專利名稱：一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉(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)：
雙通道磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器以其位置測(cè)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。同時(shí)可以提供系統(tǒng)絕對(duì)位置。多極旋轉(zhuǎn)變壓器作為高精度位置測(cè)試元件，其磁路結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性可以抵消偏心等引起的測(cè)量誤差。傳統(tǒng)繞線式旋轉(zhuǎn)變壓器，由于其輸入輸出繞組分別置于轉(zhuǎn)子和定子上，為實(shí)現(xiàn)無刷化，需增加一個(gè)耦合變壓器，使其結(jié)構(gòu)復(fù)雜化；而另一種游標(biāo)式旋轉(zhuǎn)變壓器，兩種 繞組都在定子上，實(shí)現(xiàn)了無刷化，但是這種旋轉(zhuǎn)變壓器需要采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的正弦繞組。
目前發(fā)展較快的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器從根本上解決了勵(lì)磁結(jié)構(gòu)的難題。一般磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器采用徑向磁路變磁阻結(jié)構(gòu)即通過改變氣隙長(zhǎng)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。由于氣隙較大，使輸出、輸入阻抗較小，受負(fù)載影響較大。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)明的目的是為了解決現(xiàn)有磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器由于氣隙較大，使輸出、輸入阻抗較小，受負(fù)載影響較大。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磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子包括定子機(jī)殼、精機(jī)定子鐵芯、精機(jī)定子勵(lì)磁繞組、精機(jī)定子信號(hào)繞組、粗機(jī)定子鐵芯、粗機(jī)定子激勵(lì)繞組和粗機(jī)定子信號(hào)繞組；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁支架、粗機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)和精機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)，所述精機(jī)定子鐵芯和粗機(jī)定子鐵芯相互平行設(shè)置固定于定子機(jī)殼內(nèi)，精機(jī)定子鐵芯上繞有精機(jī)定子勵(lì)磁繞組和精機(jī)定子信號(hào)繞組；粗機(jī)定子鐵芯上繞有粗機(jī)定子激勵(lì)繞組和粗機(jī)定子信號(hào)繞組；精機(jī)定子勵(lì)磁繞組和精機(jī)定子信號(hào)繞組所在平面、粗機(jī)定子激勵(lì)繞組和粗機(jī)定子信號(hào)繞組所在平面均呈現(xiàn)正交狀態(tài)，勵(lì)磁磁路采用軸向磁路結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子的外表面與定子的內(nèi)表面之間設(shè)有均勻的氣隙。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)一、旋變的雙通道軸向磁阻式設(shè)計(jì)，可以提供高精度位置信號(hào)和絕對(duì)位置信號(hào)。二、勵(lì)磁繞組、信號(hào)繞組的正交設(shè)置可以盡量控制剩余電勢(shì)的恒定分量；三、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。


圖I是本發(fā)明雙通道軸向磁路磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)的截面示意 圖2是雙通道旋變系統(tǒng)軸向 圖3是雙通道旋變轉(zhuǎn)子平面展開示意 圖4是定子軸向剖面 圖5是定子勵(lì)磁繞組結(jié)構(gòu)示意 圖6是定子鐵芯和轉(zhuǎn)子鐵芯尺寸相互關(guān)系示意圖。
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6所示，本實(shí)施例所涉及的一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，包括定子I和轉(zhuǎn)子2，所述定子I包括定子機(jī)殼11、精機(jī)定子鐵芯12、精機(jī)定子勵(lì)磁繞組13、精機(jī)定子信號(hào)繞組14、粗機(jī)定子鐵芯15、粗機(jī)定子激勵(lì)繞組16和粗機(jī)定子信號(hào)繞組17 ;所述轉(zhuǎn)子2包括轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁支架21、粗機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)22和精機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)23，所述精機(jī)定子鐵芯12和粗機(jī)定子鐵芯15相互平行設(shè)置固定于定子機(jī)殼11內(nèi)，精機(jī)定子鐵芯12上繞有精機(jī)定子勵(lì)磁繞組13和精機(jī)定子信號(hào)繞組14 ;粗機(jī)定子鐵芯15上繞有粗機(jī)定子激勵(lì)繞組16和粗機(jī)定子信號(hào)繞組17 ;精機(jī)定子勵(lì)磁繞組13和精機(jī)定子信號(hào)繞組14所在平面、粗機(jī)定子激勵(lì)繞組16和粗機(jī)定子信號(hào)繞組17所在平面均呈現(xiàn)正交狀態(tài)，勵(lì)磁磁路采用軸向磁路結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子2的外表面與定子I的內(nèi)表面之間設(shè)有均勻的氣隙。如圖3所示，所述轉(zhuǎn)子2由五段組成，上中下三段即轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁支架21由非導(dǎo)磁性材料制成，中間兩段即粗機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)22和精機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)23均由導(dǎo)磁性材料構(gòu)成，導(dǎo)磁性材料輪廓沿轉(zhuǎn)子軸向隨轉(zhuǎn)子位置呈現(xiàn)波紋變化，非導(dǎo)磁材料作用為支撐導(dǎo)磁材料構(gòu)件。上段即精機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)23波紋狀波峰個(gè)數(shù)等于精機(jī)極對(duì)數(shù)Pl，下段即粗機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)22波紋狀波峰個(gè)數(shù)等于粗機(jī)極對(duì)數(shù)I。帶狀波紋形狀為優(yōu)化設(shè)計(jì)函數(shù)圖形。加工方式需要進(jìn)行三維立體成型加工。如圖I所示，還包括第一線圈A-X和第二線圈B-Y ;所述第一線圈A-X和第二線圈B-Y可以采用集中繞組或是短距雙層繞組。定子繞組AX、BY繞在每齒匝數(shù)相同。AX、BY分別為兩相信號(hào)繞組，它們與勵(lì)磁繞組為正交放置關(guān)系。如圖I和圖4所示，所述精機(jī)定子鐵芯12和粗機(jī)定子鐵芯15分別由三塊鐵芯組裝而成，所述的鐵芯軸向方向上Hl分為三段第一段H2、第二段H3和第三段H4 ;所述第一段H2和第二段H3的結(jié)構(gòu)完全相同，第一段H2和第二段H3的內(nèi)表面沿軸向開有多個(gè)通槽1-2，且相鄰兩個(gè)通槽1-2之間設(shè)有凸齒1-1，其內(nèi)表面沿圓周方向均勻排列有4PN個(gè)凸齒1_1，N的選擇可以是任意的，其具體選擇方案根據(jù)繞組工藝確定。在第一段H2和第二段H3上分別纏繞著所述正交信號(hào)繞組A相和B相的線圈，2PN個(gè)A相線圈構(gòu)成P對(duì)極結(jié)構(gòu)，N極下的N個(gè)線圈正向串聯(lián)，S極下的N個(gè)線圈正向串聯(lián)；第三段H4為環(huán)形硅鋼片疊成的鐵心，其與第一段H2和第二段H3的間隙中放置環(huán)形的所述勵(lì)磁繞組F1F2，與所述信號(hào)繞組構(gòu)成正交結(jié)構(gòu)，這樣做可以盡量大地削弱電勢(shì)波形中的恒定分量。如圖6所示，精機(jī)定子鐵芯12和粗機(jī)定子鐵芯15分別由d上、d中、d下三段組成。d上、d中、d下為三段鐵心厚度。d上、d下上纏繞兩相信號(hào)繞組，d中的空間內(nèi)放置環(huán)形激磁繞組。R為轉(zhuǎn)子半徑，P角為轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁斜環(huán)最大張角。轉(zhuǎn)子中間導(dǎo)磁材料的厚度與定子三段式定子結(jié)構(gòu)中長(zhǎng)度相等，即
權(quán)利要求
1.一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，包括定子和轉(zhuǎn)子，其特征在于，所述定子包括定子機(jī)殼、精機(jī)定子鐵芯、精機(jī)定子勵(lì)磁繞組、精機(jī)定子信號(hào)繞組、粗機(jī)定子鐵芯、粗機(jī)定子激勵(lì)繞組和粗機(jī)定子信號(hào)繞組；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁支架、粗機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)和精機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)，所述精機(jī)定子鐵芯和粗機(jī)定子鐵芯相互平行設(shè)置固定于定子機(jī)殼內(nèi)，精機(jī)定子鐵芯上繞有精機(jī)定子勵(lì)磁繞組和精機(jī)定子信號(hào)繞組；粗機(jī)定子鐵芯上繞有粗機(jī)定子激勵(lì)繞組和粗機(jī)定子信號(hào)繞組；精機(jī)定子勵(lì)磁繞組和精機(jī)定子信號(hào)繞組所在平面、粗機(jī)定子激勵(lì)繞組和粗機(jī)定子信號(hào)繞組所在平面均呈現(xiàn)正交狀態(tài)，勵(lì)磁磁路采用軸向磁路結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子的外表面與定子的內(nèi)表面之間設(shè)有均勻的氣隙。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸向磁路雙通道磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子由五段組成，上中下三段即轉(zhuǎn)子非導(dǎo)磁支架由非導(dǎo)磁性材料制成，中間兩段即粗機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)和精機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)均由導(dǎo)磁性材料構(gòu)成，導(dǎo)磁性材料輪廓沿轉(zhuǎn)子軸向隨轉(zhuǎn)子位置呈現(xiàn)波紋變化，上段即精機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)波紋狀波峰個(gè)數(shù)等于精機(jī)極對(duì)數(shù)P1，下段即粗機(jī)轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁波環(huán)波紋狀波峰個(gè)數(shù)等于粗機(jī)極對(duì)數(shù)I。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸向磁路雙通道磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，還包括第一線圈和第二線圈；所述第一線圈和第二線圈采用集中繞組或是短距雙層繞組。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的軸向磁路雙通道磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述精機(jī)定子鐵芯和粗機(jī)定子鐵芯分別由三塊鐵芯組裝而成，所述的鐵芯軸向方向上分為三段第一段、第二段和第三段；所述第一段和第二段的結(jié)構(gòu)完全相同，第一段和第二段的內(nèi)表面沿軸向開有多個(gè)通槽，且相鄰兩個(gè)通槽之間設(shè)有凸齒，其內(nèi)表面沿圓周方向均勻排列有4PN個(gè)凸齒，在第一段和第二段上分別纏繞著所述正交信號(hào)繞組A相和B相的線圈，2PN個(gè)A相線圈構(gòu)成P對(duì)極結(jié)構(gòu)，N極下的N個(gè)線圈正向串聯(lián)，S極下的N個(gè)線圈正向串聯(lián)；第三段為環(huán)形硅鋼片疊成的鐵心，其與第一段和第二段的間隙中放置環(huán)形的所述勵(lì)磁繞組，與所述信號(hào)繞組構(gòu)成正交結(jié)構(gòu)。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種雙通道軸向磁路磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，所述精機(jī)定子鐵芯上繞有精機(jī)定子勵(lì)磁繞組和精機(jī)定子信號(hào)繞組；粗機(jī)定子鐵芯上繞有粗機(jī)定子激勵(lì)繞組和粗機(jī)定子信號(hào)繞組；精機(jī)定子勵(lì)磁繞組和精機(jī)定子信號(hào)繞組所在平面、粗機(jī)定子激勵(lì)繞組和粗機(jī)定子信號(hào)繞組所在平面均呈現(xiàn)正交狀態(tài)，勵(lì)磁磁路采用軸向磁路結(jié)構(gòu)；轉(zhuǎn)子的外表面與定子的內(nèi)表面之間設(shè)有均勻的氣隙。本發(fā)明旋變的雙通道軸向磁阻式設(shè)計(jì)，可以提供高精度位置信號(hào)和絕對(duì)位置信號(hào)。勵(lì)磁繞組、信號(hào)繞組的正交設(shè)置可以盡量控制剩余電勢(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。
文檔編號(hào)H02K3/46GK102723185SQ20121018390
公開日2012年10月10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)明者劉承軍, 尚靜, 王昊, 鄒繼斌, 陸永平 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)