[發明專利]消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器及信號繞組繞線方法

有效

• 申請號: 201410474842.0
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104200968A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 尚靜;王昊;叢寧;劉承軍;趙猛;江善林;鄒繼斌;劉雪緣
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: H01F38/18
• 分類號: H01F38/18;H01F27/00;H02K1/16;H02K1/24;H02K3/12
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發明涉及一種消諧波式軸向磁路旋轉變壓器及信號繞組繞線方法，屬于變壓器技術領域。

背景技術

磁阻式旋轉變壓器是近年來快速發展的一種旋轉變壓器。其無刷、無耦合變壓器式結構，與繞線式轉子旋轉變壓器相比使用可靠，壽命長，廣泛應用在高溫、嚴寒、潮濕、高速、高震動等旋轉編碼器無法正常工作的場合，如機器人系統、機械工具、汽車、電力、冶金、紡織、印刷等領域。目前在航天與航空領域的應用正處于關鍵與重點研究階段?，F有的多級軸向磁阻式旋轉變壓器不僅精度相對較低，而且體積隨極對數的增加也有顯著增大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器及信號繞組繞線方法，以解決現有的多級軸向磁阻式旋轉變壓器精度低，并且隨極對數的增加體積也隨之增大的問題。

實現上述目的，采取的技術方案如下：

本發明的消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器，包括定子、轉子、勵磁繞組、正弦信號繞組以及余弦信號繞組；轉子和定子均為圓筒形狀，定子與轉子之間具有相等的氣隙，定子內環面沿軸向加工有2NP個定子長槽和2NP個定子長齒，2NP個定子長槽沿定子內環面均布設置，相鄰兩個定子長槽中間為所述的定子長齒，2NP個定子長槽和2NP個定子長齒位于定子內環面的同一圓周上；定子內環面的中部沿圓周方向上加工有一環形槽，且環形槽開設在定子長槽和定子長齒的中部，環形槽將2NP個定子長齒均分割成2NP個上定子齒和2NP個下定子齒，由2NP個上定子齒和2NP個下定子齒構成2NP對定子齒；其中，N為自然數，N的取值范圍為2～15，P為轉子1極對數；勵磁繞組放置于定子的環形槽內，勵磁繞組與定子同心設置；正弦信號繞組與余弦信號繞組分設兩層纏繞于2NP對定子齒上。

本發明的消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器繞組繞線方法，所述的方法是：

對于正弦信號繞組而言，任意選取一個過定子的軸線且不與定子齒相交的平面，并以該平面為基準，沿順時針方向將2NP對定子齒均分為2P組；從平面開始沿順時針方向將第一組相鄰的N對定子齒沿逆時針方向繞線，第二組相鄰的N對定子齒沿順時針方向繞線，其他的2(P-1)組定子齒的繞線方式與第一組、第二組定子齒相同；所述的余弦信號繞組繞線方式與正弦信號繞組繞線方式相同，相位上相差90°電角度。

本發明具有以下有益效果：

1、本發明的消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器適用于伺服系統的速度以及位置傳感器。本發明的轉子結構與普通徑向磁路式旋轉變壓器有很大不同，它是由導磁材料制成的正弦形轉子和非導磁材料制成的支撐套筒組成的。定子上設置正弦信號繞組以及余弦信號繞組，且正、余弦信號繞組分兩層纏繞于定子齒上，勵磁繞組分布于環形槽中。當勵磁繞組通以恒壓頻率的交流電時，兩相信號繞組分別輸出電動勢幅值隨轉子轉角作正弦和余弦變化的電壓。轉子上不設置繞組。消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器的結構簡單、緊湊，體積小，是一種基于磁阻變化原理的高精度角度傳感元件。

2、本發明的消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器在精度上與體積上都有了極大地改善，它作為可靠性及高抗干擾性的高精度傳感器，對于角度與位置的測量精度要求比較高，因此需要削弱干擾以及誤差的影響，它的信號繞組采用特殊的排線方式，有效地解決了已有的磁阻式旋轉變壓器誤差過大的問題。

3、正弦信號繞組與余弦信號繞組分兩層設置于定子齒上，兩套信號繞組的匝數按照正弦規律分布，這種特殊結構能夠實現高精度測量。

4、本發明的方法可以有效地降低諧波誤差含量，從而在已有的磁阻式旋轉變壓器基礎上提高測量精度。

綜上，本發明的消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器及信號繞組繞線方法可廣泛應用在高溫、嚴寒、潮濕、高速、高震動等旋轉編碼器無法正常工作的場合，如機器人系統、機械工具、汽車、電力、冶金、紡織、印刷等領域。

附圖說明

圖1為消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器的結構示意圖；

圖2為轉子的結構示意圖；

圖3為消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器的軸向剖面圖；

圖4為消諧波式軸向磁路多極旋轉變壓器的正、余弦信號繞組的匝數分布圖，圖中E指代的為正弦相，F指代的為余弦相，黑色區域表示為所對應信號繞組的匝數值；

圖5為勵磁繞組的結構示意圖。

圖中所示出的部件名稱及標號如下：