旋轉變壓器的制造方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及旋轉變壓器，其為旋轉角度傳感器的一種，更詳細地，涉及減少定子軸 的偏移或轉子軸的偏移引起的檢測角度誤差的旋轉變壓器。
【背景技術】
[0002] 旋轉變壓器是應用變壓器的原理將與物理上的旋轉角對應的模擬信號輸出的傳 感器，有代表性的是，具有在由磁性體構成的定子的內(nèi)側配置有由磁性體構成的轉子的構 成。作為這種現(xiàn)有的旋轉變壓器的一例，圖1中表示利用在定子的內(nèi)側設置的多個齒與轉 子之間的氣隙磁導的變化而輸出與轉子的物理上的旋轉角對應的模擬信號的、1相勵磁/2 相輸出的可變磁阻型旋轉變壓器100的概略構成圖。
[0003] 〈構造〉
[0004] 如圖1所示，示例的可變磁阻型旋轉變壓器100包含圓筒狀的定子10和柱狀的轉 子20。
[0005] 在圓筒狀的定子10的內(nèi)壁，多個齒11以等間隔排列成一周。在包含該排列的截 面區(qū)域，各齒11從定子10的內(nèi)壁突出，以通過多個齒11的朝向轉子20的端面11a構成假 想圓筒50的壁面。以下，將假想圓筒50的中心軸線稱為定子10的中心軸線12或僅稱為 中心軸線12。在圖1中，考慮易見性，僅對一部分齒和一部分端面標注了標記。在圖1所示 的例中，齒11的數(shù)為16個。
[0006] 在該例中，轉子20與軸（未圖示）連接，以旋轉軸線21為中心進行旋轉，所述軸 與電動機或發(fā)電機等旋轉機械中所含的部件的旋轉運動連動而進行旋轉。轉子20配置成： 在定子10的內(nèi)部空間且與齒11相對的位置，（1)與各齒11不接觸，且（2)轉子20的旋轉 軸線21與定子10的中心軸線12 -致。這樣，可變磁阻型旋轉變壓器100具有轉子20在 定子10的內(nèi)部空間可自由旋轉的構成。
[0007] 轉子20的外周形狀為如下的形狀，S卩：（1)轉子20旋轉時，各齒11和轉子20相 互不接觸，且（2)將可變磁阻型旋轉變壓器100的軸倍角設為叫時，轉子20的外周形狀是， 在轉子20外周的一周的范圍，對齒11與轉子20之間的氣隙導磁率賦予 ％周期的正弦波 狀或余弦波狀的變化。具體地，在轉子20的沿著旋轉軸線21的方向的任意位置的轉子20 的垂直截面中，出于便利上的考慮，若轉子20的旋轉軸線21利用通過特殊點（相當于直角 座標系中的原點）的圓座標系的向徑r，表示從旋轉軸線21到轉子20的外周上的任意點的 距離，利用偏角σ表示在圓座標系上被任意固定的半直線（始線）和向徑r所成的繞特殊 點的角度時，則按照式（1)賦予轉子20的外周形狀。其中，mx表示軸倍角（即，轉子的極對 數(shù)），r。表示基準半徑，δ。表示〇 = 3i/2mx[rad]中的假想圓筒50和轉子20的氣隙的寬 度，δi表示? = 〇[rad]的假想圓筒50和轉子20的氣隙的寬度，α= (δ。/δJ- 1 (其 中，〇<|α|<1)表示磁隙變化率。另外，基準半徑r。為規(guī)定轉子的外周的半徑，設定 為在一定程度上比S。八1 一 |α|大，通常設定為從轉子20的旋轉軸線21到齒11的端 面11a的距離（S卩，假想圓筒50的半徑）。圖1所示的轉子20為mx= 2時的轉子。
[0008]
[0009] 〈用于磁電路的線圈構成〉
[0010] 上勵磁線圈15按規(guī)定的匝數(shù)和繞向卷繞在各齒11上，這些勵磁線圈15串聯(lián)連 接。在由勵磁線圈15的串聯(lián)連接構成的電路部施加來自勵磁電源（未圖示）的交流電壓 。各齒11的勵磁線圈15的匝數(shù)和繞向是施加上述交流電壓Ve時可得到正弦波狀或余弦 波狀的勵磁磁通量分布那樣的匝數(shù)和繞向。另外，為了得到變形少的良好的勵磁磁通量分 布，優(yōu)選在相鄰的齒11使勵磁線圈15的繞向彼此相反。具體地，將勵磁線圈15形成的磁 通量分布中的極對數(shù)設為IV將勵磁線圈15各自的基準匝數(shù)設為TE_，將多個齒11中任意 決定的作為基準的齒11 (以下稱為基準齒11S)和任意的齒11所成的繞中心軸12的角度 (以下稱為機械角）設為ξ時，按照式（2)的TJ武予在與機械角ξ對應的齒11上卷繞的 勵磁線圈15的匝數(shù)和繞向。即，匝數(shù)為| ，就繞向而言，如果的極性為正，則為順時 針旋轉，如果?；的極性為負，則為逆時針旋轉。在此，"順時針旋轉"和"逆時針旋轉"分別 是例如從中心軸12觀察齒11時所確定的方向（以下同樣）。另外，基準齒11S的位置為機 械角ξ=〇[rad]。另外，將齒11的總數(shù)設為Ν時，me=N/2。在圖1中，考慮易見性，僅對 一部分勵磁線圈標注標記。
[0011] Te=TEnaxcos(meξ)…（2)
[0012] 另外，在齒11上卷繞有兩相的檢測用線圈。將一檢測用線圈稱為余弦相線圈17， 將另一檢測用線圈稱為正弦相線圈19。這些余弦相線圈17串聯(lián)連接，這些正弦相線圈19 也串聯(lián)連接。
[0013] 在各齒11上，基于各勵磁線圈15的極性，以"在由余弦相線圈17的串聯(lián)連接構成 的電路部，在定子10的內(nèi)周的一周（即，機械角從〇[rad]到2 31 [rad]的范圍）產(chǎn)生叫周 期的余弦波狀輸出電壓那樣的匝數(shù)和繞向"，卷繞有余弦相線圈17。具體地說，將卷繞在與 機械角ξ對應的齒11上的勵磁線圈15的匝數(shù)和繞向設為由式（2)表示的?；，將檢測用線 圈形成的磁通量分布中的極對數(shù)設為ms，將檢測用線圈各自的基準匝數(shù)設為Ts_時，按照 式（3)的T。賦予卷繞在與機械角ξ對應的齒11上的余弦相線圈17的匝數(shù)和繞向。即， 匝數(shù)為IΤ。|，就繞向而言，如果Τ。的極性為正，則為順時針旋轉，如果Τ。的極性為負，則 為逆時針旋轉。其中，以正確為期望的話，在與成為IΤ。| = 0時的機械角ξ對應的齒11 上未卷繞有余弦相線圈17。在圖1中，考慮容易見性，僅對一部分余弦相線圈標注標記。
[0014] Tc=TSnaxcos(msξ)…（3)
[0015] 另外，在各齒11上，基于各勵磁線圈15的極性，以"在由正弦相線圈19的串聯(lián)連 接構成的電路部，在定子10的內(nèi)周的一周（即，機械角從〇 [rad]到2π[rad]的范圍）產(chǎn)生 mx周期的正弦波狀輸出電壓那樣的匝數(shù)和繞向"，卷繞有正弦相線圈19。具體地說，將卷繞 在與機械角ξ對應的齒11上的勵磁線圈15的匝數(shù)和繞向設為由式（2)表示的?；，將檢測 用線圈形成的磁通量分布中的極對數(shù)設為ms，將檢測用線圈各自的基準匝數(shù)設為Ts_時， 按照式（4)的TJ武予卷繞在與機械角ξ對應的齒11上的正弦相線圈19的匝數(shù)和繞向。 即，匝數(shù)為ITs |，就繞向而言，如果Ts的極性為正，則為順時針旋轉，如果Ts的極性為負， 則為逆時針旋轉。其中，以正確為期望，在與成為ItsI=ο時的機械角ξ對應的齒11上 未卷繞有正弦相線圈19。在圖1中，考慮易見性，僅對一部分正弦相線圈標注標記。
[0016]Ts=TSnaxsin(msξ)…（4)
[0017] 另外，在可變磁阻型旋轉變壓器100中，轉子20不具備線圈。
[0018] 在上述構成中，轉子20在通過流過勵磁線圈15的交流電流而感應的變動磁場中 旋轉時，在由余弦相線圈17構成的電路部產(chǎn)生具有對應于轉子20的旋轉角的電壓振幅的 余弦相的輸出電壓Vras，在由正弦相線圈19構成的電路部產(chǎn)生具有對應于轉子20的旋轉角 的電壓振幅的正弦相的輸出電壓Vsin，因此，由這兩相的輸出電壓能夠檢測轉子20的旋轉 角。
[0019] 這種旋轉變壓器例如在專利文獻1 (特開2013 - 53890號公報）及專利文獻2 (特 開平10 - 239010號公報）中公開。
[0020] 在上述構成中，轉子20的旋轉軸線21和定子10的中心軸線12的不一致（參照 圖2)會影響到齒11與轉子20之間的氣隙。其結果是，齒11與轉子20之間的氣隙導磁率 的變化不是理想的正弦波形或余弦波形。氣隙導磁率的變化體現(xiàn)在兩相輸出電壓各自的電 壓振幅上，故而氣隙導磁率的變化的紊亂與旋轉角的檢測角度誤差直接相關。即，轉子20 的旋轉軸線21和定子10的中心軸線12的不一致會使旋轉角的檢測精度變差。
[0021] 在此，以可變磁阻型旋轉變壓器為例進行了說明，但在無刷旋轉變壓器等一般的 旋轉變壓器的構成中也會產(chǎn)生同樣的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0022] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種旋轉變壓器，降低轉子的旋轉軸線與定子的中 心軸線的不一致即定子軸的偏移或轉子軸的偏移引起的檢測角度誤差。
[0023] 本發(fā)明的旋轉變壓器，其為1相勵磁/2相輸出的旋轉變壓器，其中，
[0024] 將齒的總數(shù)設為