一种产业化无接触旋转变压器制造技术

一种产业化无接触旋转变压器，包括设置在机壳内的环变组件和旋变组件；环变组件包括环变转子和环变定子，旋变组件包括旋变转子和旋变定子；环变转子与旋变转子直接相连，且环变组件和旋变组件之间设置有用于隔离电磁干扰的衬套；所述的旋变定子上绕制正弦输出绕组和余弦输出绕组；当环变定子通入交流电时，在环变转子中产生感应电势，其大小与环变转子的转角无关，此电势施加在旋变转子上，作为旋变组件的励磁电压，使旋变定子两相绕组分别感应出随旋变转子转角严格保持正余弦关系的电压。本实用新型专利技术的结构简单合理，并且性能可靠，很大程度上提高了生产效率，降低了产品的生产成本，适应批量化生产的需要。

【技术实现步骤摘要】

本技术属于电机
，具体涉及一种为工业伺服驱动系统配套开发的产业化无接触旋转变压器。
技术介绍
伺服系统常用的位置传感器有旋转变压器、光电编码器和磁性编码器。无接触旋转变压器由于具有无可比拟的可靠性，非常好的抗恶劣环境条件能力以及高速运行的能力，因此在应用上得到了更大的发展，除了在传统要求可靠性高的军用及航空航天领域之外，如今在工业、交通以及民用领域也得到了广泛的应用。特别是随着工业自动化水平的提高，节能减排的要求也越来越高，效率高、节能显著的永磁交流电动机的应用越发广泛，无接触旋转变压器作为永磁交流电动机的首选位置传感器，需求显而易见。目前国内具有无接触旋转变压器的研制能力，也有系列化产品，但都处于小批量、多品种的供货状态，批量生产能力和国外先进水平的差距较远，产业化方面还是一穷二白，因此开展无接触旋转变压器的产业化研究工作，开发系列货架产品，实现批量生产，已成为亟待解决的问题。影响无接触旋转变压器产业化实现的技术瓶颈有以下几点：一是无接触旋转变压器的环变与旋变电路、磁路间互相影响，产生电磁干扰，产品电气误差变化较大，使得产品一致性较差；二是定、转子正弦绕组的自动下线难以实现。旋转变压器的定、转子绕组为正弦同心式绕组，目前国内尚无相应的自动下线设备，手工下线远远无法满足无接触旋转变压器的大批量生产需求。
技术实现思路
本技术的目的在于针对上述现有技术中的缺陷，提供一种结构简单，性能可靠，适应批量化产品制造技术发展，满足产品持续稳定供货要求的产业化无接触旋转变压器。为了实现上述目的，本技术采用的技术方案为：包括设置在机壳内的环变组件和旋变组件；环变组件包括环变转子和环变定子，旋变组件包括旋变转子和旋变定子；环变转子与旋变转子直接相连，且环变组件和旋变组件之间设置有用于隔离电磁干扰的衬套；所述的旋变定子上绕制正弦输出绕组和余弦输出绕组；当环变定子通入交流电时，在环变转子中产生感应电势，其大小与环变转子的转角无关，此电势施加在旋变转子上，作为旋变组件的励磁电压，使旋变定子两相绕组分别感应出随旋变转子转角严格保持正余弦关系的电压。所述的衬套采用杯形衬套。转子绕组采用短距正弦分布绕组，定子绕组采用齿极分数槽正弦分布绕组。所述的短距正弦分布绕组每相绕组在各槽内的导体分为上、下两层，且上、下层导体数符合分层一次成功的端部正弦规律。所述的齿极分数槽正弦分布绕组的节距为1，每相每槽匝数按正弦规律调制，每相各齿匝数也符合正弦分布规律。所述的环变组件与衬套之间设置有波纹垫圈。所述的环变组件与机壳尾部之间设置有挡圈。与现有技术相比，本技术具有如下的有益效果：通过采用电磁式的“环形变压器”代替普通旋转变压器的电刷和滑环，从而实现无接触励磁的功能。环变转子与旋变转子直接相连，并且环变组件和旋变组件之间设置有用于隔离电磁干扰的衬套，当环变定子通入交流电时，在环变转子中产生感应电势，其大小与环变转子的转角无关，此电势施加在旋变转子上，作为旋变组件的励磁电压，使旋变定子两相绕组分别感应出随旋变转子转角严格保持正余弦关系的电压。本技术的结构简单合理，并且性能可靠，很大程度上提高了生产效率，降低了产品的生产成本，适应批量化生产的需要。进一步的，本技术的衬套采用杯形衬套，同时实现了环形衬套与隔磁导磁部件的功能，减少了附加气隙及其漏磁通，有效削弱了环变组件对旋变组件的磁路干扰，电气精度得到大幅度的提高，并且加工更加方便，制造时仅需要一套拉伸模，适合大批量生产。进一步的，本技术转子绕组采用短距正弦分布绕组，定子绕组采用齿极分数槽正弦分布绕组，与传统同心式正弦分布绕组相比，转子绕组保持转子槽数不变，每相每槽匝数保持同心式正弦分布绕组的分配规律，定子绕组定子槽改为大槽奇数槽，槽数减少一半以上，每相每槽匝数仍按正弦规律调制，每相各齿匝数也符合正弦分布规律，以此能够显著降低对下线的要求，具有绕线快捷等特点。本技术能够将目前旋转变压器采用的手工下线工艺改为自动下线，大大提高了生产效率，适合与工业伺服驱动系统配套的低压高频无接触旋转变压器的大批量生产。附图说明图1本技术的整体结构示意图；图2本技术的电气原理图；图3本技术的衬套结构示意图；图4本技术转子绕组展开示意图；图5本技术定子绕组展开示意图；附图中：1-转子空心轴；2-旋变转子；3-旋变定子；4-机壳；5-出线套；6-引出线；7-衬套；8-波纹垫圈；9-环变定子；10-挡圈；11-环变转子；12-环形衬套；13-多层隔磁导磁部件。具体实施方式下面结合附图对本技术做进一步的详细说明。参见图1，2，本技术在结构上包括设置在机壳4内的环变组件和旋变组件；环变组件包括环变转子11和环变定子9，旋变组件包括旋变转子2和旋变定子3；环变转子11与旋变转子2套在转子空心轴1上；环变转子11与旋变转子2直接相连，且环变组件和旋变组件之间设置有用于隔离电磁干扰的衬套7；环变组件与衬套7之间设置有波纹垫圈8，环变组件与机壳4尾部之间设置有挡圈10；旋变定子3上绕制正弦输出绕组和余弦输出绕组，旋变定子3与环变定子9上的绕组通过引出线6延伸至外部，机壳4上设置有出线套5。当环变定子9绕组R1R3通入交流电时，在环变转子11中就产生感应电势，其大小与环变转子11的转角无关，此电势施加在旋变转子2上，作为旋变的励磁电压，旋变定子3正弦输出绕组S2S4、余弦输出绕组S1S3中分别感应出随旋变转子2转角严格保持正余弦关系的电压。参见图3，本技术旋变的无刷化是采用环形变压器代替电刷滑环，由于引入了无刷部分，电机内部就存在两个气隙脉振磁场，一个是环变部分气隙磁场，一个是旋变部分气隙磁场，当环变部分和旋变部分在空间位置上足够远时，磁场能量在传递过程中大大衰减，可以认为两个磁场之间无影响。但由于受电机外形尺寸限制，不可能有足够空间隔离环变部分和旋变部分，环变磁场势必影响到旋变气隙磁场，使得旋变气隙磁场波形畸变，严重影响电机精度，一般在环变和旋变之间增加多层隔磁导磁部件13。本技术将环变和旋变之间的环形衬套12及其多层隔磁导磁部件13简化为杯形的衬套7，减少了附加气隙及其漏磁通，有效削弱了环变对旋变的磁路干扰，电气误差显著降低，而且零部件减少，加工工序极为简单，只需要一套拉伸模，适合大批量生产。参见图4，本实用旋转变压器转子本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种产业化无接触旋转变压器，其特征在于：包括设置在机壳(4)内的环变组件和旋变组件；环变组件包括环变转子(11)和环变定子(9)，旋变组件包括旋变转子(2)和旋变定子(3)；环变转子(11)与旋变转子(2)直接相连，且环变组件和旋变组件之间设置有用于隔离电磁干扰的衬套(7)；所述的旋变定子(3)上绕制正弦输出绕组和余弦输出绕组；当环变定子(9)通入交流电时，在环变转子(11)中产生感应电势，其大小与环变转子(11)的转角无关，此电势施加在旋变转子(2)上，作为旋变组件的励磁电压，使旋变定子(3)两相绕组分别感应出随旋变转子(2)转角严格保持正余弦关系的电压。

【技术特征摘要】
1.一种产业化无接触旋转变压器，其特征在于：包括设置在机壳(4)内的
环变组件和旋变组件；环变组件包括环变转子(11)和环变定子(9)，旋变组
件包括旋变转子(2)和旋变定子(3)；环变转子(11)与旋变转子(2)直接
相连，且环变组件和旋变组件之间设置有用于隔离电磁干扰的衬套(7)；所述
的旋变定子(3)上绕制正弦输出绕组和余弦输出绕组；当环变定子(9)通入
交流电时，在环变转子(11)中产生感应电势，其大小与环变转子(11)的转
角无关，此电势施加在旋变转子(2)上，作为旋变组件的励磁电压，使旋变定
子(3)两相绕组分别感应出随旋变转子(2)转角严格保持正余弦关系的电压。
2.根据权利要求1所述的产业化无接触旋转变压器，其特征在于：所述的衬
套(7)采用杯形衬套。
3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：樊君莉，
申请(专利权)人：西安微电机研究所，
类型：新型
国别省市：陕西;61