單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器及信號繞組繞線方法
【專利摘要】單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器及信號繞組繞線方法，屬于變壓器【技術(shù)領(lǐng)域】，以解決徑向磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器精度低，體積隨極對數(shù)的增加而增大問題。定子與轉(zhuǎn)子之間具有不相等的氣隙，定子的內(nèi)表面沿軸向分別加工有4NP個定子槽和4NP個定子齒，勵磁繞組安放在4NP個定子槽中，4NP個定子齒的相間隔的定子齒上纏繞正、余弦信號繞組。方法是：任選過定子的軸線且不與定子齒相交的平面，沿順時針方向?qū)?NP個定子齒按照正、余弦相交替地分成兩套2NP個定子齒，將每相信號繞組的2NP個定子齒均分為P部分；將第一部分的2N個定子齒分為兩組；第一組沿逆時針方向繞線，第二組沿順時針方向繞線。本發(fā)明用于電動汽車、航空及航天等領(lǐng)域。
【專利說明】單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器及信號繞組繞線方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種單層信號繞組旋轉(zhuǎn)變壓器及信號繞組繞線方法，屬于變壓器【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]傳統(tǒng)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。現(xiàn)有的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器通常采用徑向的磁路結(jié)構(gòu)，勵磁和信號繞組均放置在定子齒上，轉(zhuǎn)子采用凸極結(jié)構(gòu)。但是，現(xiàn)有的徑向磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器不僅精度相對較低，而且體積隨極對數(shù)的增加也有顯著增大，在電動汽車、航空及航天等多種領(lǐng)域應(yīng)用受到限制。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的在于提供一種單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器及信號繞組繞線方法，以解決現(xiàn)有的徑向磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器精度低，體積隨極對數(shù)的增加而增大，應(yīng)用領(lǐng)域受限的問題。
[0004]實現(xiàn)上述目的，采取的技術(shù)方案如下:
[0005]本發(fā)明的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器，包括定子、轉(zhuǎn)子、勵磁繞組、正弦信號繞組以及余弦信號繞組；定子為圓筒形狀；定子與轉(zhuǎn)子之間具有不相等的氣隙，定子的內(nèi)表面沿軸向加工有4NP個定子槽和4NP個定子齒，4NP個定子槽沿定子的內(nèi)表面圓周均布設(shè)置，相鄰兩個定子槽之間為所述的定子齒；其中，N為自然數(shù)，N的取值范圍為2?15，P為轉(zhuǎn)子極對數(shù)；勵磁繞組安放在4NP個定子槽中，且逐個定子槽反向串聯(lián)，勵磁繞組分布于各定子槽中的匝數(shù)相等；4NP個定子齒的相間隔的定子齒上以單層形式纏繞正弦信號繞組；4NP個定子齒的相間隔的定子齒上以單層形式纏繞余弦信號繞組，且正弦信號繞組和余弦信號繞組纏繞于同一繞線層。
[0006]本發(fā)明的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器信號繞組繞線方法，所述的方法是:
[0007]任意選取一個過定子的軸線且不與定子齒相交的平面，并以該平面為基準(zhǔn)，沿順時針方向?qū)?NP個定子齒按照正弦相與余弦相交替地分成兩套2NP個定子齒，再根據(jù)繞線方式將每相信號繞組的2NP個定子齒均分為P部分；對于正弦信號繞組而言，從平面開始沿順時針方向?qū)⒌谝徊糠值?N個定子齒分為兩組；在第一組N個定子齒上沿逆時針方向繞線，在第二組N個定子齒上沿順時針方向繞線；余弦信號繞組繞線方式與正弦信號繞組相同，相位上相差90°電角度；其他的P-1部分定子齒的繞線方式與第一組、第二組定子齒相同。
[0008]本發(fā)明具有以下有益效果:
[0009]本發(fā)明的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器可以大幅度提高旋轉(zhuǎn)變壓器的測量精度，并且縮減了旋轉(zhuǎn)變壓器的體積與重量，適用于深空探測等尖端領(lǐng)域。本發(fā)明的轉(zhuǎn)子外圈按照正弦規(guī)律變化，為徑向凸極結(jié)構(gòu)，定子與轉(zhuǎn)子之間具有不相等的氣隙結(jié)構(gòu)。定子內(nèi)側(cè)面上加工有4NP個定子齒和4NP個定子槽，定子齒上纏繞有正弦信號繞組以及余弦信號繞組，并均為集中式繞組。勵磁繞組設(shè)置在4NP個定子槽內(nèi)，勵磁繞組為等匝繞組，正弦信號繞組以及余弦信號繞組分別為不等匝繞組，并按正弦規(guī)律排線，且正余弦信號繞組纏繞于同一繞線層。這種特殊的結(jié)構(gòu)緊湊，形式簡單，具有降低測量誤差的作用。
[0010]本發(fā)明的方法可以有效地降低諧波誤差含量，從而在已有的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器基礎(chǔ)上提高測量精度。
[0011]綜上，本發(fā)明的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器及信號繞組繞線方法可廣泛應(yīng)用于電動汽車、航空及航天等多種領(lǐng)域。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器的徑向剖視圖；
[0013]圖2是本發(fā)明的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器的正、余弦信號繞組的匝數(shù)分布圖，圖中E指代的為正弦相，F(xiàn)指代的為余弦相，黑色區(qū)域表示為所對應(yīng)信號繞組的匝數(shù)值，所對應(yīng)信號繞組的匝數(shù)值在虛線空白區(qū)域為零。

【具體實施方式】
[0014]【具體實施方式】一:如圖1、圖2所示，單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器，包括定子
2、轉(zhuǎn)子1、勵磁繞組8、正弦信號繞組4以及余弦信號繞組5 ;定子2為圓筒形狀；定子2與轉(zhuǎn)子I之間具有不相等的氣隙3，定子2的內(nèi)表面沿軸向加工有4NP個定子槽7和4NP個定子齒9，4NP個定子槽7沿定子2的內(nèi)表面圓周均布設(shè)置，相鄰兩個定子槽7之間為所述的定子齒9 ;其中，N為自然數(shù)，N的取值范圍為2?15，P為轉(zhuǎn)子I極對數(shù)；勵磁繞組8安放在4NP個定子槽7中，且逐個定子槽7反向串聯(lián)，勵磁繞組8分布于各定子槽7中的匝數(shù)相等；4NP個定子齒9的相間隔的定子齒9上以單層形式纏繞正弦信號繞組4 ；4NP個定子齒9的相間隔的定子齒9上以單層形式纏繞余弦信號繞組5，且正弦信號繞組4和余弦信號繞組5纏繞于同一繞線層。
[0015]本實施方式中，所述的轉(zhuǎn)子I為徑向凸極形狀，是P對極的正弦結(jié)構(gòu)。所述的定子2為由數(shù)個硅鋼片疊壓成的圓筒形狀的鐵心，此結(jié)構(gòu)可有效地降低損耗。
[0016]所述的正弦信號繞組4的總匝數(shù)與余弦信號繞組5總匝數(shù)相等。保證正、余弦信號繞組的輸出電勢幅值相等。
[0017]【具體實施方式】二:如圖1、圖2所示，【具體實施方式】一所述的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器信號繞組繞線方法，所述的方法是:兩相信號繞組為集中繞組，且兩相信號繞組按照正弦規(guī)律變化。具體為:
[0018]任意選取一個過定子2的軸線且不與定子齒9相交的平面6，并以該平面6為基準(zhǔn)，沿順時針方向?qū)?NP個定子齒9按照正弦相E與余弦相F交替地分成兩套2NP個定子齒9，再根據(jù)繞線方式將每相信號繞組的2NP個定子齒9均分為P部分；對于正弦信號繞組4而言，從平面6開始沿順時針方向?qū)⒌谝徊糠值?N個定子齒9分為兩組；在第一組N個定子齒9上沿逆時針方向繞線，在第二組N個定子齒9上沿順時針方向繞線；余弦信號繞組
5繞線方式與正弦信號繞組4相同，相位上相差90°電角度；其他的P-1部分定子齒9的繞線方式與第一組、第二組定子齒9相同；
[0019]對于正弦信號繞組4而言，匝數(shù)分布為

【權(quán)利要求】
1.一種單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器，包括定子(2)、轉(zhuǎn)子(I)、勵磁繞組(8)、正弦信號繞組(4)以及余弦信號繞組(5);定子(2)為圓筒形狀；其特征是:定子(2)與轉(zhuǎn)子(I)之間具有不相等的氣隙(3)，定子(2)的內(nèi)表面沿軸向加工有4NP個定子槽(7)和4NP個定子齒(9)，4NP個定子槽(7)沿定子(2)的內(nèi)表面圓周均布設(shè)置，相鄰兩個定子槽(7)之間為所述的定子齒(9);其中，N為自然數(shù)，N的取值范圍為2~15，P為轉(zhuǎn)子(I)極對數(shù)；勵磁繞組(8)安放在4NP個定子槽(7)中，且逐個定子槽(7)反向串聯(lián)，勵磁繞組(8)分布于各定子槽(7)中的匝數(shù)相等；4NP個定子齒(9)的相間隔的定子齒(9)上以單層形式纏繞正弦信號繞組(4) ;4NP個定子齒(9)的相間隔的定子齒(9)上以單層形式纏繞余弦信號繞組(5)，且正弦信號繞組(4)和余弦信號繞組(5)纏繞于同一繞線層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征是:所述的轉(zhuǎn)子(1)為徑向凸極形狀，是P對極的正弦結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征是:所述的定子(2)為由數(shù)個硅鋼片疊壓成的圓筒形狀的鐵心。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器，其特征是:所述的正弦信號繞組(4)的總匝數(shù)與余弦信號繞組(5)總匝數(shù)相等。
5.一種權(quán)利要求4所述的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器信號繞組繞線方法，其特征是:所述的方法是: 任意選取一個過定子(2)的軸線且不與定子齒(9)相交的平面(6)，并以該平面(6)為基準(zhǔn)，沿順時針方向?qū)?NP個定子齒(9)按照正弦相(E)與余弦相(F)交替地分成兩套2NP個定子齒(9)，再根據(jù)繞線方式將每相信號繞組的2NP個定子齒(9)均分為P部分；對于正弦信號繞組(4)而言，從平面(6)開始沿順時針方向?qū)⒌谝徊糠值?N個定子齒(9)分為兩組；在第一組N個定子齒(9)上沿逆時針方向繞線，在第二組N個定子齒(9)上沿順時針方向繞線；余弦信號繞組(5)繞線方式與正弦信號繞組(4)相同，相位上相差90°電角度；其他的P-1部分定子齒(9)的繞線方式與第一組、第二組定子齒相同。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的單層信號繞組徑向磁路旋轉(zhuǎn)變壓器信號繞組繞線方法，其特征是: 對于正弦信號繞組(4)而言，匝數(shù)分布為
對于余弦信號繞組(5)而言，匝數(shù)分布為.{Α,π π λ
式中，W1為一個定子齒(9)上正弦信號繞組(4)的匝數(shù)，W2為一個定子齒(9)上余弦信號繞組(5)的匝數(shù),WpW2的值需要取整,WpW2為負(fù)值時表示反向繞線W1為預(yù)取正弦信號繞組(4)匝數(shù)的幅值；Q2為預(yù)取余弦信號繞組(5)匝數(shù)的幅值，Q1, Q2的單位為匝；Ap A2分別為正弦信號繞組⑷和余弦信號繞組(5)中距平面(9)的定子齒(9)個數(shù)，VA2取值范圍均為O~4N。
【文檔編號】H02K1/24GK104200975SQ201410474904
【公開日】2014年12月10日 申請日期:2014年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月17日
【發(fā)明者】尚靜, 齊明, 王昊, 趙猛, 鄒繼斌, 劉雪緣 申請人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)