雙通道軸向磁路外轉子磁阻式旋轉變壓器的製作方法

2023-05-30 18:10:46 1

專利名稱：雙通道軸向磁路外轉子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外轉子磁阻式旋轉變壓器，屬於旋轉變壓器技術領域。
背景技術：
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，應用於多種領域。磁阻式旋轉變壓器是從傳統的旋轉變壓器發展而來，不僅實現了無刷化，而且進一步對結構進行了簡化，解決了勵磁結構的難題。現有的磁阻式旋轉變壓器一般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。然而，由於氣隙較大，會使輸出、輸入阻抗較小，引起負載性能的下降。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
本發明採用外轉子結構，用於電動汽車等需要外部旋轉的機械結構中，可以解決現有的磁阻式旋轉變壓器氣隙較大，輸出、輸入阻抗較小，引起負載性能下降。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外轉子磁阻式旋轉變壓器。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外轉子磁阻式旋轉變壓器，包括轉子和定子，還包括第一相信號繞組、第二相信號繞組、勵磁繞組和正餘弦信號繞組；所述轉子和定子之間具有氣隙；所述轉子呈圓筒形，轉子由多極精機波紋導磁帶、單極粗機波紋導磁帶和非導磁轉子支架組成，多極精機波紋導磁帶和單極粗機波紋導磁帶按波浪形沿轉子圓周方向分布，非導磁轉子支架分為三段，分別位於多極精機波紋導磁帶的外側、多極精機波紋導磁帶和單極粗機波紋導磁帶之間以及單極粗機波紋導磁帶的外側；所述定子由機殼、粗機定子和精機定子組成，粗機定子和精機定子兩者平行放置於機殼內，粗機定子外表面包含齒槽、上齒、下齒和通槽，所述齒槽、上齒與下齒均為4NP個且沿粗機定子的外表面分布，通槽設置於粗機定子上每對上齒與下齒之間，沿粗機定子圓周方向分布；按次序將粗機定子上每相鄰的N個上齒與所對應的N個下齒作為一組繞組齒，共有4P組繞組齒；第一相信號繞組和第二相信號繞組分別間隔地纏繞在4P組繞組齒上，每組繞組齒上的信號繞組同極同相纏繞，且同相同極的信號繞組正向串聯，勵磁繞組設置於粗機定子外表面的通槽中，正餘弦信號繞組設置於粗機定子外表面上。
本發明具有以下優點本發明勵磁繞組和正餘弦信號繞組的正交設置可以儘量減少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；軸向磁路結構的設計提高了旋轉變壓器負載性能。本發明外轉子軸向磁路雙通道磁阻式旋轉變壓器的結構簡單、緊湊，不僅使得電勢恆定分量減小，還可以最大限度地消除由安裝偏心等帶來的誤差，從而提高了測量精度。本發明適用於伺服系統的速度以及位置傳感器。


圖I為本發明實施例提供的雙通道軸向磁路外轉子磁阻式旋轉變壓器的結構示意 圖2為轉子的結構示意 圖3為轉子的平面展開示意 圖4為雙通道軸向磁路外轉子磁阻式旋轉變壓器的結構示意 圖5為勵磁繞組的結構示意圖。
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5所示，本實施例所涉及的一種雙通道軸向磁路外轉子磁阻式旋轉變壓器，包括轉子I和定子2，還包括第一相信號繞組4、第二相信號繞組5、勵磁繞組6和正餘弦信號繞組7 ;所述轉子I和定子2之間具有氣隙3 ；所述轉子I呈圓筒形，轉子I由多極精機波紋導磁帶1-1、單極粗機波紋導磁帶1-2和非導磁轉子支架1-3組成，多極精機波紋導磁帶1-1和單極粗機波紋導磁帶1-2按波浪形沿轉子I圓周方向分布，非導磁轉子支架
1-3分為三段，分別位於多極精機波紋導磁帶1-1的外側、多極精機波紋導磁帶1-1和單極粗機波紋導磁帶1-2之間以及單極粗機波紋導磁帶1-2的外側；所述定子2由機殼2-1、粗機定子2-2和精機定子2-3組成，粗機定子2-2和精機定子2-3兩者平行放置於機殼2_1內，粗機定子2-2外表面包含齒槽2-7、上齒2-4、下齒2-6和通槽2_5，所述齒槽2_7、上齒
2-4與下齒2-6均為4NP個，其中，P為極對數，N為自然數，且沿粗機定子2_2的外表面分布，通槽2-5設置於粗機定子2-2上每對上齒2-4與下齒2-6之間，沿粗機定子2_2圓周方向分布；按次序將粗機定子2-2上每相鄰的N個上齒2-4與所對應的N個下齒2-6作為一組繞組齒，共有4P組繞組齒；第一相信號繞組4和第二相信號繞組5分別間隔地纏繞在4P組繞組齒上，每組繞組齒上的信號繞組同極同相纏繞，且同相同極的信號繞組正向串聯，勵磁繞組6設置於粗機定子2-2外表面的通槽2-5中，正餘弦信號繞組7設置於粗機定子2-2外表面上。所述轉子I中間的多極精機波紋導磁帶1-1和單極粗機波紋導磁帶1-2的厚度與所對應的粗機定子2-2或精機定子2-3中的齒槽2-7、上齒2-4和下齒2_6的長度相等。所述轉子I與定子2之間的氣隙3分布均勻或呈階梯狀分布。所述氣隙3的長度在O. 3^0. 7mm之間。所述纏繞於每對上齒2-4與下齒2-6上的第一相信號繞組4和第二相信號繞組5的匝數相等。所述粗機定子2-2上的勵磁繞組6為集中式繞組F1F2，勵磁繞組6的安放位置平面與粗機定子2-2上的正餘弦信號繞組7平面相互垂直。所述轉子I導磁部分的鐵心為採用磁場優化函數設計的多極帶狀波紋型導磁鐵心，按正弦規律周期性分布於轉子I中部。所述定子2為環形矽鋼片疊壓成的鐵心。所述精機定子2-3的結構與粗機定子2-2的結構相同，且精機定子2-3上繞組的安放方式與粗機定子2-2上繞組的安放方式相同。所述轉子I的內表面為粗糙結構，轉子I的中央部分設有凹槽。本發明的氣隙磁導的變化主要依賴於轉子I與定子2之間的耦合面積隨機械角度的變化，具體體現為轉子I的導磁材料同定子2的上齒2-4與下齒2-6之間相對位置的變化。轉子I與定子2的耦合面積是轉子I同時與所有上齒2-4與下齒2-6的耦合面積之和。當轉子I轉過一個機械周期時，轉子I與定子2之間的耦合面積會周期性變化P次。因此，轉子I與定子2之間的耦合面積可以表示為
權利要求
1.一種雙通道軸向磁路外轉子磁阻式旋轉變壓器，其特徵在於，包括轉子和定子，還包括第一相信號繞組、第二相信號繞組、勵磁繞組和正餘弦信號繞組；所述轉子和定子之間具有氣隙；所述轉子呈圓筒形，轉子由多極精機波紋導磁帶、單極粗機波紋導磁帶和非導磁轉子支架組成，多極精機波紋導磁帶和單極粗機波紋導磁帶按波浪形沿轉子圓周方向分布，非導磁轉子支架分為三段，分別位於多極精機波紋導磁帶的外側、多極精機波紋導磁帶和單極粗機波紋導磁帶之間以及單極粗機波紋導磁帶的外側；所述定子由機殼、粗機定子和精機定子組成，粗機定子和精機定子兩者平行放置於機殼內，粗機定子外表面包含齒槽、上齒、下齒和通槽，所述齒槽、上齒與下齒均為4NP個且沿粗機定子的外表面分布，通槽設置於粗機定子上每對上齒與下齒之間，沿粗機定子圓周方向分布；按次序將粗機定子上每相鄰的N個上齒與所對應的N個下齒作為ー組繞組齒，共有4P組繞組齒；第一相信號繞組和第二相信號繞組分別間隔地纏繞在4P組繞組齒上，每組繞組齒上的信號繞組同極同相纏繞，且同相同極的信號繞組正向串聯，勵磁繞組設置於粗機定子外表面的通槽中，正餘弦信號繞組設置於粗機定子外表面上。
2.根據權利要求I所述的變壓器，其特徵在於，所述轉子中間的多極精機波紋導磁帶和單極粗機波紋導磁帶的厚度與所對應的粗機定子或精機定子中的齒槽、上齒和下齒的長度相等。
3.根據權利要求2所述的變壓器，其特徵在於，所述轉子與定子之間的氣隙分布均勻或呈階梯狀分布。
4.根據權利要求3所述的變壓器，其特徵在於，所述氣隙的長度在O.3^0. 7mm之間。
5.根據權利要求4所述的變壓器，其特徵在幹，所述纏繞於每對上齒與下齒上的第一相信號繞組和第二相信號繞組的匝數相等。
6.根據權利要求5所述的變壓器，其特徵在於，所述粗機定子上的勵磁繞組為集中式繞組或雙層短距繞組，勵磁繞組的安放位置平面與粗機定子上的正餘弦信號繞組平面相互垂直。
7.根據權利要求6所述的變壓器，其特徵在於，所述定子為環形矽鋼片疊壓成的鉄心。
8.根據權利要求7所述的變壓器，其特徵在於，所述轉子的內表面為粗糙結構，轉子的中央部分設有凹槽。
全文摘要
本發明提供了一種雙通道軸向磁路外轉子磁阻式旋轉變壓器，屬於旋轉變壓器技術領域。本發明的轉子上具有兩層導磁材料，這兩層導磁材料都按正弦規律分布，但所形成的正弦波浪線的周期不同。與轉子對應的定子也被分為兩層，分別為粗機定子與精機定子。勵磁繞組與兩相信號繞組以正交的方式設置在定子上，轉子上不設置繞組。當勵磁繞組通以恆壓頻率的交流電時，兩相信號繞組分別輸出電動勢幅值隨轉子轉角作正弦和餘弦變化的電壓。外轉子軸向磁路雙通道磁阻式旋轉變壓器的結構簡單、緊湊，不僅使得電勢恆定分量減小，還可以最大限度地消除由安裝偏心等帶來的誤差，從而提高了測量精度。本發明特別適用於伺服系統的速度以及位置傳感器。
文檔編號H02K3/46GK102664097SQ20121018392
公開日2012年9月12日 申請日期2012年6月6日 優先權日2012年6月6日
發明者尚靜, 江善林, 王偉強, 王昊, 胡建輝, 鄒繼斌 申請人:哈爾濱工業大學