專利名稱：共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，屬于旋轉(zhuǎn)變壓器技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多極旋轉(zhuǎn)變壓器作為高精度位置測試元件，其磁路結(jié)構(gòu)的互補(bǔ)性可以抵消偏心等引起的測量誤差。現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器有接觸式旋轉(zhuǎn)變壓器、帶耦合變壓器的旋轉(zhuǎn)變壓器、游標(biāo)式旋轉(zhuǎn)變壓器等幾種，盡管逐漸地實(shí)現(xiàn)了無刷化，但結(jié)構(gòu)仍比較復(fù)雜，誤差較大，不利于高精度測量?，F(xiàn)有的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器采用徑向磁路變磁阻結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的原理是通過改變氣隙長度的大小來改變輸出信號的電勢幅值。當(dāng)氣隙較大時，旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入阻抗與輸出阻抗會減小，不僅影響測量的精度，而且會導(dǎo)致負(fù)載性能的下降。同時當(dāng)極對數(shù)增加·到一定數(shù)值時，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)明的目的是為解決現(xiàn)有的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器采用徑向磁路變磁阻結(jié)構(gòu)，當(dāng)氣隙較大時，旋轉(zhuǎn)變壓器的輸入阻抗與輸出阻抗會減小，不僅影響測量的精度，而且會導(dǎo)致負(fù)載性能的下降的問題，進(jìn)而提供一種共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(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
一種共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，包括轉(zhuǎn)子、定子、勵磁繞組和信號繞組，所述定子與轉(zhuǎn)子之間具有氣隙結(jié)構(gòu)；
所述轉(zhuǎn)子由導(dǎo)磁材料與非導(dǎo)磁材料構(gòu)成，非導(dǎo)磁材料位于導(dǎo)磁材料的兩側(cè)，轉(zhuǎn)子呈圓筒形，導(dǎo)磁材料為一條波浪狀的導(dǎo)磁帶，沿轉(zhuǎn)子圓周方向分布；
所述定子內(nèi)側(cè)沿軸向開有4NP個齒槽，沿圓周方向開有一個通槽，且齒槽與通槽的內(nèi)徑相等，在定子內(nèi)側(cè)形成了 4NP對相同的上齒與下齒；
所述勵磁繞組設(shè)置于定子的通槽中，沿圓周方向分布，信號繞組分為精機(jī)信號繞組與粗機(jī)信號繞組，精機(jī)信號繞組是按次序?qū)⒍ㄗ由厦肯噜彽腘個上齒與所對應(yīng)的N個下齒作為一組繞組齒，共有4P組繞組齒，精機(jī)信號繞組一和精機(jī)信號繞組二分別間隔地纏繞在4P組繞組齒上，粗機(jī)信號繞組是按次序?qū)⒍ㄗ由厦肯噜彽腘P個上齒與所對應(yīng)的NP個下齒作為一組繞組齒，共有4組繞組齒，粗機(jī)信號繞組一和粗機(jī)信號繞組二分別間隔地纏繞在4組繞組齒上，所述精機(jī)信號繞組設(shè)置于勵磁繞組與粗機(jī)信號繞組之間。本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器采用軸向磁路結(jié)構(gòu)，可以減小旋變直徑。因其位置測試精度高、抗振動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。同時可以提供系統(tǒng)絕對位置。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，不僅具有極強(qiáng)的抗震能力，而且使得電勢恒定分量減小，進(jìn)而最大限度地消除由安裝偏心等帶來的誤差?？蓱?yīng)用于電動汽車、航空及航天等多種領(lǐng)域。


圖I為本發(fā)明共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(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為本發(fā)明的軸向示意 圖5為本發(fā)明的勵磁繞組結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(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)施例所涉及的一種共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，包括 轉(zhuǎn)子I、定子2、勵磁繞組8和信號繞組，所述定子2與轉(zhuǎn)子I之間具有氣隙3結(jié)構(gòu)；
所述轉(zhuǎn)子I由導(dǎo)磁材料1-1與非導(dǎo)磁材料1-2構(gòu)成，非導(dǎo)磁材料1-2位于導(dǎo)磁材料1-1的兩側(cè)，轉(zhuǎn)子I呈圓筒形，導(dǎo)磁材料1-1為一條波浪狀的導(dǎo)磁帶，沿轉(zhuǎn)子I圓周方向分布；所述定子2內(nèi)側(cè)沿軸向開有4NP個齒槽2-2，沿圓周方向開有一個通槽2-4，且齒槽2_2與通槽2-4的內(nèi)徑相等，在定子2內(nèi)側(cè)形成了 4NP對相同的上齒2-1與下齒2_3 ；
所述勵磁繞組8設(shè)置于定子2的通槽2-4中，沿圓周方向分布，信號繞組分為精機(jī)信號繞組與粗機(jī)信號繞組，精機(jī)信號繞組是按次序?qū)⒍ㄗ?上每相鄰的N個上齒2-1與所對應(yīng)的N個下齒2-3作為一組繞組齒，共有4P組繞組齒，精機(jī)信號繞組一 4和精機(jī)信號繞組二 5分別間隔地纏繞在4P組繞組齒上，粗機(jī)信號繞組是按次序?qū)⒍ㄗ?上每相鄰的NP個上齒2-1與所對應(yīng)的NP個下齒2-3作為一組繞組齒，共有4組繞組齒，粗機(jī)信號繞組一 7和粗機(jī)信號繞組二 6分別間隔地纏繞在4組繞組齒上，所述精機(jī)信號繞組設(shè)置于勵磁繞組8與粗機(jī)信號繞組之間。所述轉(zhuǎn)子I導(dǎo)磁材料1-1的厚度與所對應(yīng)的定子2中的齒槽2-2、上齒2_1與下齒2-3的長度相等。所述定子2與轉(zhuǎn)子I之間的氣隙3分布均勻。所述設(shè)置在繞組齒上的精機(jī)信號繞組，按同極同相的方式纏繞，且同相同極的信號繞組正向串聯(lián)，同相異極的信號繞組反向串聯(lián)，粗機(jī)信號繞組的纏繞方式與精機(jī)信號繞組相同。所述纏繞于每對上齒2-1與下齒2-3上的粗機(jī)信號繞組一 7和粗機(jī)信號繞組二 6的匝數(shù)相等，精機(jī)信號繞組一 4和精機(jī)信號繞組二 5的匝數(shù)相等。所述勵磁繞組8為集中式繞組，其安放位置平面與定子2上的信號繞組平面相互垂直。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)計的多極帶狀波紋型的導(dǎo)磁鐵心，所形成的導(dǎo)磁材料1-1波紋型結(jié)構(gòu)由兩種不同頻率的正弦函數(shù)合成而來，分布于轉(zhuǎn)子I的中部。所述定子2為環(huán)形硅鋼片疊壓成的鐵心。工作原理
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1-1同定子2的上齒2-1與下齒2-3之間相對位置的變化。轉(zhuǎn)子I與定子2的耦合面積是轉(zhuǎn)子I同時與所有上齒2-1與下齒2-3的耦合面積之和，可以表示為
權(quán)利要求
1.共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，包括轉(zhuǎn)子(I)、定子(2)、勵磁繞組(8)和信號繞組，所述定子(2)與轉(zhuǎn)子(I)之間具有氣隙(3)結(jié)構(gòu)； 所述轉(zhuǎn)子(I)由導(dǎo)磁材料(1-1)與非導(dǎo)磁材料(1-2)構(gòu)成,非導(dǎo)磁材料(1-2)位于導(dǎo)磁材料(1-1)的兩側(cè)，轉(zhuǎn)子(I)呈圓筒形，導(dǎo)磁材料(1-1)為一條波浪狀的導(dǎo)磁帶，沿轉(zhuǎn)子(I)圓周方向分布； 所述定子(2)內(nèi)側(cè)沿軸向開有4NP個齒槽(2-2)，沿圓周方向開有一個通槽(2-4)，且齒槽(2-2)與通槽(2-4)的內(nèi)徑相等，在定子(2)內(nèi)側(cè)形成了 4NP對相同的上齒(2-1)與下齒(2-3)； 所述勵磁繞組(8)設(shè)置于定子(2)的通槽(2-4)中，沿圓周方向分布，信號繞組分為精機(jī)信號繞組與粗機(jī)信號繞組，精機(jī)信號繞組是按次序?qū)⒍ㄗ?2 )上每相鄰的N個上齒(2-1)與所對應(yīng)的N個下齒(2-3)作為一組繞組齒，共有4P組繞組齒，精機(jī)信號繞組一(4)和精機(jī)信號繞組二(5)分別間隔地纏繞在4P組繞組齒上，粗機(jī)信號繞組是按次序?qū)⒍ㄗ?2)上每相鄰的NP個上齒(2-1)與所對應(yīng)的NP個下齒(2-3)作為一組繞組齒，共有4組繞組齒，粗機(jī)信號繞組一(7)和粗機(jī)信號繞組二(6)分別間隔地纏繞在4組繞組齒上，所述精機(jī)信號繞組設(shè)置于勵磁繞組(8 )與粗機(jī)信號繞組之間。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(1)導(dǎo)磁材料(I-1)的厚度與所對應(yīng)的定子(2 )中的齒槽(2-2 )、上齒(2-1)與下齒(2-3 )的長度相等。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述定子(2 )與轉(zhuǎn)子(I)之間的氣隙(3 )分布均勻。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述設(shè)置在繞組齒上的精機(jī)信號繞組，按同極同相的方式纏繞，且同相同極的信號繞組正向串聯(lián)，同相異極的信號繞組反向串聯(lián)，粗機(jī)信號繞組的纏繞方式與精機(jī)信號繞組相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述纏繞于每對上齒(2-1)與下齒(2-3)上的粗機(jī)信號繞組一(7)和粗機(jī)信號繞組二(6)的匝數(shù)相等，精機(jī)信號繞組一(4)和精機(jī)信號繞組二(5)的匝數(shù)相等。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或4所述的共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述勵磁繞組(8)為集中式繞組，其安放位置平面與定子(2)上的信號繞組平面相互垂直。
7.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，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)計的多極帶狀波紋型的導(dǎo)磁鐵心，所形成的導(dǎo)磁材料(1-1)波紋型結(jié)構(gòu)由兩種不同頻率的正弦函數(shù)合成而來，分布于轉(zhuǎn)子(I)的中部。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述定子(2)為環(huán)形硅鋼片疊壓成的鐵心。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種共勵磁粗精耦合磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器，屬于旋轉(zhuǎn)變壓器技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明由一套勵磁繞組，共用同一磁路，產(chǎn)生粗精兩組正余弦位置信號。定子粗機(jī)為多極繞組，精機(jī)為一對極繞組。既可以提供一對極絕對位置信號，也可以提供精度高的多極位置信號。本發(fā)明采用軸向磁路磁阻式旋變結(jié)構(gòu)?？梢愿鶕?jù)需要自由調(diào)整體積以及直徑的大小。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)緊湊、簡單，不僅具有極強(qiáng)的抗震能力，而且使得電勢恒定分量減小，進(jìn)而最大限度地消除由安裝偏心等帶來的誤差?？蓱?yīng)用于電動汽車、航空及航天等多種領(lǐng)域。
文檔編號H02K1/02GK102842412SQ201210264870
公開日2012年12月26日 申請日期2012年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月30日
發(fā)明者尚靜, 王昊, 劉承軍, 江善林, 趙猛 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)