專利名稱：一種雙余度雙通道無接觸旋轉(zhuǎn)變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無接觸旋轉(zhuǎn)變壓器，特別涉及一種雙余度雙通道無接觸旋轉(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)過程中，其輸入繞組與輸出繞組由于相對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系統(tǒng)的產(chǎn)品精度要求，開始人們采用機(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的誤差極難低于2～3角分，系統(tǒng)精度無法進(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)變壓器是在一對極旋轉(zhuǎn)變壓器等的原理結(jié)構(gòu)上發(fā)展起來的，隨著極對數(shù)的增加，產(chǎn)品精度可從角分級提高到角秒級。伴隨著武器裝備精度要求的提高和新型武器裝備的開發(fā)，具有高精度特征的雙通道多極旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用越來越廣泛。上世紀(jì)70～80年代，工業(yè)發(fā)達(dá)國家就非常重視這類電機(jī)的開發(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)的國家標(biāo)準(zhǔn)和國家軍用標(biāo)準(zhǔn)。
上世紀(jì)60～70年代國外已進(jìn)行旋轉(zhuǎn)變壓器無刷化技術(shù)方案的研究，80～90年代無刷化技術(shù)已趨于成熟，并有系列產(chǎn)品生產(chǎn)。我國也逐漸形成了自己的系列產(chǎn)品。無論國內(nèi)還是國外，無接觸旋轉(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以下的單對極或兩對極產(chǎn)品。上世紀(jì)90年代末，大機(jī)座號的單對極無接觸旋轉(zhuǎn)變壓器和雙通道無接觸旋轉(zhuǎn)變壓器需求不斷增多，國內(nèi)開始研制，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。對于復(fù)雜的、有高可靠和長壽命要求的大、中型設(shè)備和無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)。
對于大機(jī)座號高頻高精度雙余度雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器國內(nèi)基本上沒有研究，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，特別是針對高頻后旋轉(zhuǎn)變壓器粗、精機(jī)之間及和無接觸部分環(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、長壽命的雙余度雙通道無接觸旋轉(zhuǎn)變壓器。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括一對極旋轉(zhuǎn)變壓器和一多對極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特點(diǎn)是，所說的環(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)的測角精度，延長系統(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)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。
參見圖1，本發(fā)明包括一對極旋轉(zhuǎn)變壓器和一對多極旋轉(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，大小與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角α無關(guān)。此感應(yīng)電勢施加到旋轉(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)生單對極和p(精機(jī)極對數(shù))對極的磁場，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)極對數(shù)。
參見圖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)見圖2，無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，一套作為勵磁繞組，一套繞組短路作為補(bǔ)償繞組，對提高精度有好處。
權(quán)利要求
1.一種雙余度雙通道無接觸旋轉(zhuǎn)變壓器，包括一對極旋轉(zhuǎn)變壓器和一多對極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所說的環(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接觸旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所說的第一環(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接觸旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所說的環(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接觸旋轉(zhuǎn)變壓器，包括兩個的環(huán)形變壓器和旋轉(zhuǎn)變壓器，兩個環(huán)形變壓器參數(shù)完全相同，兩個的旋轉(zhuǎn)變壓器分別為單對極的粗機(jī)旋轉(zhuǎn)變壓器和多對極的精機(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)明將單對極旋轉(zhuǎn)變壓器和多對極旋轉(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)的測角精度，延長系統(tǒng)的工作壽命。
文檔編號H01F38/00GK101064214SQ20071001755
公開日2007年10月31日 申請日期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 申請人:西安微電機(jī)研究所