專利名稱：磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種旋轉(zhuǎn)變壓器，尤其涉及一種磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器。
背景技術(shù)：
用于測角的傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)變壓器，其激磁繞組，輸出繞組分別設(shè)置在轉(zhuǎn)子和定子上，它是一種有刷(有觸點(diǎn))結(jié)構(gòu)，若要實(shí)現(xiàn)無刷化，需要加一個(gè)環(huán)形耦合變壓器(簡稱“環(huán)變”)，這樣一來，使旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)復(fù)雜化；并且這種無刷旋轉(zhuǎn)變壓器其極對數(shù)，大多數(shù)以一對極為主。若要用到2-12對極，這種旋轉(zhuǎn)變壓，設(shè)計(jì)和制造難度極大，幾乎是不可能，而現(xiàn)有的另一種所謂“游標(biāo)式旋轉(zhuǎn)變壓器”，激磁繞組輸出繞組都在定子上，實(shí)現(xiàn)了無刷化，但這種游標(biāo)式旋轉(zhuǎn)變壓器極對數(shù)P很多，最少的極對也大都在16對極以上，并且要采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的正弦繞組，制造難度大。這二類旋轉(zhuǎn)變壓器在用于極對數(shù)較少的多極角度測量時(shí)，特別在用于極對數(shù)為2-12對極的永磁交流伺服電動(dòng)機(jī)上作為轉(zhuǎn)子位置傳感器，都不是理想元件。

實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)有的用于測角的旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不適用于極對數(shù)在2-12對極的多極角度測量問題，本實(shí)用新型提供了一種基于磁阻變化原理的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，用于多極角度測量或多極角度位置傳感器。本實(shí)用新型的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，包括轉(zhuǎn)子、定子，所述轉(zhuǎn)子的外圓表面和定子的內(nèi)圓表面之間設(shè)有氣隙，其特征是，還包括繞于所述定子上的激磁繞組、正弦繞組和余弦繞組。這些繞組均布繞在定子的齒上，并容納于齒與齒之間的槽內(nèi)，轉(zhuǎn)子上沒有繞組，定子上的繞組包括勵(lì)磁繞組、正弦繞組和余弦繞組。激磁繞組在定子上的布置為正反相間串聯(lián)而成。正弦繞組和余弦繞組輸出電動(dòng)勢的幅值按正余弦規(guī)律變化。轉(zhuǎn)子、定子可用傳統(tǒng)電 機(jī)所用的硅鋼片沖壓后疊壓而成。定子內(nèi)圓上間隔地開有多個(gè)齒和槽。轉(zhuǎn)子外圓均勻設(shè)計(jì)有P個(gè)波峰和P個(gè)波谷，波峰和波谷之間設(shè)計(jì)成相互圓滑連接，組成轉(zhuǎn)子波浪形外圓表面。P為磁阻式多級旋轉(zhuǎn)變壓器的極對數(shù)，其取值范圍為P=2-12。本實(shí)用新型磁阻式多級旋轉(zhuǎn)變壓器激磁繞組按規(guī)定的恒壓交流電激磁時(shí)，通過電磁感應(yīng)原理，正弦繞組和余弦繞組分別輸出感應(yīng)電動(dòng)勢，其幅值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角作P次正弦和余弦變化。本實(shí)用新型的磁阻式多級旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)簡單，其激磁繞組、輸出電壓的正弦繞組和余弦繞組都設(shè)置在定子上，轉(zhuǎn)子上沒有繞組。激磁電壓和輸出電壓之間的電壓轉(zhuǎn)換無需通過電刷或環(huán)變來完成，因此實(shí)現(xiàn)了無刷化(或叫無接觸化)，從根本消除了由于觸點(diǎn)存在，給運(yùn)行帶來的諸多電磁干擾和運(yùn)行壽命問題。所述轉(zhuǎn)子的外圓表面上波峰頂部與定子內(nèi)圓表面之間的間隙δ min為
O.36-1. 2mm。所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子的外圓表面上的波谷底部之間的間隙介于
3.2+ δ min與3. 5+ δ min之間。所述定子外圓直徑為151mm。[0009]所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子的外圓表面上的波峰頂部之間的間隙δπ η*1_，所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子外圓表面上的波谷底部之間的間隙介于4. 2-4. 5_。所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子外圓表面上的波谷底部之間的間隙為O. 92+δ min。所述定子外圓直徑為37mm。所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子的外圓表面上的波峰頂部之間的間隙δη η*
O.36mm,所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子外圓表面上的波谷底部之間的間隙為1. 28mm。本實(shí)用新型的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器具有以下特點(diǎn)1、轉(zhuǎn)子的外圓表面形狀，按含有正弦化特征設(shè)計(jì)成波浪形。2、定子的內(nèi)圓齒上激磁繞組正反相間串聯(lián)而成，當(dāng)激磁繞組通以恒壓正弦交流電時(shí)，其激磁電流大小與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角無關(guān)，所以其輸入阻抗是一個(gè)恒值。正弦繞組和余弦繞組的輸出電動(dòng)勢Es、Ec可以分別表不為Es=EmSinP α ；Ec=EmCosP α ；
其中，α 一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角；Ρ—轉(zhuǎn)子極對數(shù)；Em—為輸出繞組輸出電動(dòng)勢的幅值。從上述公式看出，正弦繞組和余弦繞組輸出電動(dòng)勢的幅值將分別隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角作P次正弦和P次余弦變化的電壓，從而實(shí)現(xiàn)了輸出繞組具有兩相多極旋轉(zhuǎn)變壓器的功能。本實(shí)用新型所達(dá)到的有益效果本實(shí)用新型的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，結(jié)構(gòu)相當(dāng)簡單，制造時(shí)激磁繞組、正弦繞組、余弦繞組可用專門的繞線機(jī)，一次性的直接繞在定子鐵心上，即以機(jī)械化代替了人工下線操作。轉(zhuǎn)子沖片、定子沖片可用高速沖床沖制，然后疊壓成轉(zhuǎn)子和定子，且定子內(nèi)圓和轉(zhuǎn)子外圓無需磨加工，就能保證氣隙尺寸和定子內(nèi)圓與轉(zhuǎn)子外圓的同軸度，所以生產(chǎn)時(shí)機(jī)械化程度相當(dāng)高，從而也就大大降低了生產(chǎn)成本。這是本實(shí)用新型的磁阻式多級旋轉(zhuǎn)變壓器設(shè)計(jì)的突出之處。正弦繞組和余弦繞組輸出電動(dòng)勢的幅值將分別隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角作P次正弦和P次余弦變化的電壓，從而實(shí)現(xiàn)了輸出繞組具有兩相多極旋轉(zhuǎn)變壓器的功能。本實(shí)用新型主要用于電動(dòng)汽車上作為動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)(永磁交流伺服電動(dòng)機(jī))有多種極對數(shù)(2-12對極)要求的轉(zhuǎn)子位置檢測傳感器。

圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的局部放大圖；圖3為定子齒上繞組繞線位置示意圖；圖中，轉(zhuǎn)子1、定子2、齒2a、槽2b、氣隙3、激磁繞組4、正弦繞組5、余弦繞組6。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步描述。以下實(shí)施例僅用于更加清楚地說明本實(shí)用新型的技術(shù)方案，而不能以此來限制本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。實(shí)施例1如圖1和圖2所示，本實(shí)用新型磁阻式多級旋轉(zhuǎn)變壓器包括轉(zhuǎn)子1、定子2、激磁繞組4、正弦繞組5、余弦繞組6。轉(zhuǎn)子I和定子2均由多片高導(dǎo)磁的硅鋼片疊壓而成。定子2的內(nèi)圓表面和轉(zhuǎn)子I的外圓表面之間均勻設(shè)置有氣隙3 (—般為O. 3-1. 2mm)0轉(zhuǎn)子I的外圓表面均勻設(shè)置有P個(gè)波峰和波谷。波峰和波谷相互圓滑連接成轉(zhuǎn)子I的波浪形外圓表面，P為該磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的極對數(shù)。定子內(nèi)圓表面沿軸向開有齒2a和槽2b，在槽2b的空間中、圍繞齒2a繞有激磁繞組4、正弦繞組5和余弦繞組6。其中，每個(gè)齒2a上沿齒的高度方向，靠鐵心表面均勻地都繞有正反相間串聯(lián)成為第一層的激磁繞組4，在第一層的激磁繞組4之上，繞有輸出電動(dòng)勢的幅值按正弦規(guī)律分布的第二層的正弦繞組5，在第二層的正弦繞組5之上，繞有輸出電動(dòng)勢的幅值按正余弦規(guī)律分布的第三層的余弦繞組6，并且第二層的正弦繞組5和第三層的余弦繞組6中，雙方各有一半繞組進(jìn)行互換層次，即正弦繞組5有一半繞組繞在第三層上，余弦繞組6有一半在繞組繞在第二層上，這種為提升輸出繞組電氣性的繞組“換位”是本實(shí)用新型的特征，如圖3所示。為便于區(qū)分各端子，可以采用不同顏色的端子，激磁繞組4引出端子為R1 (紅色)、R2 (黑色)，正弦繞組引出端子為S2 (黃色)、S4 (綠色)，余弦繞組引出線端子為S1 (藍(lán)色)、S3 (白色)；上述引出線端子Rp R2，連接恒壓交流電源，引出端子S2、S4、S1^S3分別為正弦繞組和余弦繞組輸出。本實(shí)施例中定子2外圓直徑為151mm,定子內(nèi)圓表面沿軸向開有20個(gè)齒2a和槽2b (一般為偶數(shù)個(gè)齒和槽，例如為10、14、20或30等)。轉(zhuǎn)子I的外表面上，波峰頂部與定子2內(nèi)圓表面之間的間隙δ min為O. 36-1. 2mm,定子2內(nèi)圓表面與轉(zhuǎn)子I的外圓表面上波谷底部之間的間隙為3. 5+ δ min。實(shí)施例2本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處是正弦繞組5和余弦繞組6匝數(shù)不同；定子2內(nèi)圓尺寸和轉(zhuǎn)子I外 圓尺寸不同，定子2內(nèi)圓表面與轉(zhuǎn)子I的外圓表面上波谷底部之間的間隙為3. 2+ δ min，其他組成和連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。實(shí)施例3本實(shí)施例與實(shí)施例1的不同之處是定子2外圓直徑為37mm，定子槽數(shù)為10 ;正弦繞組5和余弦繞組6匝數(shù)不同；定子2內(nèi)圓表面與轉(zhuǎn)子I的外圓表面上波谷底部之間的間隙為O. 92+ δ min，其他組成和連接關(guān)系與實(shí)施例1相同。以上所述僅是本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型技術(shù)原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和變形，這些改進(jìn)和變形也應(yīng)視為本實(shí)用新型的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求1.一種磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，包括轉(zhuǎn)子、定子，所述轉(zhuǎn)子的外圓表面和定子的內(nèi)圓表面之間設(shè)有氣隙，其特征是，還包括繞于所述定子上的激磁繞組、正弦繞組和余弦繞組； 所述定子的內(nèi)圓表面間隔地開有齒和槽，在每個(gè)齒上均勻地繞有正反相間串聯(lián)而成的第一層激磁繞組，在第一層激磁繞組之上繞有第二層正弦繞組，在第二層正弦繞組之上繞有第三層余弦繞組；并且，第二層的正弦繞組和第三層的余弦繞組各有一半繞組進(jìn)行互換層次，即正弦繞組有一半繞組繞在第三層上，余弦繞組有一半繞組繞在第二層上。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的外圓表面均勻設(shè)置有P個(gè)波峰和P個(gè)波谷，所述波峰和波谷相互圓滑連接成轉(zhuǎn)子的波浪形外表面。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，P為磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的極對數(shù)，其取值范圍為P=2-12。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述轉(zhuǎn)子的外圓表面上波峰頂部與定子內(nèi)圓表面之間的間隙δ min為O. 36-1. 2mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子的外圓表面上的波谷底部之間的間隙介于3. 2+ δ min與3. 5+ δ min之間。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述定子外圓直徑為151 mm η
7.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子的外圓表面上的波峰頂部之間的間隙Smin為1_，所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子外圓表面上的波谷底部之間的間隙介于4. 2-4. 5mm。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子外圓表面上的波谷底部之間的間隙為O. 92+ δ min。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述定子外圓直徑為37mm。
10.根據(jù)權(quán)利要求2或4所述的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于，所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子的外圓表面上的波峰頂部之間的間隙Smin為O. 36mm,所述定子內(nèi)圓表面與所述轉(zhuǎn)子外圓表面上的波谷底部之間的間隙為1. 28mm。
專利摘要本實(shí)用新型公開了一種磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，包括轉(zhuǎn)子、定子，還包括繞于定子上的激磁繞組、正弦繞組和余弦繞組；定子的內(nèi)圓表面間隔地開有齒和槽，在每個(gè)齒上均勻地繞有串聯(lián)的第一層激磁繞組，在第一層激磁繞組之上繞有第二層正弦繞組，在第二層正弦繞組之上繞有第三層余弦繞組；并且，第二層的正弦繞組和第三層的余弦繞組各有一半繞組進(jìn)行互換層次。本實(shí)用新型的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，結(jié)構(gòu)簡單，各繞組可用專門的繞線機(jī)一次性的繞在定子上；轉(zhuǎn)子、定子可由沖床沖制的沖片疊壓而成，生產(chǎn)機(jī)械化程度較高，大大降低了生產(chǎn)成本。正弦繞組和余弦繞組輸出電動(dòng)勢的幅值分別隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角作P次正余弦變化，從而實(shí)現(xiàn)了輸出繞組具有兩相多極旋轉(zhuǎn)變壓器的功能。
文檔編號H02K1/22GK202905443SQ201220489679
公開日2013年4月24日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者胡崗, 姜全榮, 何平 申請人:蘇州和鑫電氣股份有限公司