專利名稱：磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器。
背景技術(shù)：
用于測(cè)角的傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)變壓器，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，需要加一個(gè)耦合變壓器，使結(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)變壓器的極對(duì)數(shù)P很多(例如P為32以上)，并且要采用結(jié)構(gòu)復(fù)雜的正弦繞組。這二類旋轉(zhuǎn)變壓器在用于極對(duì)數(shù)較少的多極角度測(cè)量時(shí)，特別是在用于無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器時(shí)，都不是理想的元件。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有的用于測(cè)角的旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、且不適用于極對(duì)數(shù)較少的多極角度測(cè)量的問題，本發(fā)明提供了一種基于磁阻原理和線圈補(bǔ)償原理的磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，它用于角度測(cè)量或角度傳感。
旋轉(zhuǎn)變壓器包括轉(zhuǎn)子2和定子1，所述轉(zhuǎn)子2的外圓表面和定子1的內(nèi)圓表面之間設(shè)有氣隙3；所述旋轉(zhuǎn)變壓器還包括第一線圈4-1、第二線圈5-1和第三線圈6-1；所述轉(zhuǎn)子2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構(gòu)成轉(zhuǎn)子2的波浪形外圓表面，其中，P為該旋轉(zhuǎn)變壓器的極對(duì)數(shù)；所述定子1的內(nèi)圓表面沿軸向開有多個(gè)通槽1-2，所述相鄰兩個(gè)通槽1-2之間有凸齒1-1，所述定子1的內(nèi)圓表面沿圓周方向均勻排列有4P個(gè)凸齒1-1，所述4P個(gè)凸齒1-1依次排序分為2P個(gè)奇數(shù)凸齒1-1-1和2P個(gè)偶數(shù)凸齒1-1-2；每個(gè)凸齒1-1的根部都纏繞有第一線圈4-1，所述第一線圈4-1依次正反相間串聯(lián)構(gòu)成激磁繞組4；所述奇數(shù)凸齒1-1-1的頂部都纏繞有第二線圈5-1，所述第二線圈5-1依次正反相間串聯(lián)構(gòu)成正弦繞組5；所述偶數(shù)凸齒1-1-2的頂部都纏繞有第三線圈6-1，所述第三線圈6-1依次正反相間串聯(lián)構(gòu)成余弦繞組6。
本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)變壓器具有以下兩個(gè)特點(diǎn)一、轉(zhuǎn)子的外圓表面為按正弦化設(shè)計(jì)的波浪形，于是轉(zhuǎn)子氣隙磁導(dǎo)可表示G(a)＝G0+G1cosPθ，式中，G0為平均磁導(dǎo)，G1為基波磁導(dǎo)幅值，P為極對(duì)數(shù)，θ為轉(zhuǎn)子圓周切向坐標(biāo)；二、激磁繞組、正弦繞組和余弦繞組為正反相間串聯(lián)的布局。根據(jù)激磁繞組的正反串聯(lián)布局，當(dāng)激磁繞組通以恒壓正弦交流電時(shí)，其齒氣隙脈振磁通可以表示為φi=φ0+(-1)(i+1)φ1cos[(i-1)π2+Pa],]]>式中，φ0為磁通平均分量，φ1為磁通基波分量，i為定子齒序號(hào)，i＝1～4P；a為轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角。
因此激磁繞組的磁鏈可以表示為ψf=Σi=14PWf(-1)(i+1)φi=4PWfφ0,]]>式中，Wf為第一線圈4-1的匝數(shù)。
從上式可以看出，激磁繞組的磁鏈與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角無關(guān)，所以輸入阻抗是一個(gè)常值。同上根據(jù)余弦繞組的正反串聯(lián)布局，余弦繞組的磁鏈可表示為ψf=Σi=1.3.54P-1W(-1)(i-12)φi=2PWφ1cosPa]]>式中，W為第三線圈6-1的匝數(shù)。于是，余弦繞組輸出的電動(dòng)勢(shì)可以表示為Ec＝EmcosPa，式中，Em為電動(dòng)勢(shì)幅值。同樣，可以求出正弦繞組的電動(dòng)勢(shì)為Es＝EmsinPa。
從上述公式可以看出，余弦繞組和正弦繞組將分別輸出電動(dòng)勢(shì)幅值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角作P次正弦和余弦變化的電壓，從而實(shí)現(xiàn)了兩相多極旋轉(zhuǎn)變壓器的功能。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便，特別適用于無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器。


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
具體實(shí)施方式
一如圖1所示，本具體實(shí)施方式
的旋轉(zhuǎn)變壓器由轉(zhuǎn)子2、定子1、第一線圈4-1、第二線圈5-1和第三線圈6-1組成，所述轉(zhuǎn)子2的外圓表面和定子1的內(nèi)圓表面之間設(shè)有氣隙3；所述轉(zhuǎn)子2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構(gòu)成轉(zhuǎn)子2的波浪形外圓表面，其中，P為該旋轉(zhuǎn)變壓器的極對(duì)數(shù)；所述定子1的內(nèi)圓表面沿軸向開有多個(gè)通槽1-2，所述相鄰兩個(gè)通槽1-2之間有凸齒1-1，所述定子1的內(nèi)圓表面沿圓周方向均勻排列有4P個(gè)凸齒1-1，所述4P個(gè)凸齒1-1依次排序分為2P個(gè)奇數(shù)凸齒1-1-1和2P個(gè)偶數(shù)凸齒1-1-2；每個(gè)凸齒1-1的根部都纏繞有第一線圈4-1，所述第一線圈4-1依次正反相間串聯(lián)構(gòu)成激磁繞組4，并引出端子F1和F2；所述奇數(shù)凸齒1-1-1的頂部都纏繞有第二線圈5-1，所述第二線圈5-1依次正反相間串聯(lián)構(gòu)成正弦繞組5，并引出端子S1和S2；所述偶數(shù)凸齒1-1-2的頂部都纏繞有第三線圈6-1，所述第三線圈6-1依次正反相間串聯(lián)構(gòu)成余弦繞組6，并引出端子C1和C2。上述引出端子F1和F2連接恒壓交流電源。所述轉(zhuǎn)子2的外圓表面上波峰頂部與所述定子1內(nèi)圓表面之間的間隙Gmin為0.3～1.0毫米。所述轉(zhuǎn)子2的外圓表面上波谷底部與所述定子1內(nèi)圓表面之間的間隙Gmax為4+Gmin。
具體實(shí)施方式
二如圖1所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是所述定子1和轉(zhuǎn)子2由多個(gè)電工鋼沖片疊加而成。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
三如圖1所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是所述第二線圈5-1和第三線圈6-1的匝數(shù)相同。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
四如圖1所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是所述轉(zhuǎn)子2的外圓表面上波峰頂部與所述定子1內(nèi)圓表面之間的間隙Gmin為0.4毫米，所述轉(zhuǎn)子2的外圓表面上波谷底部與所述定子1內(nèi)圓表面之間的間隙Gmax為4.4毫米。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
五如圖1所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是所述轉(zhuǎn)子2的外圓表面上波峰頂部與所述定子1內(nèi)圓表面之間的間隙Gmin為0.6毫米，所述轉(zhuǎn)子2的外圓表面上波谷底部與所述定子1內(nèi)圓表面之間的間隙Gmax為4.6毫米。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
具體實(shí)施方式
六如圖1所示，本具體實(shí)施方式
與具體實(shí)施方式
一的不同點(diǎn)是所述轉(zhuǎn)子2的外圓表面上波峰頂部與所述定子1內(nèi)圓表面之間的間隙Gmin為1.0毫米，所述轉(zhuǎn)子2的外圓表面上波谷底部與所述定子1內(nèi)圓表面之間的間隙Gmax為5.0毫米。其他組成和連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。
權(quán)利要求
1.磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，所述旋轉(zhuǎn)變壓器包括轉(zhuǎn)子(2)和定子(1)，所述轉(zhuǎn)子(2)的外圓表面和定子(1)的內(nèi)圓表面之間設(shè)有氣隙(3)；其特征在于所述旋轉(zhuǎn)變壓器還包括第一線圈(4-1)、第二線圈(5-1)和第三線圈(6-1)；所述轉(zhuǎn)子(2)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構(gòu)成轉(zhuǎn)子(2)的波浪形外圓表面，其中，P為該旋轉(zhuǎn)變壓器的極對(duì)數(shù)；所述定子(1)的內(nèi)圓表面沿軸向開有多個(gè)通槽(1-2)，所述相鄰兩個(gè)通槽(1-2)之間有凸齒(1-1)，所述定子(1)的內(nèi)圓表面沿圓周方向均勻排列有4P個(gè)凸齒(1-1)，所述4P個(gè)凸齒(1-1)依次排序分為2P個(gè)奇數(shù)凸齒(1-1-1)和2P個(gè)偶數(shù)凸齒(1-1-2)；每個(gè)凸齒(1-1)的根部都纏繞有第一線圈(4-1)，所述第一線圈(4-1)依次正反相間串聯(lián)構(gòu)成激磁繞組(4)；所述奇數(shù)凸齒(1-1-1)的頂部都纏繞有第二線圈(5-1)，所述第二線圈(5-1)依次正反相間串聯(lián)構(gòu)成正弦繞組(5)；所述偶數(shù)凸齒(1-1-2)的頂部都纏繞有第三線圈(6-1)，所述第三線圈(6-1)依次正反相間串聯(lián)構(gòu)成余弦繞組(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所述定子(1)和轉(zhuǎn)子(2)由多個(gè)電工鋼沖片疊加而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所述第二線圈(5-1)和第三線圈(6-1)的匝數(shù)相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)的外圓表面上波峰頂部與所述定子(1)內(nèi)圓表面之間的間隙(Gmin)為0.3～1.0毫米。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)的外圓表面上波谷底部與所述定子(1)內(nèi)圓表面之間的間隙(Gmax)為4+Gmin。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)的外圓表面上波峰頂部與所述定子(1)內(nèi)圓表面之間的間隙(Gmin)為0.4毫米，所述轉(zhuǎn)子(2)的外圓表面上波谷底部與所述定子(1)內(nèi)圓表面之間的間隙(Gmax)為4.4毫米。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)的外圓表面上波峰頂部與所述定子(1)內(nèi)圓表面之間的間隙(Gmin)為0.6毫米，所述轉(zhuǎn)子(2)的外圓表面上波谷底部與所述定子(1)內(nèi)圓表面之間的間隙(Gmax)為4.6毫米。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征在于所述轉(zhuǎn)子(2)的外圓表面上波峰頂部與所述定子(1)內(nèi)圓表面之間的間隙(Gmin)為1.0毫米，所述轉(zhuǎn)子(2)的外圓表面上波谷底部與所述定子(1)內(nèi)圓表面之間的間隙(Gmax)為5.0毫米。
全文摘要
磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，它涉及一種磁阻式無刷多極旋轉(zhuǎn)變壓器，它解決了現(xiàn)有的用于測(cè)角的旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)復(fù)雜、且不適用于極對(duì)數(shù)較少的多極角度測(cè)量的問題。本發(fā)明所述轉(zhuǎn)子(2)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構(gòu)成轉(zhuǎn)子(2)的波浪形外圓表面，所述激磁繞組(4)、正弦繞組(5)和余弦繞組(6)采用正反相間串聯(lián)的布局。本發(fā)明的激磁繞組通以恒壓交流電時(shí)，正弦繞組(5)和余弦繞組(6)分別輸出電動(dòng)勢(shì)幅值隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角作P次正弦和余弦變化的電壓。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制作方便，特別適用于無刷直流電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子位置傳感器。
文檔編號(hào)H01F38/00GK1825506SQ20061000988
公開日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2006年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月31日
發(fā)明者陸永平, 孫立志, 鄒繼斌, 李勇, 劉彥彬 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)