本发明专利技术公开了一种可变磁阻式旋转变压器(60、61)，包括：旋转变压器定子(70)，其具有围绕轴线(22)的环形旋转变压器定子芯(88)；旋转变压器转子(72)，其能够围绕轴线(22)相对于旋转变压器定子(70)旋转并且被旋转变压器定子芯(88)围绕；以及旋转变压器EMI屏障(112、114、126、128)。旋转变压器EMI屏障(112、114、126、128)包括设置在旋转变压器定子芯(88)的相对轴向侧面上的第一旋转变压器屏障(112、126)和第二旋转变压器屏障(114、128)。旋转变压器屏障(112、114、126、128)具有至少大约50的相对磁导率。此外，提供了一种具有这种可变磁阻式旋转变压器(60、61)的电机(20、21)。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】具有一体式抗电磁干扰屏障的可变磁阻式旋转变压器和具有该可变磁阻式旋转变压器的旋转电机相关申请的交叉引用本申请要求于2012年9月7日提交的名称为“具有一体式抗电磁干扰屏障的可变磁阻式旋转变压器和具有该可变磁阻式旋转变压器的旋转电机”且序列号为61/698，497的美国临时专利申请(代理人案号22888-0054)的利益和优先权。
技术介绍
本专利技术涉及旋转电机，诸如马达和发电机，具体涉及在旋转电机中使用的可变磁阻式旋转变压器，更具体地涉及减小外部磁力对输出电压的影响的可变磁阻式旋转变压器。当代旋转电机越来越多地使用电子控制装置和传感器(诸如旋转变压器)来控制电机的操作。旋转电机通常具有相对于彼此旋转并且彼此电磁地可操作地耦接的静止定子和可旋转转子。因此，旋转电机(诸如马达和发电机)的正常操作产生电磁场。电机操作所产生的电磁干扰(“EMI”)会劣化一些电子控制装置和传感器部件的操作。旋转变压器是用于检测旋转电机(诸如马达或发电机)的旋转位置的一类装置，并且可用于确定机器转子和机器定子之间的相对旋转速度。根据所制造电机的应用，可能期望使可变磁阻式旋转变压器与机器转子可操作地耦接，以便知道其角位置，并且由此知道其速度。这类旋转变压器通常用于确定旋转轴的旋转速度和/或角位置，并且本领域普通技术人员公知它们的使用方法。例如，在混合动力车辆的发电机/牵引马达中，旋转变压器通常用于确定转子的角位置，由此控制器在控制与发电机/牵引马达可操作地耦接的转换器的操作时可利用此信息。与用于较恶劣环境中的装配有霍尔元件或光电晶体管的可替代装置相比，旋转变压器由于其相对较好的能力而被广泛用作在差条件下使用的旋转机器的旋转位置检测装置。这类旋转变压器通常被放置在例如排列在机器外壳内的马达或发电机的激励器绕组附近，流过这些绕组的激励电流所产生的电磁噪声有时会叠加到旋转变压器定子激励线圈或输出线圈上。因此，不能检测到准确的旋转位置和速度。此外，旋转变压器由于在将它们安装到电机之前或期间的错误操作可能易于损坏。经常，旋转变压器采用部件式塑料盖，用于保护旋转变压器的脆弱或关键的功能区域免受操作损坏。旋转变压器通常包括具有内周的旋转变压器定子和布置在旋转变压器定子内周的径向内部的旋转变压器转子。旋转变压器定子围绕旋转变压器转子并且相对于机器定子具有固定的位置。旋转变压器转子与机器转子同心地布置并且与机器转子一致地旋转。一类旋转变压器是具有缠绕在旋转变压器定子的相同多个磁极上的激励线圈和输出线圈的可变磁阻式旋转变压器。多个定子磁极输出线圈串联连接，以获得单输出线圈输出。这类可变磁阻式旋转变压器设置有在旋转变压器定子上的多个磁极、在旋转变压器转子上的多个齿、激励线圈、输出转子X方向或正弦分量的第一输出线圈、和输出转子Y轴或余弦分量的的第二输出线圈，其中输出线圈缠绕在旋转变压器定子的相关磁极上。当从旋转变压器外部施加磁场时，常常存在以下情况，S卩，由外部磁场引起的磁通量与期望的可变磁场混合，该期望的可变磁场指示相对旋转的旋转变压器转子和旋转变压器定子之间的相对位置。外部磁场在每个可变磁阻式旋转变压器的定子输出线圈上感生电压，并且在输出线圈上产生额外的感生电压，从而降低了可变磁阻式旋转变压器的准确度。具体地，当空间限制需要旋转变压器密切靠近EMI源(电磁干扰源)时，必须采用屏障来保护旋转变压器信号不受外部干扰源影响。现有技术电机的EMI屏障由导电、导磁的材料形成并通常是机器的可单独地组装并且利用诸如螺钉和螺栓的紧固件固定就位的部件。磁导率指的是材料支持在其自身内形成磁场的能力。导磁材料将响应于所施加的磁场而进行磁化。用亨/米或牛/平方安培计量磁导率。磁导率常数，Utl，被定义为自由空间(即，真空)的磁导率。材料的相对磁导率是该材料的磁导率与磁导率常数之比。高相对磁导率表示材料支持在其自身内形成磁场的能力较强。空气的相对磁导率约为I。铝和不锈钢通常被认为是非磁性的，并且具有落在大约I至大约2的范围内的相对磁导率；含铁金属材料通常具有在它们内支持磁场的能力并且具有较高的相对磁导率。例如，碳钢通常具有大约50至100的相对磁导率。高度可磁化的硅钢(例如4%的硅钢)常常具有至少大约2000的相对磁导率。电工钢通常具有在大约3000至大约8000范围内的相对磁导率。可采用相对磁导率至少为大约50的碳钢来提供具有EMI阻挡性的导磁屏障，这对一些应用是有利的。但是，使用相对磁导率至少为大约2000的硅钢或电工钢将提供更好的EMI屏蔽性但相对更贵。用于电机的旋转变压器的EMI屏障通常由含铁金属(诸如电工钢冲压件)形成。这类屏障为旋转变压器提供一定程度的EMI隔离性，并且通常靠近机器转子芯的轴向端面之一并且与其轴向分隔开。除了部件机器屏蔽自身及其相关紧固件的可变成本之外，它们的使用也具有与安装和清点这些部件相关的伴随的可变成本和固定成本。此外，利用可单独地安装的部件机器屏障来屏蔽可变磁阻式旋转变压器可导致电机尺寸增大。此外，为了使这种EMI屏蔽有效，需要知道外部磁通量的方向并将机器屏障放置在它将起作用的地方，但在许多情况下难以确定最有效的屏障位置。另外，提供更有效的屏蔽可能成本过高或需要机器内难以获得的封装空间。 在不增加电机内的空间需求或电机尺寸或有助于减小机器空间需求并可能降低可变成本和固定成本的情况下，对现有技术旋转变压器EMI屏蔽效力进行改进将在相关技术中提供令人期望的进步。此外，实现这类益处并且保护旋转变压器的脆弱或关键的功能区域将相比现有技术旋转变压器和采用它们的电机提供额外的优点。
技术实现思路
包括根据本公开的旋转变压器的电机及旋转变压器自身有益地实现这些进步和优点。本文所公开的旋转变压器EMI屏障是旋转变压器的部件，并且可以是旋转变压器组件的一体部分；通过使用所述屏障，可节省空间和潜在成本，并且可实现更有效的旋转变压器屏蔽。此外，替代上述塑料盖的是，利用这种旋转变压器屏障作为保护盖来保护旋转变压器的一些部分使其不会在其被安装到机器之前或期间遭受操作损坏，不需要现有技术旋转变压器中所用的单独保护盖，进一步有助于降低成本、节省电机内的空间，以及可能减小机器自身的尺寸。根据本公开，可变磁阻式旋转变压器具有由以下材料制成的保护盖，所述材料诸如是低碳钢或具有较高相对磁导率的钢，或具有EMI屏蔽能力的塑料类材料，所述盖提供提高的EMI屏蔽，而不会相对于现有技术旋转变压器增加封装空间需求。具有也用作保护盖的部件式EMI屏障的旋转变压器受到保护而不会在组装之前或组装期间遭受操作损坏，并且相对于现有技术旋转变压器，其额外具有阻挡或排除磁或电信号干扰的能力，由此降低潜在干扰源与旋转变压器信号结合的影响，提高旋转变压器的准确度。此外，通过将这类EMI屏障作为旋转变压器自身的一体部件，可避免用于可单独地安装机器屏蔽部件的封装空间。实际上，可能去除这类机器屏蔽及其安装紧固件，由此可能存在减少成本和空间的机会，而不会伴随着旋转变压器EMI屏蔽减弱。可替代地，已经存在的机器屏蔽部件可保留并由部件旋转变压器屏障进行补充。根据本公开，旋转变压器定子被牢固地附接在电机外壳内而不需要额外的部件，同时保持和/或减小现有技术旋转变压器的径向和/或轴向的封装尺寸，同时提本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种电机(20、21)，包括：机器定子(24)；机器转子(36)，其被支撑以围绕轴线(22)相对于机器定子(24)相对旋转；可变磁阻式旋转变压器(60、61)，其包括旋转变压器定子(70)和旋转变压器转子(72)，所述旋转变压器定子具有围绕轴线(22)并且相对于机器定子(24)能够旋转地固定的环形旋转变压器定子芯(88)，所述旋转变压器转子能够与机器转子(36)联合旋转并且被旋转变压器定子芯(88)围绕；以及旋转变压器EMI屏障(112、114、126、128)，其包括放置在旋转变压器定子芯(88)的相对轴向侧上的第一旋转变压器屏障(112、126)和第二旋转变压器屏障(114、128)，所述第一旋转变压器屏障和第二旋转变压器屏障(112、114、126、128)具有至少大约50的相对磁导率。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：R·加勒，
申请(专利权)人：瑞美技术有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国;US
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