[發明專利]一種圓弧形軸向磁路磁阻式線性旋轉變壓器

有效

• 申請號: 201410292840.X
• 申請日: 2014-06-25
• 公開（公告）號: CN104051146B
• 公開（公告）日: 2017-02-15
• 發明（設計）人: 沈桂霞;南悅;張亮
• 申請（專利權）人: 西安微電機研究所
• 主分類號: H01F38/18
• 分類號: H01F38/18;H02K1/12;H02K1/22;H02K1/02
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司61200
• 代理人: 徐文權

技術領域

本發明屬于電機技術領域，具體涉及一種圓弧形軸向磁路磁阻式線性旋轉變壓器。

背景技術

磁阻式線性旋轉變壓器通常用兩種型式實現。一種為E型結構，當3個鐵心柱的極弧夾角都是2α_m時，其線性范圍為±α_m^[1]，即至少需要6α_m以上的角度范圍才能實現±α_m范圍的線性輸出。另一種為為整圓結構，線性輸出范圍取決于定子槽數和轉子凸起齒數。兩種結構均為徑向磁路型式，該型式決定了輸入繞組和輸出繞組軸向放置，繞組端部占據軸向空間，軸向尺寸較大。對于軸向尺寸要求嚴，且圓周空間有限的系統，上述兩種磁路結構存在明顯的弱點。

發明內容

本發明的目的在于，針對現有技術的不足，提供一種體積小，適于安裝在有限圓周空間內的圓弧形結構軸向磁路磁阻式線性旋轉變壓器。

本發明通的技術方案為：包括圓弧形的定子，以及能夠沿定子圓弧運動的轉子，

所述定子包括由下至上設置的定子下段、定子中段、定子上段，所述定子上段、定子中段沿徑向在相同位置分別開設有若干槽，所述定子中段內徑大于定子上段的內徑，所述定子中段的槽內設置有逐槽繞制串接的第一輸出繞組和第二輸出繞組，所述定子中段外側還設置有勵磁繞組；

所述定子和轉子之間留有間隙。

進一步的，所述第一輸出繞組和第二輸出繞組的匝數為線性分布。

進一步的，所述轉子為圓弧形。

進一步的，所述轉子設置在定子內側或外側。

進一步的，所述轉子采用軟磁導磁體。

進一步的，所述所述定子采用軟磁鐵氧體或硅鋼片或軟磁棒料。

進一步的，所述定子上段與定子下段的內徑相同。

與現有技術相比，本發明通過將定子設置為弧形，并設置轉子沿定子圓弧運動，有效減小了裝置的體積，由于定子上段和定子中段分別開設有槽，形成齒狀結構，當定子各個齒的極弧夾角為α_m時，其線性范圍為±α_m，即需要4α_m的角度范圍便能實現±α_m范圍的線性輸出，與現有技術相比，實現同樣的線性范圍所需的圓周空間更小。在使用時將本發明徑向放置，有效節約了軸向空間，適于安裝在有限圓周空間內。

進一步的，通過設置轉子為圓弧形，進一步的的減小了裝置的體積。

附圖說明

圖1為本發明軸結構示意圖；

圖2為本實用新定子結構示意圖；

圖3為本發明繞組布置示意圖；

圖4為本發明軸向磁路磁力線示意圖；

圖5為第二輸出繞組輸出電壓波形圖；

圖6為第一輸出繞組輸出電壓波形圖；

圖7為第一輸出繞組和第二輸出繞組反向串接后輸出電壓波形圖；

其中：1為定子；1-1為定子上段，1-1-1為定子上段第一齒，1-1-2為定子上段第二齒，1-2為定子中段，1-3為定子下段；2為轉子；3為氣隙；4為勵磁繞組；5為第二輸出繞組，5-1為第二輸出繞組第一齒線圈，5-2為第二輸出繞組第二齒線圈；6為第一輸出繞組，6-1為第二輸出繞組第一齒線圈，6-2為第二輸出繞組第二齒線圈。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述：

參見圖1，本發明包括：包括圓弧形的定子1，以及圓弧狀能夠沿定子1圓弧運動的轉子2，轉子2設置在定子1內側，或設置在定子1外側，形成外轉子結構。參見圖2，定子包括由下至上設置的定子下段，1-3、定子中段1-2、定子上段1-1，定子上段1-1、定子中段1-2沿徑向在相同位置分別開設有若干槽，形成齒狀結構，齒狀結構沿圓弧呈環形排列，定子中段1-2內徑大于定子上段1-1的內徑，，形成環形槽；定子下段1-3與定子上段1-1內徑相同，但不開槽。定子中段1-2的槽內設置有逐槽繞制串接的第一輸出繞組6和第二輸出繞組5，第一輸出繞組6和第二輸出繞組5的匝數為線性分布。定子中段1-2外側還設置有勵磁繞組4。定子1和轉子2之間留有間隙，轉子2轉動過程中，定子1的內孔與轉子2的外圓之間構成多段氣隙3。

轉子2采用軟磁導磁體，定子1由定子上段1-1、定子中段1-2、定子下段1-3組成一整體鐵心，可采用軟磁鐵氧體直接燒結而成，也可采用高導磁、高電阻率的軟磁棒料加工而成，或采用硅鋼片疊裝后膠粘和而成。

當勵磁繞組4施加正弦波勵磁電壓時，在勵磁繞組4內存在勵磁電流，產生勵磁磁通，其磁力線如圖4所示，通過定子1一個齒的上段1-1、定子中段1-2、定子下段1-3、氣隙3、轉子2、氣隙3，回到定子上段1-1，構成閉合回路。當轉子2轉到定子1第一個齒1-1-1時，輸出繞組5纏繞在第一個齒上輸出線圈5-1感應電壓，輸出繞組6纏繞在第一個齒上輸出線圈6-1感應電壓，轉子2轉到定子1第二個齒1-1-2時，輸出繞組5纏繞在第二個齒上輸出線圈5-2感應電壓，輸出繞組6纏繞在第二個齒上輸出線圈6-2感應電壓。依次類推，因為輸出繞組5和輸出繞組6纏繞在定子1上每個齒上的匝數為線性分布，故輸出繞組5和輸出繞組6輸出電壓幅值隨轉子轉角呈線性變化，如圖5、圖6所示。輸出繞組5和輸出繞組6反向串接后輸出過零點的與轉子轉角呈線性的電壓信號，如圖7所示。