一種能高效生產的絕對零位式圓感應同步器的製作方法

2023-05-20 21:53:31

專利名稱：一種能高效生產的絕對零位式圓感應同步器的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及傳感器，尤其是涉及ー種能高效生產的絕對零位式圓感應同步器。
背景技術：
圓感應同步器是一種電磁感應的角度傳感器，它具有耐惡劣環境、測量精度高、壽命長、安裝方便、運行速度快、穩定可靠等一系列優點，常用於轉臺、陀螺平臺、火炮控制、導航制導、雷達天線、經緯儀等設備中。圓感應同步器分為定子和轉子兩部分，通常定子安裝在固定體上，轉子安裝在轉軸上(必要時轉子也可安裝在固定體上，定子安裝在轉軸上)，如對轉子施加激勵信號，定子將感應出兩相的正、餘弦信號。工作過程中，轉軸帶動轉子轉動，使得轉子與定子產生相對旋轉運動，定子感應出的兩相正、餘弦信號也會隨著轉子的轉動而發生有規律的變化，通過監測、解算這兩路信號來實現角度測量的目的。目前的絕對零位式圓感應同步器是在保留傳統增量式圓感應同步器多極感應繞組的基礎上增加ー個單對極的內通道，從而使得系統實現絕對零位的功能。現階段圓感應同步器的生產エ藝非常繁瑣，其生產エ序包括機械加工、時效處理、配方澆鑄、繞組刻線等多種エ序，一套圓感應同步器的生產周期通常需要2個月左右的時間，同時由於エ序過多使得廢品率較高，這種情況一方面限制了圓感應同步器生產效率，另一方面也使得圓感應同步器的製造成本居高不下，這進ー步影響了圓感應同步器作為ー種角度傳感器在市場拓展中的競爭カ。當前的絕對零位式圓感應同步器外通道為多對扱、內通道為單對扱，因此外通道的阻抗值遠大於內通道的阻抗值，當內、外通道串聯工作時，對轉子施加的激勵信號絕大部分將驅動到轉子外通道上，而轉子內通道分得的壓降值很小，從而使得定子內通道感應出的輸出信號很小，此小信號容易受幹擾而導致系統工作狀態不穩定。
發明內容本實用新型的目的在於提供了ー種保證系統工作的穩定性、能高效生產、成品率高、生產周期大幅縮短、耐惡劣環境、測量精度高、壽命長、成本低、安裝方便、運行速度快、穩定可靠的絕對零位式圓感應同步器。本實用新型的目的是這樣實現的一種能高效生產的絕對零位式圓感應同步器，包括安裝在固定體上的定子基板和安裝在轉軸上的轉子基板，定子基板和轉子基板均為絕緣材料，特徵是在定子基板的頂部固定有由定子外通道金屬繞組和定子內通道金屬繞組構成的定子金屬繞組，在轉子基板的底部固定有由轉子外通道金屬繞組和轉子內通道金屬繞組構成的轉子金屬繞組，轉子金屬繞組與定子金屬繞組相對放置，定子外通道金屬繞組、定子內通道金屬繞組、轉子外通道金屬繞組、轉子內通道金屬繞組均與轉軸垂直，在定子基板的定子外通道金屬繞組和定子內通道金屬繞組上分別覆蓋有定子外阻焊膜和定子內阻焊膜，在轉子基板的轉子外通道金屬繞組和轉子內通道金屬繞組上分別覆蓋有轉子外阻焊膜和轉子內阻焊膜；在轉子外通道金屬繞組上設有若干根轉子外有效導體，在轉子內通道金屬繞組上設有若干根轉子內有效導體，各根轉子外有效導體通過轉子外有效導體內端部與轉子外有效導體外端部連接而成轉子外通道金屬繞組，各根轉子內有效導體通過轉子內有效導體內端部與轉子內有效導體外端部連接而成轉子內通道金屬繞組，連續的轉子外通道金屬繞組從轉子外通道金屬繞組的兩個末端引出導線作為轉子外通道的激勵輸入端，連續的轉子內通道金屬繞組從轉子內通道金屬繞組的兩個末端引出導線作為轉子內通道的激勵輸入端;定子外通道金屬繞組和定子內通道金屬繞組均由分段的2K個導體組構成，2K個導體組分別屬於A相和B相，每相各有K個導體組，A相導體組和B相導體組相隔排列，即與每個A相導體組相鄰的導體組都為B相導體組，與每個B相導體組相鄰的導體組都為A相導體組；每個導體組中設有M根定子外有效導體和M根定子內有效導體，每根定子外有效導 體通過定子外有效導體內端部與定子外有效導體外端部連接而成，每根定子內有效導體通 過定子內有效導體內端部與定子內有效導體外端部連接而成，其中K、M均為正整數；屬於同相的各組導體組從每個導體組中定子外有效導體的兩個末端以及定子內有效導體的兩個末端引出導線串聯聯接。轉子外有效導體和轉子內有效導體、定子外有效導體和定子內有效導體均呈輻射狀放置。轉子外有效導體的根數為轉子外通道金屬繞組的極數；轉子內有效導體的根數為轉子內通道金屬繞組的極數。定子外阻焊膜、定子內阻焊膜和轉子外阻焊膜和轉子內阻焊膜之間的安裝間隙為0. I__0. 3mm。定子基板和轉子基板均由環氧樹脂製成。轉子內通道金屬繞組和轉子外通道金屬繞組的極數相差2扱，即相差I對極。本實用新型的內通道採用多極繞組實現絕對零位，內通道的多極繞組能與外通道的多極繞組阻抗值匹配，從而保證系統工作的穩定性，因此，本實用新型具有保證系統工作的穩定性、能高效生產、成品率高、生產周期大幅縮短、耐惡劣環境、測量精度高、壽命長、成本低、安裝方便、運行速度快、穩定可靠的優點。

圖I為本實用新型的結構示意圖；圖2為轉子金屬繞組的示意圖；圖3為定子金屬繞組的示意圖；圖4為轉子有效導體和定子有效導體的初始重合位置圖；圖5為轉子有效導體相對定子有效導體轉過0. 5個極距的位置圖；圖6為轉子有效導體相對定子有效導體轉過I個極距的位置圖；圖7為轉子有效導體相對定子有效導體轉過I. 5個極距的位置圖；圖8為轉子相對定子轉過ー個機械周期，定子兩相輸出信號電壓幅值的變化示意圖。
具體實施方式
下面結合實施例並對照附圖對本實用新型作進ー步詳細說明。一種能高效生產的絕對零位式圓感應同步器，包括安裝在固定體上的定子基板I和安裝在轉軸上的轉子基板2，定子基板I和轉子基板2均為絕緣材料，在定子基板I的頂部固定有由定子外通道金屬繞組3和定子內通道金屬繞組5構成的定子金屬繞組，在轉子基板2的底部固定有由轉子外通道金屬繞組7和轉子內通道金屬繞組9構成的轉子金屬繞組，轉子金屬繞組與定子金屬繞組相對放置，定子外通道金屬繞組3、定子內通道金屬繞組
5、轉子外通道金屬繞組7、轉子內通道金屬繞組9均與轉軸垂直，在定子基板I的定子外通道金屬繞組3和定子內通道金屬繞組5上分別覆蓋有定子外阻焊膜4和定子內阻焊膜6，在轉子基板2的轉子外通道金屬繞組7和轉子內通道金屬繞組9上分別覆蓋有轉子外阻焊膜8和轉子內阻焊膜10;在轉子外通道金屬繞組7上設有若干根轉子外有效導體11，在轉子內通道金屬繞組9上設有若干根轉子內有效導體16，各根轉子外有效導體11通過轉子外有效導體內端部12與轉子外有效導體外端部13連接而成轉子外通道金屬繞組7，各根轉子內有效導體16通過轉子內有效導體內端部17與轉子內有效導體外端部18連接而成轉子內通道金屬繞組9，連續的轉子外通道金屬繞組7從轉子外通道金屬繞組7的兩個末端14、15引出導線作為轉子外通道的激勵輸入端，連續的轉子內通道金屬繞組9從轉子內通道金屬繞組9的兩個末端19、20引出導線作為轉子內通道的激勵輸入端；定子外通道金屬繞組3和定子內通道金屬繞組5均由分段的2K個導體組構成，2K個導體組分別屬於A相和B相，每相各有K個導體組，A相導體組和B相導體組相隔排列，即與每個A相導體組相鄰的導體組都為B相導體組，與每個B相導體組相鄰的導體組都為A相導體組；每個導體組中設有M根定子外有效導體21和M根定子內有效導體26，每根定子外有效導體21通過定子外有效導體內端部23與定子外有效導體外端部22連接而成，每根定子內有效導體26通過定子內有效導體內端部28與定子內有效導體外端部27連接而成，其中K、M均為正整數；屬於同相的各組導體組從每個導體組中定子外有效導體21的兩個末端24、25以及定子內有效導體26的兩個末端29、30引出導線串聯聯接。轉子外有效導體11和轉子內有效導體16、定子外有效導體21和定子內有效導體26均呈輻射狀放置。轉子外有效導體11的根數為轉子外通道金屬繞組7的極數；轉子內有效導體16的根數為轉子內通道金屬繞組9的極數。轉子內通道金屬繞組9和轉子外通道金屬繞組7的極數相差2極，即相差I對極。定子外阻焊膜4、定子內阻焊膜6和轉子外阻焊膜8和轉子內阻焊膜10之間的安裝間隙為0. I—0. 3mmo定子基板I和轉子基板2均由環氧樹脂製成。本實用新型通過對轉子金屬繞組施加交流激勵信號，將在轉子金屬繞組附近產生交變的電磁場，定子金屬繞組就會感應出與當前旋轉角度成一定對應關係的交流電信號，對該交流電信號進行解算而得到角度值，從而起到角度測量的作用。如圖4所示，當定子金屬繞組的定子外有效導體21 (或定子內有效導體26)和轉子金屬繞組的轉子外有效導體11 (或轉子內有效導體16)的位置相互重合時，記其為初始位置，此刻定子外(或內)通道某相(記為A相)輸出電壓幅度有最大值；當定子和轉子相對位置分別如圖5、6、7所示吋，定子外(或內)通道A相輸出電壓幅度分別為O、負向最大值、O ;在圖7所示位置處，轉子再轉過0. 5個極距，定子外(或內)通道A相輸出電壓幅度又再次達到最大值，在此過程中，定子外(或內)通道另ー相(記為B相)的輸出電壓幅度將與A相呈90°正交，也即A相幅度最大時，B相幅度最小。因此，由以上分析可知，定子輸出的感應電壓的幅值變化ー個周期即表明轉子相對定子轉過了兩個極距。對極數為N的感應同步器，其每個極距對應的機械角度值為360° /N，也即定子感應輸出電壓的幅值變化ー個周期對應著的機械角度為720/N。在設計時，令定子A、B兩相繞組之間的距離相差了(n+1/2)個極距，n為整數。因此A、B兩相繞組的輸出電壓信號幅值變化也始終相差1/4個周期。按照圖8所示，介紹本實用新型所涉及的圓感應同步器的工作過程。對轉子均施加激磁信號，此時定子的A、B相均會感應出同頻率的電壓信號，記=fA a) , Em = fs *sm( m)，其中 為轉子激磁信號的頻率，ア』、ム是A、B相輸出電壓
信號的幅度值。Ja = Sm *sm(0e)、厶=Bm木cm(&e),ち為該通道當前的電角度，Em為厶、Ib的最大值。根據前述分析可知，對ー個N極(或N/2對極)的通道來說，機械上轉過ー個周期，定子輸出電壓信號幅值將變化N/2個周期。因此當機械上轉過角度6，在電學上將轉過的角度死=(N/2) * 6。圖8所示為轉子相對定子旋轉ー個機械周期，/d、/5變化示意圖。由圖8可知，當轉子轉過360度，定子輸出電壓信號幅度/』、/$均變化多個周期。要獲得當前電角度為&e ,只要測得當前A、B相輸出電壓Sa、Eh即可。
Ea Em sin Be n再根據^ =f = tan Qe
sB EMCmde
5得到=arctan(-^-)本實用新型所涉及的圓感應同步器內通道比外通道少I對極，當驅動感應同步器工作後，轉子相對定子轉過一周時，定子外通道電角度 將變化N/2個周期，內通道電角
度將變化(N/2)-I個周期，通過判斷當前外通道電角度ち#與內通道電角度的差值，即可獲得當前的絕對轉角位置，從而實現絕對零位的功能。
權利要求1.一種能高效生產的絕對零位式圓感應同步器，包括安裝在固定體上的定子基板和安裝在轉軸上的轉子基板，定子基板和轉子基板均為絕緣材料，其特徵在於在定子基板的頂部固定有由定子外通道金屬繞組和定子內通道金屬繞組構成的定子金屬繞組，在轉子基板的底部固定有由轉子外通道金屬繞組和轉子內通道金屬繞組構成的轉子金屬繞組，轉子金屬繞組與定子金屬繞組相對放置，定子外通道金屬繞組、定子內通道金屬繞組、轉子外通道金屬繞組、轉子內通道金屬繞組均與轉軸垂直，在定子基板的定子外通道金屬繞組和定子內通道金屬繞組上分別覆蓋有定子外阻焊膜和定子內阻焊膜，在轉子基板的轉子外通道金屬繞組和轉子內通道金屬繞組上分別覆蓋有轉子外阻焊膜和轉子內阻焊膜； 在轉子外通道金屬繞組上設有若干根轉子外有效導體，在轉子內通道金屬繞組上設有若干根轉子內有效導體，各根轉子外有效導體通過轉子外有效導體內端部與轉子外有效導體外端部連接而成轉子外通道金屬繞組，各根轉子內有效導體通過轉子內有效導體內端部與轉子內有效導體外端部連接而成轉子內通道金屬繞組，連續的轉子外通道金屬繞組從轉子外通道金屬繞組的兩個末端引出導線作為轉子外通道的激勵輸入端，連續的轉子內通道金屬繞組從轉子內通道金屬繞組的兩個末端引出導線作為轉子內通道的激勵輸入端； 定子外通道金屬繞組和定子內通道金屬繞組均由分段的2K個導體組構成，2K個導體組分別屬於A相和B相，每相各有K個導體組，A相導體組和B相導體組相隔排列，即與每個A相導體組相鄰的導體組都為B相導體組，與每個B相導體組相鄰的導體組都為A相導體組；每個導體組中設有M根定子外有效導體和M根定子內有效導體，每根定子外有效導體通過定子外有效導體內端部與定子外有效導體外端部連接而成，每根定子內有效導體通過定子內有效導體內端部與定子內有效導體外端部連接而成，其中K、M均為正整數；屬於同相的各組導體組從每個導體組中定子外有效導體的兩個末端以及定子內有效導體的兩個末端引出導線串聯聯接。
2.根據權利要求I所述的絕對零位式圓感應同步器，其特徵在於轉子外有效導體和轉子內有效導體、定子外有效導體和定子內有效導體均呈輻射狀放置。
3.根據權利要求I或2所述的絕對零位式圓感應同步器，其特徵在於轉子外有效導體的根數為轉子外通道金屬繞組的極數；轉子內有效導體的根數為轉子內通道金屬繞組的極數。
4.根據權利要求I或2所述的絕對零位式圓感應同步器，其特徵在於轉子內通道金屬繞組和轉子外通道金屬繞組的極數相差2極，即相差I對極。
5.根據權利要求3所述的絕對零位式圓感應同步器，其特徵在於轉子內通道金屬繞組和轉子外通道金屬繞組的極數相差2極，即相差I對極。
6.根據權利要求I所述的絕對零位式圓感應同步器，其特徵在於定子外阻焊膜、定子內阻焊膜和轉子外阻焊膜和轉子內阻焊膜之間的安裝間隙為O. 1-0. 3mm。
7.根據權利要求I所述的絕對零位式圓感應同步器，其特徵在於定子基板和轉子基板均由環氧樹脂製成。
專利摘要本實用新型公開了一種能高效生產的絕對零位式圓感應同步器，它包括定子基板和轉子基板，特徵是在定子基板的頂部固定有定子金屬繞組，在轉子基板的底部固定有轉子金屬繞組，轉子金屬繞組與定子金屬繞組相對放置，在定子金屬繞組上覆蓋有定子阻焊膜，在轉子金屬繞組上覆蓋有轉子阻焊膜；且定子金屬繞組是分段的，轉子金屬繞組是連續的。定子金屬繞組與轉子金屬繞組均分為內、外2個通道，其中轉子內通道金屬繞組與外通道金屬繞組在極數上相差1對極。它可通過獲得定子外通道感應出的電角度與內通道感應出的電角度的差值來確定當前的絕對角位置。本實用新型具有保證系統工作的穩定性、能高效生產、成品率高、生產周期大幅縮短、測量精度高等優點。
文檔編號G01B7/30GK202547591SQ20122010309
公開日2012年11月21日 申請日期2012年3月19日 優先權日2012年3月19日
發明者婁敏, 張 林, 李豐, 江虹, 湯文軍, 鄭宇 申請人:九江精達檢測技術有限公司