專利名稱：一種雙余度雙通道無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器，特別涉及一種雙余度雙通道無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器。
背景技術(shù)：
旋轉(zhuǎn)變壓器是按照電磁感應(yīng)原理工作的一類角位傳感電機(jī)，當(dāng)在輸入繞組上施加一定交流電壓時(shí)，電機(jī)旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，其輸入繞組與輸出繞組由于相對(duì)位置改變而使它們之間的匝鏈磁通變化，在輸出繞組上就會(huì)產(chǎn)生與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成一定函數(shù)關(guān)系的輸出電壓。應(yīng)用最多的是輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角成正余弦函數(shù)關(guān)系的正余弦旋轉(zhuǎn)變壓器。
早期的旋轉(zhuǎn)變壓器為一對(duì)極產(chǎn)品，產(chǎn)品精度為數(shù)十角分，不能滿足數(shù)角分至數(shù)角秒高精度同步隨動(dòng)系統(tǒng)的產(chǎn)品精度要求，開(kāi)始人們采用機(jī)械變速的雙通道系統(tǒng)，在這種變速系統(tǒng)中，由于齒輪變速所帶來(lái)的誤差極難低于2～3角分，系統(tǒng)精度無(wú)法進(jìn)一步提高，雙通道機(jī)械變速系統(tǒng)的應(yīng)用受到限制。上世紀(jì)50年代末，出現(xiàn)了電氣變速的雙通道系統(tǒng)，系統(tǒng)中使用的雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器是在一對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器等的原理結(jié)構(gòu)上發(fā)展起來(lái)的，隨著極對(duì)數(shù)的增加，產(chǎn)品精度可從角分級(jí)提高到角秒級(jí)。伴隨著武器裝備精度要求的提高和新型武器裝備的開(kāi)發(fā)，具有高精度特征的雙通道多極旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用越來(lái)越廣泛。上世紀(jì)70～80年代，工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家就非常重視這類電機(jī)的開(kāi)發(fā)，逐漸使其技術(shù)完善化，美、英、日、俄有關(guān)公司都有系列產(chǎn)品供應(yīng)，并制定有相應(yīng)的軍用標(biāo)準(zhǔn)或工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。我國(guó)也于上世紀(jì)80年代建立起雙通道多極旋轉(zhuǎn)變壓器的基本系列，制定了相應(yīng)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和國(guó)家軍用標(biāo)準(zhǔn)。
上世紀(jì)60～70年代國(guó)外已進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變壓器無(wú)刷化技術(shù)方案的研究，80～90年代無(wú)刷化技術(shù)已趨于成熟，并有系列產(chǎn)品生產(chǎn)。我國(guó)也逐漸形成了自己的系列產(chǎn)品。無(wú)論國(guó)內(nèi)還是國(guó)外，無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器的產(chǎn)品主要集中在組裝式為φ45mm以下，分裝式為φ100mm以下的單對(duì)極或兩對(duì)極產(chǎn)品。上世紀(jì)90年代末，大機(jī)座號(hào)的單對(duì)極無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器和雙通道無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器需求不斷增多，國(guó)內(nèi)開(kāi)始研制，基本規(guī)格為φ70～φ200mm，設(shè)計(jì)理論已經(jīng)形成，尚未形成標(biāo)準(zhǔn)化、系列化產(chǎn)品。
系統(tǒng)的可靠性在相當(dāng)程度上取決于元器件的可靠性，為了減少系統(tǒng)或武器裝備的故障率提高其可靠性，系統(tǒng)中常采用冗余(余度)設(shè)計(jì)技術(shù)，即在系統(tǒng)中起關(guān)鍵作用的地方，增加一套以上完成相同功能的元件，當(dāng)該部分出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)仍能正常工作，以減少系統(tǒng)或設(shè)備的故障率提高其可靠性。對(duì)于復(fù)雜的、有高可靠和長(zhǎng)壽命要求的大、中型設(shè)備和無(wú)法維修或要求不停機(jī)的系統(tǒng)或設(shè)備更應(yīng)采用冗余設(shè)計(jì)。
對(duì)于大機(jī)座號(hào)高頻高精度雙余度雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器國(guó)內(nèi)基本上沒(méi)有研究，而這類電機(jī)在大型潛艇，船舶及大口徑雷達(dá)系統(tǒng)中需求較大。由于該類電機(jī)激磁頻率高，體積較大，其磁場(chǎng)分析，設(shè)計(jì)理論、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及關(guān)鍵工藝技術(shù)、加工制造技術(shù)等方面還不成熟，特別是針對(duì)高頻后旋轉(zhuǎn)變壓器粗、精機(jī)之間及和無(wú)接觸部分環(huán)形變壓器之間的電磁干擾、阻抗匹配，高頻、大體積的氣隙磁場(chǎng)分析及環(huán)境適應(yīng)性的要求，仍有許多未知領(lǐng)域需要探索。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種高可靠性、高精度、長(zhǎng)壽命的雙余度雙通道無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括一對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器和一多對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特點(diǎn)是，所說(shuō)的環(huán)形變壓器包括第一環(huán)形變壓器和第二環(huán)形變壓器，所說(shuō)的多極旋轉(zhuǎn)變壓器包括粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器和精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器，第一環(huán)形變壓器定子鐵心槽中嵌放有第一環(huán)形定子繞組S1S3，轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放有第一環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組R1R3，第二環(huán)形變壓器定子鐵心槽中嵌放有第二環(huán)形定子繞組S2S4，轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放有第二環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組R2R4；所說(shuō)的粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R5R7、R9R11和第一、第二余弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R6R8、R10R12，定子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相粗機(jī)定子繞組S5S7、S9S11和第一、第二余弦相粗機(jī)定子繞組S6S8、S10S12；精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R13R15、R17R19和第一、第二余弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R14R16、R18R20，精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器的定子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相精機(jī)定子繞組S13S15、S17S19和第一、第二余弦相精機(jī)定子繞組S14S16、S18S20，第一環(huán)形變壓器的第一環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組R1R3與粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器的第一余弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R6R8、精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器的第一余弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R14R16相連接，第二環(huán)形變壓器的第二環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組R2R4與粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器的和第二余弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R10R12、精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器的余弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R18R20相連接，粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器的第一、第二正弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R5R7、R9R11和精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器的第一、第二正弦相精機(jī)定子繞組S13S15、S17S19作為補(bǔ)償繞組分別自行短接。
本發(fā)明的另一特點(diǎn)是第一環(huán)形變壓器和第二環(huán)形變壓器的結(jié)構(gòu)及繞組參數(shù)完全相同，形成分磁路的雙余度結(jié)構(gòu)；環(huán)形變壓器的定子與轉(zhuǎn)子之間還設(shè)置有定子襯套和轉(zhuǎn)子襯套。
由于本發(fā)明將極旋轉(zhuǎn)變壓器和多極旋轉(zhuǎn)變壓器組合成一起，從而實(shí)現(xiàn)了高精度；采用環(huán)形變壓器替代電刷和滑環(huán)，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸，采用雙余度的結(jié)構(gòu)型式、磁路型式、線路型式，實(shí)現(xiàn)多余度，更大程度提高電機(jī)可靠性和壽命，大大減少系統(tǒng)的故障率提高其可靠性，提高系統(tǒng)的測(cè)角精度，延長(zhǎng)系統(tǒng)的工作壽命。


圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理圖；圖2是本發(fā)明的電氣原理圖；圖3是本發(fā)明襯套的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)圖1，本發(fā)明包括一對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器和一對(duì)多極旋轉(zhuǎn)變壓器，極旋轉(zhuǎn)變壓器包括第一環(huán)形變壓器1和第二環(huán)形變壓器2，所說(shuō)的多極旋轉(zhuǎn)變壓器包括粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器3和精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器4，參見(jiàn)圖2，本發(fā)明的多極旋轉(zhuǎn)變壓器包括粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器3和精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器4，第一環(huán)形變壓器1定子鐵心槽中嵌放有第一環(huán)形定子繞組S1S3，轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放有第一環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組R1R3，第二環(huán)形變壓器2定子鐵心槽中嵌放有第二環(huán)形定子繞組S2S4，轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放有第二環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組R2R4，第一環(huán)形變壓器1和第二環(huán)形變壓器2的結(jié)構(gòu)及繞組參數(shù)完全相同，形成分磁路的雙余度結(jié)構(gòu)，所說(shuō)的粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器3的轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R5R7、R9R11和第一、第二余弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R6R8、R10R12、定子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相粗機(jī)定子繞組S5S7、S9S11和第一、第二余弦相粗機(jī)定子繞組S6S8、S10S12；精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器4的轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R13R15、R17R19和第一、第二余弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R14R16、R18R20、精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器4的定子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相精機(jī)定子繞組S13S15、S17S19和第一、第二余弦相精機(jī)定子繞組S14S16、S18S20，第一環(huán)形變壓器1的第一環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組R1R3與粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器3的第一余弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R6R8、精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器4的第一余弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R14R16相連接，第二環(huán)形變壓器2的第二環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組R2R4與粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器3的和第二余弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R10R12、精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器4的余弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R18R20相連接，粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器3的第一、第二正弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組R5R7、R9R11和精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器4的第一、第二正弦相精機(jī)定子繞組S13S15、S17S19作為補(bǔ)償繞組分別自行短接接。當(dāng)任一環(huán)形變壓器的定子繞組通入交流電時(shí)，在其轉(zhuǎn)子繞組中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，大小與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角α無(wú)關(guān)。此感應(yīng)電勢(shì)施加到旋轉(zhuǎn)變壓器粗、精機(jī)的轉(zhuǎn)子繞組上，作為旋轉(zhuǎn)變壓器粗、精機(jī)的激磁電壓，粗、精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組同時(shí)工作，在氣隙中產(chǎn)生單對(duì)極和p(精機(jī)極對(duì)數(shù))對(duì)極的磁場(chǎng)，粗機(jī)定子繞組S5S7、S9S11感應(yīng)出與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角α成一倍的正弦電壓，粗機(jī)定子繞組S6S8、S10S12感應(yīng)出與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角α成一倍的余弦電壓；精機(jī)定子繞組S13S15、S17S19感應(yīng)出與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角α成p倍的正余弦電壓，粗機(jī)定子繞組S14S16、S18S20感應(yīng)出與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角α成p倍的余弦電壓，其電氣原理圖如圖2所示，電壓方程式見(jiàn)式(1)～(8)。
US5S7＝KpUR1R3(或UR2R4)sin(pα)…………………………………(1)US6S8＝KpUR1R3(或UR2R4)cos(pα)…………………………………(2)US13S15＝KpUR1R3(或UR2R4)sin(α+αop)……………………………(3)US14S16＝KpUR1R3(或UR2R4)cos(α+αop)…………………………(4)US9S11＝KpUR1R3(或UR2R4)sin(pα)…………………………………(5)US10S12＝KpUR1R3(或UR2R4)cos(pα)…………………………………(6)
US17S19＝K1UR1R3(或UR2R4)sin(α+αop)……………………………(7)US18S20＝K1UR1R3(或UR2R4)cos(α+αop)……………………………(8)式中Kp-精機(jī)的變比。
K1-粗機(jī)的變比。
αop-粗、精機(jī)零位偏差。
p-精機(jī)極對(duì)數(shù)。
參見(jiàn)圖3，本發(fā)明的環(huán)形變壓器1、2的定子與轉(zhuǎn)子之間還設(shè)置有定子襯套5和轉(zhuǎn)子襯套6。
本發(fā)明的磁路結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2，無(wú)刷部分由兩套磁路各自獨(dú)立的環(huán)形變壓器組成，形成分磁路的雙余度結(jié)構(gòu)；旋轉(zhuǎn)變壓器由粗、精機(jī)兩部分鐵心組成，即分磁路結(jié)構(gòu)型式；而粗、精機(jī)鐵心中各布置兩套繞組實(shí)現(xiàn)雙余度功能，即雙余度旋轉(zhuǎn)變壓器采取共磁路結(jié)構(gòu)型式。旋轉(zhuǎn)變壓器繞組。旋轉(zhuǎn)變壓器精機(jī)原方布置兩套正交繞組，和粗機(jī)繞組作用相同，一套作為勵(lì)磁繞組，一套繞組短路作為補(bǔ)償繞組，對(duì)提高精度有好處。
權(quán)利要求
1.一種雙余度雙通道無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器，包括一對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器和一多對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所說(shuō)的環(huán)形變壓器包括第一環(huán)形變壓器(1)和第二環(huán)形變壓器(2)，所說(shuō)的多極旋轉(zhuǎn)變壓器包括粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(3)和精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(4)，第一環(huán)形變壓器(1)定子鐵心槽中嵌放有第一環(huán)形定子繞組(S1S3)，轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放有第一環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組(R1R3)，第二環(huán)形變壓器(2)定子鐵心槽中嵌放有第二環(huán)形定子繞組(S2S4)，轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放有第二環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組(R2R4)；所說(shuō)的粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(3)的轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(R5R7、R9R11)和第一、第二余弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(R6R8、R10R12)，定子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相粗機(jī)定子繞組(S5S7、S9S11)和第一、第二余弦相粗機(jī)定子繞組(S6S8、S10S12)；精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(4)的轉(zhuǎn)子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(R13R15、R17R19)和第一、第二余弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(R14R16、R18R20)，精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(4)的定子鐵心槽中嵌放兩套空間位置相同的第一、第二正弦相精機(jī)定子繞組(S13S15、S17S19)和第一、第二余弦相精機(jī)定子繞組(S14S16、S18S20)，第一環(huán)形變壓器(1)的第一環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組(R1R3)與粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(3)的第一余弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(R6R8)、精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(4)的第一余弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(R14R16)相連接，第二環(huán)形變壓器(2)的第二環(huán)形轉(zhuǎn)子繞組(R2R4)與粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(3)的和第二余弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(R10R12)、精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(4)的余弦相精機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(R18R20)相連接，粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(3)的第一、第二正弦相粗機(jī)轉(zhuǎn)子繞組(R5R7、R9R11)和精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器(4)的第一、第二正弦相精機(jī)定子繞組(S13S15、S17S19)作為補(bǔ)償繞組分別自行短接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙余度雙通道無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所說(shuō)的第一環(huán)形變壓器(1)和第二環(huán)形變壓器(2)的結(jié)構(gòu)及繞組參數(shù)完全相同，形成分磁路的雙余度結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙余度雙通道無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所說(shuō)的環(huán)形變壓器(1、2)的定子與轉(zhuǎn)子之間還設(shè)置有定子襯套(5)和轉(zhuǎn)子襯套(6)。
全文摘要
一種雙余度雙通道無(wú)接觸旋轉(zhuǎn)變壓器，包括兩個(gè)的環(huán)形變壓器和旋轉(zhuǎn)變壓器，兩個(gè)環(huán)形變壓器參數(shù)完全相同，兩個(gè)的旋轉(zhuǎn)變壓器分別為單對(duì)極的粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器和多對(duì)極的精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器，粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器和精機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器中各布置參數(shù)相同的兩套繞組方案。本發(fā)明將單對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器和多對(duì)極旋轉(zhuǎn)變壓器組合成一起，實(shí)現(xiàn)高精度；采用環(huán)形變壓器替代電刷和滑環(huán)，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸，采用雙余度的結(jié)構(gòu)型式、磁路型式、線路型式，實(shí)現(xiàn)多余度，更大程度提高電機(jī)可靠性和壽命，大大減少系統(tǒng)的故障率提高其可靠性，提高系統(tǒng)的測(cè)角精度，延長(zhǎng)系統(tǒng)的工作壽命。
文檔編號(hào)H01F38/00GK101064214SQ20071001755
公開(kāi)日2007年10月31日 申請(qǐng)日期2007年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月23日
發(fā)明者樊君莉 申請(qǐng)人:西安微電機(jī)研究所