本發(fā)明涉及旋轉(zhuǎn)變壓器領(lǐng)域，特別涉及一種磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器。

背景技術(shù)：

磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器是一種基于磁阻變化原理的高精度角位置傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高等優(yōu)點(diǎn)。如圖1所示，磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器由定子、轉(zhuǎn)子組成，輸入繞組R1’R3’和輸出繞組S1’S3’、S2’S4’均繞制在定子鐵心上。當(dāng)轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化，從而導(dǎo)致輸入繞組R1’R3’和輸出繞組S1’S3’、S2’S4’之間的互感發(fā)生變化，輸出繞組S1’S3’、S2’S4’的感應(yīng)電勢(shì)相應(yīng)發(fā)生變化，以探測(cè)轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角位置信息。在磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器中，由于輸入繞組R1’R3’和輸出繞組S1’S3’、S2’S4’均繞制在定子鐵心上，繞組間存在不通過(guò)空氣隙及轉(zhuǎn)子直接耦合的磁通，同時(shí)繞組間雜散電容增加感應(yīng)出干擾電壓，使得輸出繞組的輸出電壓的正半波和負(fù)半波的幅值不等，如圖2所示，為輸出繞組的輸出電壓U_o’隨轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角度α’的關(guān)系示意圖，即輸出繞組的輸出電壓U_o’存在電壓恒定分量，嚴(yán)重影響了產(chǎn)品的測(cè)量精度。

在現(xiàn)有技術(shù)中，為了補(bǔ)償輸出繞組的電壓恒定分量，如圖1所示，在定子鐵心上設(shè)置有兩套對(duì)稱的補(bǔ)償繞組S1’S3’和S2’S4’，在S1’S3’和B1’B3’之間串聯(lián)有第一分壓電阻，在S2’S4’和B2’B4’之間串聯(lián)有第二分壓電阻(圖中未示出第一分壓電阻和第二分壓電阻)，在分壓電阻的作用下，補(bǔ)償繞組產(chǎn)生與電壓恒定分量的幅值相等、相位相反的恒定電勢(shì)，對(duì)輸出繞組的電壓恒定分量進(jìn)行補(bǔ)償，使輸出電壓的正半波和負(fù)半波的幅值相等，以提高精度。其中，補(bǔ)償繞組S1’S3’和S2’S4’的繞制方式與輸入繞組R1’R3’相似，均為逐槽反向串接。

在確定補(bǔ)償繞組的匝數(shù)和分壓電阻的阻值過(guò)程中，如圖3所示，從基準(zhǔn)電氣零位上開(kāi)始，測(cè)量余弦輸出繞組S1’S3’一個(gè)周期內(nèi)的電壓正幅值和電壓負(fù)幅值，調(diào)整可變電阻箱，使余弦輸出電壓U_c’的正幅值與負(fù)幅值的絕對(duì)值之差盡可能小，得到分壓電阻的阻值并記錄，繼續(xù)實(shí)驗(yàn)直至校準(zhǔn)，正弦輸出繞組S2’S4’的校準(zhǔn)方法同余弦輸出繞組S1’S3’。

然而，這種補(bǔ)償方式需要在磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器中額外設(shè)置兩套補(bǔ)償繞組和補(bǔ)償電阻，補(bǔ)償繞組具有獨(dú)立的接線端，且逐槽反向串接于定子鐵心上，并與補(bǔ)償電阻和輸出繞組連接，導(dǎo)致磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜。且在校準(zhǔn)過(guò)程中，補(bǔ)償電阻值的確定過(guò)程繁瑣。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的是提出一種磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，旨在解決上述補(bǔ)償電路復(fù)雜繁瑣的問(wèn)題，提出一種補(bǔ)償結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器，包括轉(zhuǎn)子和定子，所述定子包括定子鐵心、輸入繞組、輸出繞組和補(bǔ)償繞組；所述輸入繞組、輸出繞組和補(bǔ)償繞組繞設(shè)于所述定子鐵心上，所述補(bǔ)償繞組與所述輸出繞組串接呈一體設(shè)置，所述補(bǔ)償繞組用以補(bǔ)償所述輸出繞組的電壓恒定分量。

優(yōu)選地，所述定子鐵心由多個(gè)定子疊片疊制而成，所述定子疊片為硅鋼片。

優(yōu)選地，所述定子鐵心包括鐵心本體和定子齒，所述鐵心本體呈圓環(huán)狀；至少兩所述定子齒均勻排布于所述鐵心本體的內(nèi)圓周上，相鄰兩所述定子齒之間形成定子槽。

優(yōu)選地，所述補(bǔ)償繞組繞設(shè)于所述定子齒上。

優(yōu)選地，所述輸出繞組包括正弦輸出繞組和余弦輸出繞組；所述輸入繞組、所述正弦輸出繞組和所述余弦輸出繞組沿所述定子鐵心的徑向方向間隔繞設(shè)。

優(yōu)選地，所述補(bǔ)償繞組包括正弦補(bǔ)償繞組和余弦補(bǔ)償繞組，所述正弦補(bǔ)償繞組與所述正弦輸出繞組串接呈一體設(shè)置；所述余弦補(bǔ)償繞組與所述余弦輸出繞組串接呈一體設(shè)置；所述正弦補(bǔ)償繞組和所述余弦補(bǔ)償繞組分別繞設(shè)于不同的所述定子齒上。

優(yōu)選地，所述正弦輸出繞組與所述余弦輸出繞組的有效匝數(shù)相等。

優(yōu)選地，所述磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的比例系數(shù)K為(U_s0+U_c0)N_i/(2U_i0N_o)，U_i0為所述輸入繞組的額定激勵(lì)電壓，U_s0為激勵(lì)電壓為U_i0時(shí)所述正弦輸出繞組的最大輸出電壓，U_c0為激勵(lì)電壓為U_i0時(shí)所述余弦輸出繞組的最大輸出電壓，N_i為所述輸入繞組的匝數(shù)，N_o為所述正弦輸出繞組或所述余弦輸出繞組的有效匝數(shù)。

優(yōu)選地，所述正弦補(bǔ)償繞組的匝數(shù)為(U_ws/U_i0)*(N_i/K)，U_ws為所述正弦輸出繞組的電壓恒定分量。

優(yōu)選地，所述余弦補(bǔ)償繞組的匝數(shù)為(U_wc/U_i0)*(N_i/K)，U_wc為所述余弦輸出繞組的電壓恒定分量。

本發(fā)明技術(shù)方案中，磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器包括轉(zhuǎn)子和定子，定子包括定子鐵心100、輸入繞組R1R3、輸出繞組S1A、S2B和補(bǔ)償繞組AS3、BS4，輸入繞組R1R3、輸出繞組S1A，S2B和補(bǔ)償繞組AS3、BS4繞設(shè)于定子鐵心100上，補(bǔ)償繞組AS3、BS4與輸出繞組S1A，S2B串接呈一體設(shè)置，定子鐵心100用以增大輸入繞組R1R3和輸出繞組S1A、S2B之間的互感，輸入繞組R1R3在激勵(lì)電壓的作用下，產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，在輸出繞組S1A、S2B中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，補(bǔ)償繞組AS3、BS4分別與輸出繞組S1A、S2B串接，以補(bǔ)償由于輸入繞組R1R3和輸出繞組S1A、S2B的耦合、繞組間雜散電容等感應(yīng)產(chǎn)生的干擾電壓，消除外接線端S1S3和S2S4輸出的電壓恒定分量，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖示出的結(jié)構(gòu)獲得其他的附圖。

圖1為現(xiàn)有技術(shù)中磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的定子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為現(xiàn)有技術(shù)中磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出電壓與轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)角度的關(guān)系示意圖；

圖3為現(xiàn)有技術(shù)中磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的校準(zhǔn)電路示意圖；

圖4為本發(fā)明磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器一實(shí)施例的定子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4中磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說(shuō)明。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有作出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

需要說(shuō)明，若本發(fā)明實(shí)施例中有涉及方向性指示(諸如上、下、左、右、前、后……)，則該方向性指示僅用于解釋在某一特定姿態(tài)(如附圖所示)下各部件之間的相對(duì)位置關(guān)系、運(yùn)動(dòng)情況等，如果該特定姿態(tài)發(fā)生改變時(shí)，則該方向性指示也相應(yīng)地隨之改變。

另外，若本發(fā)明實(shí)施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，則該“第一”、“第二”等的描述僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示其相對(duì)重要性或者隱含指明所指示的技術(shù)特征的數(shù)量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隱含地包括至少一個(gè)該特征。另外，各個(gè)實(shí)施例之間的技術(shù)方案可以相互結(jié)合，但是必須是以本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)為基礎(chǔ)，當(dāng)技術(shù)方案的結(jié)合出現(xiàn)相互矛盾或無(wú)法實(shí)現(xiàn)時(shí)應(yīng)當(dāng)認(rèn)為這種技術(shù)方案的結(jié)合不存在，也不在本發(fā)明要求的保護(hù)范圍之內(nèi)。

本發(fā)明提出一種磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器。

在本發(fā)明實(shí)施例中，如圖4所示，該磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器包括轉(zhuǎn)子和定子，定子包括定子鐵心100、輸入繞組R1R3、輸出繞組S1A，S2B和補(bǔ)償繞組AS3、BS4，輸入繞組R1R3、輸出繞組S1A，S2B和補(bǔ)償繞組AS3、BS4繞設(shè)于定子鐵心上，補(bǔ)償繞組AS3、BS4與輸出繞組S1A，S2B串接呈一體設(shè)置，補(bǔ)償繞組AS3、BS4用以補(bǔ)償輸出繞組S1A，S2B的電壓恒定分量。

具體的，磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器可用于測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)角度或轉(zhuǎn)動(dòng)角速度。通常，轉(zhuǎn)子同心設(shè)置于圓環(huán)狀定子的內(nèi)側(cè)(圖4中未示出轉(zhuǎn)子)，轉(zhuǎn)子鐵心的外緣具有轉(zhuǎn)子齒，定子鐵心100的內(nèi)緣具有定子齒120，轉(zhuǎn)子相對(duì)定子的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致氣隙磁場(chǎng)的變化，進(jìn)而導(dǎo)致輸出繞組上的感應(yīng)電勢(shì)的變化。在磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器中，輸入繞組R1R3和輸出繞組S1A，S2B均繞設(shè)于定子鐵心100上，在轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)子齒距，氣隙磁導(dǎo)變化一個(gè)周期，當(dāng)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)一周時(shí)，氣隙磁導(dǎo)變化轉(zhuǎn)子齒數(shù)個(gè)周期。其中，轉(zhuǎn)子齒數(shù)即為磁極式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的極對(duì)數(shù)。為了補(bǔ)償繞組間直接耦合的磁通、雜散電容等產(chǎn)生的干擾電壓所引起的輸出電壓的恒定分量，本發(fā)明中的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器還包括補(bǔ)償繞組AS3、BS4，其中，補(bǔ)償繞組AS3與輸出繞組S1A串接呈一體設(shè)置，也就是補(bǔ)償繞組AS3與輸出繞組S1A實(shí)質(zhì)是同一個(gè)線圈繞組的兩部分，以S1、S3為該線圈繞組的外接線端，以輸出補(bǔ)償后的電壓，補(bǔ)償繞組BS4與輸出繞組S2B串接呈一體設(shè)置，也就是補(bǔ)償繞組BS4與輸出繞組S2B實(shí)質(zhì)是同一個(gè)線圈繞組的兩部分，以S2、S4為該線圈繞組的外接線端，以輸出補(bǔ)償后的電壓。根據(jù)電壓恒定分量確定補(bǔ)償繞組與輸出繞組的正向串接或反向串接，以實(shí)現(xiàn)補(bǔ)償，使線圈繞組的外接線端S1S3或S2S4的輸出電壓正半波和負(fù)半波幅值相當(dāng)，從而改善磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的測(cè)量精度。

本發(fā)明技術(shù)方案中，磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器包括轉(zhuǎn)子和定子，定子包括定子鐵心100、輸入繞組R1R3、輸出繞組S1A、S2B和補(bǔ)償繞組AS3、BS4，輸入繞組R1R3、輸出繞組S1A，S2B和補(bǔ)償繞組AS3、BS4繞設(shè)于定子鐵心100上，補(bǔ)償繞組AS3、BS4與輸出繞組S1A，S2B串接呈一體設(shè)置，定子鐵心100用以增大輸入繞組R1R3和輸出繞組S1A、S2B之間的互感，輸入繞組R1R3在激勵(lì)電壓的作用下，產(chǎn)生感應(yīng)磁場(chǎng)，在輸出繞組S1A、S2B中產(chǎn)生感應(yīng)電勢(shì)，補(bǔ)償繞組AS3、BS4分別與輸出繞組S1A、S2B串接，以補(bǔ)償由于輸入繞組R1R3和輸出繞組S1A、S2B的耦合、繞組間雜散電容等感應(yīng)產(chǎn)生的干擾電壓，消除外接線端S1S3和S2S4輸出的電壓恒定分量，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器。

在本實(shí)用新的一實(shí)施例中，定子鐵心由多個(gè)定子疊片疊制而成，定子疊片為硅鋼片，硅鋼片是一種含碳極低的硅鐵軟磁合金，具有較高的電阻率和磁導(dǎo)率，有利于降低矯頑力和鐵損，改善磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的性能。

在本實(shí)施例中，如圖4所示，定子鐵心100包括鐵心本體110和定子齒120，鐵心本體110呈圓環(huán)狀，至少兩定子齒120均勻排布于鐵芯本體110的內(nèi)圓周上，相鄰兩定子齒120之間形成定子槽。輸入繞組R1R3逐槽反向串接，輸出繞組包括正弦輸出繞組S2B和余弦輸出繞組S1A，相應(yīng)的，補(bǔ)償繞組包括正弦補(bǔ)償繞組BS4和余弦補(bǔ)償繞組AS3，正弦輸出繞組S2B和正弦補(bǔ)償繞組BS4串接呈一體設(shè)置，余弦輸出繞組S1A和余弦補(bǔ)償繞組AS3串接呈一體設(shè)置，正弦輸出繞組S2B和余弦輸出繞組S1A的匝數(shù)按正余弦規(guī)律變化，且輸入繞組R1R3、正弦輸出繞組S2B和余弦輸出繞組S1A沿定子鐵心100的徑向方向間隔繞設(shè)，以優(yōu)化磁場(chǎng)的分布，減少繞組之間的干擾，且使得定子的整體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)潔明了。

進(jìn)一步的，補(bǔ)償繞組繞設(shè)于定子齒上，由于電壓恒定分量相對(duì)輸出電壓較小，因此，補(bǔ)償繞組的匝數(shù)也較少，一般幾匝補(bǔ)償繞組即可實(shí)現(xiàn)對(duì)電壓恒定分量的補(bǔ)償。正弦補(bǔ)償繞組BS4和余弦補(bǔ)償繞組AS3分別繞設(shè)于不同的定子齒120上，以減少正弦補(bǔ)償繞組BS4和余弦補(bǔ)償繞組AS3之間的干擾。

在本實(shí)施例中，正弦輸出繞組S2B和余弦輸出繞組S1A的有效匝數(shù)相等，在輸入繞組R1R3的激勵(lì)作用下，分別產(chǎn)生正弦信號(hào)和余弦信號(hào)，經(jīng)解算后可獲知轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)動(dòng)角位置信息。補(bǔ)償繞組的匝數(shù)可根據(jù)實(shí)驗(yàn)中輸出電壓的恒定分量確定，在確定補(bǔ)償繞組的匝數(shù)后，只需根據(jù)確定的補(bǔ)償繞組的匝數(shù)在生產(chǎn)過(guò)程中直接繞制補(bǔ)償繞組，即可實(shí)現(xiàn)磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的大規(guī)模批量生產(chǎn)。

本實(shí)施例中的電路結(jié)構(gòu)示意圖如圖5所示，其中，正弦補(bǔ)償繞組BS4的匝數(shù)N_s可根據(jù)N_s＝(U_ws/U_i0)*(N_i/K)確定，U_ws為正弦輸出繞組S2B的電壓恒定分量。余弦補(bǔ)償繞組AS3的匝數(shù)N_c可根據(jù)N_c＝(U_wc/U_i0)*(N_i/K)確定，U_wc為余弦輸出繞組S1A的電壓恒定分量。

其中，正弦輸出繞組S2B的電壓恒定分量U_ws和余弦輸出繞組S1A的電壓恒定分量U_wc為最大輸出電壓的正幅值與負(fù)幅值之差。K為磁阻式多極旋轉(zhuǎn)變壓器的比例系數(shù)，與電路結(jié)構(gòu)有關(guān)，可根據(jù)K＝(U_s0+U_c0)N_i0/(2U_iN_o)確定，其中，U_i0為輸入繞組R1R3的額定激勵(lì)電壓，U_s0為激勵(lì)電壓為U_i0時(shí)正弦輸出繞組S2B的最大輸出電壓，U_c0為激勵(lì)電壓為U_i0時(shí)余弦輸出繞組S1A的最大輸出電壓，N_i為輸入繞組的匝數(shù)，N_o為正弦輸出繞組S2B或余弦輸出繞組S1A的有效匝數(shù)。

以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是在本發(fā)明的發(fā)明構(gòu)思下，利用本發(fā)明說(shuō)明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)變換，或直接/間接運(yùn)用在其他相關(guān)的技術(shù)領(lǐng)域均包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。