[發明專利]單層信號繞組軸向磁路多極旋轉變壓器及繞組繞線方法

有效

• 申請號: 201410474858.1
• 申請日: 2014-09-17
• 公開（公告）號: CN104200969A
• 公開（公告）日: 2014-12-10
• 發明（設計）人: 尚靜;王昊;胡建輝;王騫;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

本發明涉及一種單層信號繞組旋轉變壓器及繞組繞線方法，屬于變壓器技術領域。

背景技術

用于高精度位置測試的磁阻式旋轉變壓器，其特有的磁路結構可以抵消由偏心等因素引起的誤差。現有的磁阻式旋轉變壓器一般采用定子與轉子間的磁阻變化，使輸出信號的電勢幅值發生變化，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。但是，現有的多級軸向磁阻式旋轉變壓器不僅精度相對較低，而且隨極對數的增加體積也有顯著增大。

發明內容

本發明的目的在于提供一種單層信號繞組軸向磁路多極旋轉變壓器及繞組繞線方法，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：

本發明的單層信號繞組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，相鄰兩個定子長槽之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以單層繞線方式交替地纏繞于定子齒上。

本發明的單層信號繞組軸向磁路多極旋轉變壓器繞組繞線方法，所述的方法是：

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對定子齒按照正弦相與余弦相交替地分成兩套2NP對定子齒，再根據繞線方式將每相信號繞組的NP對定子齒均分為P部分；對于正弦信號繞組而言，從平面開始沿順時針方向將第一部分的N對定子齒分為兩組；當N為偶數時，在第一組對定子齒上沿逆時針方向繞線，在第二組對定子齒上沿順時針方向繞線；當N為奇數時，在第一組對定子齒上沿逆時針方向繞線，在第二組對定子齒上沿順時針方向繞線；余弦信號繞組繞線方式與正弦信號繞組相同，相位上相差90°電角度；其他的P-1部分定子齒的繞線方式與所述的N為偶數時和N為奇數時的繞線方式相同。

本發明具有以下有益效果：

1、本發明基于磁阻變化原理的高精度角度傳感元件，它的結構簡單、緊湊，不僅使得電勢恒定分量減小，其特殊的消諧波式單層信號繞組結構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。

2、本發明在已有的磁阻式旋轉變壓器的基礎上改進了定子上信號繞組的設置以及繞線方式，可以極大限度的削弱函數誤差，使測量精度更高，且可以縮小體積，降低材料使用率，非常適合于角度與位置的測量。

3、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，本發明的單層信號繞組軸向磁路多極旋轉變壓器及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為本發明的單層信號繞組軸向磁路多極旋轉變壓器的主視結構示意圖；

圖2為轉子的結構示意圖；

圖3為本發明的單層信號繞組軸向磁路多極旋轉變壓器的軸向剖面圖；

圖4為本發明的單層信號繞組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，所對應信號繞組的匝數值在虛線空白區域為零；

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：

轉子1、導磁區域1-1、非導磁區域1-2、定子2、上定子齒2-1、環形槽2-2、下定子齒2-3、氣隙3、正弦信號繞組4、余弦信號繞組5、平面6、定子長槽7、勵磁繞組8、定子齒9。

具體實施方式