專利名稱：雙通道軸向磁路外轉(zhuǎn)子磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種雙通道軸向磁路外轉(zhuǎn)子磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，屬于旋轉(zhuǎn)變壓器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器以其位置測試精度高、抗振動(dòng)性能好以及抗電磁干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)適用于高精度位置閉環(huán)系統(tǒng)中，作為閉環(huán)用位置、速度傳感器，應(yīng)用于多種領(lǐng)域。磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器是從傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器發(fā)展而來，不僅實(shí)現(xiàn)了無刷化，而且進(jìn)一步對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了簡化，解決了勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的難題?，F(xiàn)有的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器一般采用徑向磁路變磁阻結(jié)構(gòu)即通過改變氣隙長度大小進(jìn)行變磁阻設(shè)計(jì)，進(jìn)而改變輸出信號(hào)的電勢(shì)幅值。然而，由于氣隙較大，會(huì)使輸出、輸入阻抗較小，引起負(fù)載性能的下降。同時(shí)當(dāng)極對(duì)數(shù)增加到一定數(shù)值時(shí)，需要相應(yīng)較大幅度地增加直徑，導(dǎo)致旋變直徑增加。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明采用外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，用于電動(dòng)汽車等需要外部旋轉(zhuǎn)的機(jī)械結(jié)構(gòu)中，可以解決現(xiàn)有的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器氣隙較大，輸出、輸入阻抗較小，引起負(fù)載性能下降。同時(shí)當(dāng)極對(duì)數(shù)增加到一定數(shù)值時(shí)，需要相應(yīng)較大幅度地增加直徑，導(dǎo)致旋變直徑增加的問題，進(jìn)而提供一種雙通道軸向磁路外轉(zhuǎn)子磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種雙通道軸向磁路外轉(zhuǎn)子磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，包括轉(zhuǎn)子和定子，還包括第一相信號(hào)繞組、第二相信號(hào)繞組、勵(lì)磁繞組和正余弦信號(hào)繞組；所述轉(zhuǎn)子和定子之間具有氣隙；所述轉(zhuǎn)子呈圓筒形，轉(zhuǎn)子由多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶、單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶和非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架組成，多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶和單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶按波浪形沿轉(zhuǎn)子圓周方向分布，非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架分為三段，分別位于多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶的外側(cè)、多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶和單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶之間以及單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶的外側(cè)；所述定子由機(jī)殼、粗機(jī)定子和精機(jī)定子組成，粗機(jī)定子和精機(jī)定子兩者平行放置于機(jī)殼內(nèi)，粗機(jī)定子外表面包含齒槽、上齒、下齒和通槽，所述齒槽、上齒與下齒均為4NP個(gè)且沿粗機(jī)定子的外表面分布，通槽設(shè)置于粗機(jī)定子上每對(duì)上齒與下齒之間，沿粗機(jī)定子圓周方向分布；按次序?qū)⒋謾C(jī)定子上每相鄰的N個(gè)上齒與所對(duì)應(yīng)的N個(gè)下齒作為一組繞組齒，共有4P組繞組齒；第一相信號(hào)繞組和第二相信號(hào)繞組分別間隔地纏繞在4P組繞組齒上，每組繞組齒上的信號(hào)繞組同極同相纏繞，且同相同極的信號(hào)繞組正向串聯(lián)，勵(lì)磁繞組設(shè)置于粗機(jī)定子外表面的通槽中，正余弦信號(hào)繞組設(shè)置于粗機(jī)定子外表面上。
本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明勵(lì)磁繞組和正余弦信號(hào)繞組的正交設(shè)置可以盡量減少剩余電勢(shì)的恒定分量；轉(zhuǎn)子采用優(yōu)化函數(shù)后的多峰波紋導(dǎo)磁帶可以保證氣隙磁通的正弦變化，進(jìn)而保證兩相正交信號(hào)繞組的感應(yīng)電勢(shì)幅值隨位置變化的正、余弦函數(shù)要求；軸向磁路結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)提高了旋轉(zhuǎn)變壓器負(fù)載性能。本發(fā)明外轉(zhuǎn)子軸向磁路雙通道磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，不僅使得電勢(shì)恒定分量減小，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。本發(fā)明適用于伺服系統(tǒng)的速度以及位置傳感器。


圖I為本發(fā)明實(shí)施例提供的雙通道軸向磁路外轉(zhuǎn)子磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)示意 圖2為轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意 圖3為轉(zhuǎn)子的平面展開示意 圖4為雙通道軸向磁路外轉(zhuǎn)子磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)示意 圖5為勵(lì)磁繞組的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的詳細(xì)說明本實(shí)施例在以本發(fā)明技術(shù)方案為前提下進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述實(shí)施例。如圖f圖5所示，本實(shí)施例所涉及的一種雙通道軸向磁路外轉(zhuǎn)子磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，包括轉(zhuǎn)子I和定子2，還包括第一相信號(hào)繞組4、第二相信號(hào)繞組5、勵(lì)磁繞組6和正余弦信號(hào)繞組7 ;所述轉(zhuǎn)子I和定子2之間具有氣隙3 ；所述轉(zhuǎn)子I呈圓筒形，轉(zhuǎn)子I由多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶1-1、單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶1-2和非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架1-3組成，多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶1-1和單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶1-2按波浪形沿轉(zhuǎn)子I圓周方向分布，非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架
1-3分為三段，分別位于多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶1-1的外側(cè)、多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶1-1和單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶1-2之間以及單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶1-2的外側(cè)；所述定子2由機(jī)殼2-1、粗機(jī)定子2-2和精機(jī)定子2-3組成，粗機(jī)定子2-2和精機(jī)定子2-3兩者平行放置于機(jī)殼2_1內(nèi)，粗機(jī)定子2-2外表面包含齒槽2-7、上齒2-4、下齒2-6和通槽2_5，所述齒槽2_7、上齒
2-4與下齒2-6均為4NP個(gè)，其中，P為極對(duì)數(shù)，N為自然數(shù)，且沿粗機(jī)定子2_2的外表面分布，通槽2-5設(shè)置于粗機(jī)定子2-2上每對(duì)上齒2-4與下齒2-6之間，沿粗機(jī)定子2_2圓周方向分布；按次序?qū)⒋謾C(jī)定子2-2上每相鄰的N個(gè)上齒2-4與所對(duì)應(yīng)的N個(gè)下齒2-6作為一組繞組齒，共有4P組繞組齒；第一相信號(hào)繞組4和第二相信號(hào)繞組5分別間隔地纏繞在4P組繞組齒上，每組繞組齒上的信號(hào)繞組同極同相纏繞，且同相同極的信號(hào)繞組正向串聯(lián)，勵(lì)磁繞組6設(shè)置于粗機(jī)定子2-2外表面的通槽2-5中，正余弦信號(hào)繞組7設(shè)置于粗機(jī)定子2-2外表面上。所述轉(zhuǎn)子I中間的多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶1-1和單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶1-2的厚度與所對(duì)應(yīng)的粗機(jī)定子2-2或精機(jī)定子2-3中的齒槽2-7、上齒2-4和下齒2_6的長度相等。所述轉(zhuǎn)子I與定子2之間的氣隙3分布均勻或呈階梯狀分布。所述氣隙3的長度在O. 3^0. 7mm之間。所述纏繞于每對(duì)上齒2-4與下齒2-6上的第一相信號(hào)繞組4和第二相信號(hào)繞組5的匝數(shù)相等。所述粗機(jī)定子2-2上的勵(lì)磁繞組6為集中式繞組F1F2，勵(lì)磁繞組6的安放位置平面與粗機(jī)定子2-2上的正余弦信號(hào)繞組7平面相互垂直。所述轉(zhuǎn)子I導(dǎo)磁部分的鐵心為采用磁場優(yōu)化函數(shù)設(shè)計(jì)的多極帶狀波紋型導(dǎo)磁鐵心，按正弦規(guī)律周期性分布于轉(zhuǎn)子I中部。所述定子2為環(huán)形硅鋼片疊壓成的鐵心。所述精機(jī)定子2-3的結(jié)構(gòu)與粗機(jī)定子2-2的結(jié)構(gòu)相同，且精機(jī)定子2-3上繞組的安放方式與粗機(jī)定子2-2上繞組的安放方式相同。所述轉(zhuǎn)子I的內(nèi)表面為粗糙結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子I的中央部分設(shè)有凹槽。本發(fā)明的氣隙磁導(dǎo)的變化主要依賴于轉(zhuǎn)子I與定子2之間的耦合面積隨機(jī)械角度的變化，具體體現(xiàn)為轉(zhuǎn)子I的導(dǎo)磁材料同定子2的上齒2-4與下齒2-6之間相對(duì)位置的變化。轉(zhuǎn)子I與定子2的耦合面積是轉(zhuǎn)子I同時(shí)與所有上齒2-4與下齒2-6的耦合面積之和。當(dāng)轉(zhuǎn)子I轉(zhuǎn)過一個(gè)機(jī)械周期時(shí)，轉(zhuǎn)子I與定子2之間的耦合面積會(huì)周期性變化P次。因此，轉(zhuǎn)子I與定子2之間的耦合面積可以表示為
權(quán)利要求
1.一種雙通道軸向磁路外轉(zhuǎn)子磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，包括轉(zhuǎn)子和定子，還包括第一相信號(hào)繞組、第二相信號(hào)繞組、勵(lì)磁繞組和正余弦信號(hào)繞組；所述轉(zhuǎn)子和定子之間具有氣隙；所述轉(zhuǎn)子呈圓筒形，轉(zhuǎn)子由多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶、單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶和非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架組成，多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶和單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶按波浪形沿轉(zhuǎn)子圓周方向分布，非導(dǎo)磁轉(zhuǎn)子支架分為三段，分別位于多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶的外側(cè)、多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶和單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶之間以及單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶的外側(cè)；所述定子由機(jī)殼、粗機(jī)定子和精機(jī)定子組成，粗機(jī)定子和精機(jī)定子兩者平行放置于機(jī)殼內(nèi)，粗機(jī)定子外表面包含齒槽、上齒、下齒和通槽，所述齒槽、上齒與下齒均為4NP個(gè)且沿粗機(jī)定子的外表面分布，通槽設(shè)置于粗機(jī)定子上每對(duì)上齒與下齒之間，沿粗機(jī)定子圓周方向分布；按次序?qū)⒋謾C(jī)定子上每相鄰的N個(gè)上齒與所對(duì)應(yīng)的N個(gè)下齒作為ー組繞組齒，共有4P組繞組齒；第一相信號(hào)繞組和第二相信號(hào)繞組分別間隔地纏繞在4P組繞組齒上，每組繞組齒上的信號(hào)繞組同極同相纏繞，且同相同極的信號(hào)繞組正向串聯(lián)，勵(lì)磁繞組設(shè)置于粗機(jī)定子外表面的通槽中，正余弦信號(hào)繞組設(shè)置于粗機(jī)定子外表面上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的變壓器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子中間的多極精機(jī)波紋導(dǎo)磁帶和單極粗機(jī)波紋導(dǎo)磁帶的厚度與所對(duì)應(yīng)的粗機(jī)定子或精機(jī)定子中的齒槽、上齒和下齒的長度相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的變壓器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子與定子之間的氣隙分布均勻或呈階梯狀分布。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的變壓器，其特征在于，所述氣隙的長度在O.3^0. 7mm之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的變壓器，其特征在干，所述纏繞于每對(duì)上齒與下齒上的第一相信號(hào)繞組和第二相信號(hào)繞組的匝數(shù)相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的變壓器，其特征在于，所述粗機(jī)定子上的勵(lì)磁繞組為集中式繞組或雙層短距繞組，勵(lì)磁繞組的安放位置平面與粗機(jī)定子上的正余弦信號(hào)繞組平面相互垂直。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的變壓器，其特征在于，所述定子為環(huán)形硅鋼片疊壓成的鉄心。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的變壓器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的內(nèi)表面為粗糙結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)子的中央部分設(shè)有凹槽。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙通道軸向磁路外轉(zhuǎn)子磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，屬于旋轉(zhuǎn)變壓器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子上具有兩層導(dǎo)磁材料，這兩層導(dǎo)磁材料都按正弦規(guī)律分布，但所形成的正弦波浪線的周期不同。與轉(zhuǎn)子對(duì)應(yīng)的定子也被分為兩層，分別為粗機(jī)定子與精機(jī)定子。勵(lì)磁繞組與兩相信號(hào)繞組以正交的方式設(shè)置在定子上，轉(zhuǎn)子上不設(shè)置繞組。當(dāng)勵(lì)磁繞組通以恒壓頻率的交流電時(shí)，兩相信號(hào)繞組分別輸出電動(dòng)勢(shì)幅值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角作正弦和余弦變化的電壓。外轉(zhuǎn)子軸向磁路雙通道磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，不僅使得電勢(shì)恒定分量減小，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。本發(fā)明特別適用于伺服系統(tǒng)的速度以及位置傳感器。
文檔編號(hào)H02K3/46GK102664097SQ20121018392
公開日2012年9月12日 申請(qǐng)日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者尚靜, 江善林, 王偉強(qiáng), 王昊, 胡建輝, 鄒繼斌 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)