信號繞組所在平面均呈現正交狀態，勵磁磁路採用軸向磁路結構；轉子的外表面與定子的內表面之間設有均勻的氣隙。本發明具有以下優點一、旋變的雙通道軸向磁阻式設計，可以提供高精度位置信號和絕對位置信號。二、勵磁繞組、信號繞組的正交設置可以儘量控制剩餘電勢的恆定分量；三、轉子採用優化函數後的多峰波紋導磁帶可以保證氣隙磁通的正弦變化，進而保證兩相正交信號繞組的感應電勢幅值隨位置變化的正、餘弦函數要求。
圖I是本發明雙通道軸向磁路磁阻式旋轉變壓器結構的截面示意 圖2是雙通道旋變系統軸向 圖3是雙通道旋變轉子平面展開示意 圖4是定子軸向剖面 圖5是定子勵磁繞組結構示意 圖6是定子鐵芯和轉子鐵芯尺寸相互關係示意圖。
具體實施例方式下面將結合附圖對本發明做進一步的詳細說明本實施例在以本發明技術方案為前提下進行實施，給出了詳細的實施方式，但本發明的保護範圍不限於下述實施例。如圖f圖6所示，本實施例所涉及的一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉變壓器，包括定子I和轉子2，所述定子I包括定子機殼11、精機定子鐵芯12、精機定子勵磁繞組13、精機定子信號繞組14、粗機定子鐵芯15、粗機定子激勵繞組16和粗機定子信號繞組17 ;所述轉子2包括轉子非導磁支架21、粗機轉子導磁波環22和精機轉子導磁波環23，所述精機定子鐵芯12和粗機定子鐵芯15相互平行設置固定於定子機殼11內，精機定子鐵芯12上繞有精機定子勵磁繞組13和精機定子信號繞組14 ;粗機定子鐵芯15上繞有粗機定子激勵繞組16和粗機定子信號繞組17 ;精機定子勵磁繞組13和精機定子信號繞組14所在平面、粗機定子激勵繞組16和粗機定子信號繞組17所在平面均呈現正交狀態，勵磁磁路採用軸向磁路結構；轉子2的外表面與定子I的內表面之間設有均勻的氣隙。如圖3所示，所述轉子2由五段組成，上中下三段即轉子非導磁支架21由非導磁性材料製成，中間兩段即粗機轉子導磁波環22和精機轉子導磁波環23均由導磁性材料構成，導磁性材料輪廓沿轉子軸向隨轉子位置呈現波紋變化，非導磁材料作用為支撐導磁材料構件。上段即精機轉子導磁波環23波紋狀波峰個數等於精機極對數Pl，下段即粗機轉子導磁波環22波紋狀波峰個數等於粗機極對數I。帶狀波紋形狀為優化設計函數圖形。加工方式需要進行三維立體成型加工。如圖I所示，還包括第一線圈A-X和第二線圈B-Y ;所述第一線圈A-X和第二線圈B-Y可以採用集中繞組或是短距雙層繞組。定子繞組AX、BY繞在每齒匝數相同。AX、BY分別為兩相信號繞組，它們與勵磁繞組為正交放置關係。如圖I和圖4所示，所述精機定子鐵芯12和粗機定子鐵芯15分別由三塊鐵芯組裝而成，所述的鐵芯軸向方向上Hl分為三段第一段H2、第二段H3和第三段H4 ;所述第一段H2和第二段H3的結構完全相同，第一段H2和第二段H3的內表面沿軸向開有多個通槽1-2，且相鄰兩個通槽1-2之間設有凸齒1-1，其內表面沿圓周方向均勻排列有4PN個凸齒1_1，N的選擇可以是任意的，其具體選擇方案根據繞組工藝確定。在第一段H2和第二段H3上分別纏繞著所述正交信號繞組A相和B相的線圈，2PN個A相線圈構成P對極結構，N極下的N個線圈正向串聯，S極下的N個線圈正向串聯；第三段H4為環形矽鋼片疊成的鐵心，其與第一段H2和第二段H3的間隙中放置環形的所述勵磁繞組F1F2，與所述信號繞組構成正交結構，這樣做可以儘量大地削弱電勢波形中的恆定分量。如圖6所示，精機定子鐵芯12和粗機定子鐵芯15分別由d上、d中、d下三段組成。d上、d中、d下為三段鐵心厚度。d上、d下上纏繞兩相信號繞組，d中的空間內放置環形激磁繞組。R為轉子半徑，P角為轉子導磁斜環最大張角。轉子中間導磁材料的厚度與定子三段式定子結構中長度相等，即
權利要求
1.一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉變壓器，包括定子和轉子，其特徵在於，所述定子包括定子機殼、精機定子鐵芯、精機定子勵磁繞組、精機定子信號繞組、粗機定子鐵芯、粗機定子激勵繞組和粗機定子信號繞組；所述轉子包括轉子非導磁支架、粗機轉子導磁波環和精機轉子導磁波環，所述精機定子鐵芯和粗機定子鐵芯相互平行設置固定於定子機殼內，精機定子鐵芯上繞有精機定子勵磁繞組和精機定子信號繞組；粗機定子鐵芯上繞有粗機定子激勵繞組和粗機定子信號繞組；精機定子勵磁繞組和精機定子信號繞組所在平面、粗機定子激勵繞組和粗機定子信號繞組所在平面均呈現正交狀態，勵磁磁路採用軸向磁路結構；轉子的外表面與定子的內表面之間設有均勻的氣隙。
2.根據權利要求I所述的軸向磁路雙通道磁阻式旋轉變壓器，其特徵在於，所述轉子由五段組成，上中下三段即轉子非導磁支架由非導磁性材料製成，中間兩段即粗機轉子導磁波環和精機轉子導磁波環均由導磁性材料構成，導磁性材料輪廓沿轉子軸向隨轉子位置呈現波紋變化，上段即精機轉子導磁波環波紋狀波峰個數等於精機極對數P1，下段即粗機轉子導磁波環波紋狀波峰個數等於粗機極對數I。
3.根據權利要求I所述的軸向磁路雙通道磁阻式旋轉變壓器，其特徵在於，還包括第一線圈和第二線圈；所述第一線圈和第二線圈採用集中繞組或是短距雙層繞組。
4.根據權利要求I所述的軸向磁路雙通道磁阻式旋轉變壓器，其特徵在於，所述精機定子鐵芯和粗機定子鐵芯分別由三塊鐵芯組裝而成，所述的鐵芯軸向方向上分為三段第一段、第二段和第三段；所述第一段和第二段的結構完全相同，第一段和第二段的內表面沿軸向開有多個通槽，且相鄰兩個通槽之間設有凸齒，其內表面沿圓周方向均勻排列有4PN個凸齒，在第一段和第二段上分別纏繞著所述正交信號繞組A相和B相的線圈，2PN個A相線圈構成P對極結構，N極下的N個線圈正向串聯，S極下的N個線圈正向串聯；第三段為環形矽鋼片疊成的鐵心，其與第一段和第二段的間隙中放置環形的所述勵磁繞組，與所述信號繞組構成正交結構。
全文摘要
本發明提供了一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉變壓器，所述精機定子鐵芯上繞有精機定子勵磁繞組和精機定子信號繞組；粗機定子鐵芯上繞有粗機定子激勵繞組和粗機定子信號繞組；精機定子勵磁繞組和精機定子信號繞組所在平面、粗機定子激勵繞組和粗機定子信號繞組所在平面均呈現正交狀態，勵磁磁路採用軸向磁路結構；轉子的外表面與定子的內表面之間設有均勻的氣隙。本發明旋變的雙通道軸向磁阻式設計，可以提供高精度位置信號和絕對位置信號。勵磁繞組、信號繞組的正交設置可以儘量控制剩餘電勢的恆定分量；轉子採用優化函數後的多峰波紋導磁帶可以保證氣隙磁通的正弦變化，進而保證兩相正交信號繞組的感應電勢幅值隨位置變化的正、餘弦函數要求。
文檔編號H02K3/46GK102723185SQ20121018390
公開日2012年10月10日 申請日期2012年6月6日 優先權日2012年6月6日
發明者劉承軍, 尚靜, 王昊, 鄒繼斌, 陸永平 申請人:哈爾濱工業大學