旋转变压器制造技术

本实用新型专利技术提出了一种旋转变压器，包括：定子，包括定子铁芯以及绕设在定子铁芯上的输入绕组与输出绕组，定子铁芯的内侧壁上开设多个定子槽，多个定子槽沿周向分布，并分别使定子铁芯的两个端面导通，使任意两个相邻的定子槽之间形成定子齿，以分别绕设输入绕组与输出绕组；转子，包括转子铁芯；其中，定子铁芯的内侧壁与转子铁芯的外侧壁之间限定出空气间隙，在转子旋转时，空气间隙的长度δ沿周向与转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，并根据函数关系执行周期性改变，以限定出转子铁芯的外形。通过本实用新型专利技术的技术方案，在相同最大和最小气隙的情况下，能够提高旋转变压器的输出信号幅值和位置测量精度。

【技术实现步骤摘要】
旋转变压器
本技术涉及变压器领域，具体而言，涉及一种旋转变压器。
技术介绍
旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器，用于测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成，其中，定子绕组作为变压器的圆边，接受励磁电压，转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压，而由于选择变压器的原边、副边绕组随转子的角位移发生相对位置的变化，因而其输出电压的大小随转子的角位移而发生变化，输出绕组的电压幅值与转子转角呈正弦、余弦函数关系。凸极式旋转变压器由于制作简单、稳定性高、耐温性好而广泛应用在安全性能要求高的场合，如汽车电机。相关技术中，如图1所示，凸极式旋转变压器的凸极转子通常采用正弦分布的转子外形，但存在以下缺陷：转子误差大、旋转变压器的位置精度不高。
技术实现思路
为了解决上述技术问题至少之一，本技术的一个目的在于提供一种旋转变压器。为了实现上述目的，本技术实施例提出了一种旋转变压器，包括：定子，包括定子铁芯以及绕设在定子铁芯上的输入绕组与输出绕组，定子铁芯的内侧壁上开设多个定子槽，多个定子槽沿周向分布，并分别使定子铁芯的两个端面导通，使任意两个相邻的定子槽之间形成定子齿，以分别绕设输入绕组与输出绕组；转子，包括转子铁芯，转子铁芯套设在定子铁芯内；其中，定子铁芯的内侧壁与转子铁芯的外侧壁之间限定出空气间隙，在转子旋转时，空气间隙的长度δ沿周向与转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，并根据函数关系执行周期性改变，以限定出转子铁芯的外形。在该技术方案中，旋转变压器为磁阻式旋转变压器，将输入绕组与输出绕组(包括正弦绕组与余弦绕组)根据指定的绕线方式绕设在定子铁芯的定子齿上，以通过输入绕组实现定子激励，通过输出绕组输出变化的电势信号，通过将空气间隙的长度δ(即气隙长度)设置为沿周向与转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，以实现向旋转变压器的空气间隙注入三次谐波，以削弱输出端输出电势的三次谐波，从而能够降低磁阻式旋转变压器的测量误差，以提高旋转变压器的位置测量精度。由于旋转变压器在结构上保证了在转子旋转一周时，空气间隙内的磁通分布符合正弦规律，通过将转子形状做特殊设计，使得气隙磁场近似于正弦形，同时通过改进转子形状，实现注入三次正弦分量，相对于现有技术中的正弦形，通过注入三次正弦分量，能够减小最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值，在实现降低测量过程中的三次谐波干扰的同时，仍能够相同的输出电势。根据上述描述，本领域的技术人员还能够理解的是，采用本申请中的转子结构，在最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值减小的情况下，在定子齿数量不变，且绕组匝数不变的前提下，输出的电势与采用现有技术中的转子结构输出的电势相同，从而在采用本申请中的转子结构的同时，不减小最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值，在提高转子位置检测精度的同时，还可以达到提高输出电势的目的，从而能够提升旋转变压器的运行效率。另外，为了生成较大的输出信号，现有技术中的变压器转子通过增加最大气隙和最小气隙之间差值来实现，从而导致转子外形尺寸变化率大，对于转子机械加工精度要求较高，根据本申请的技术方案的转子，通过注入三次谐波，还能够降低转子加工难度。另外，本技术提供的上述技术方案中的旋转变压器还可以具有如下附加技术特征：在上述技术方案中，优选地，输入绕组包括励磁绕组；输出绕组包括正弦绕组与余弦绕组，其中，在任意相邻的两个励磁绕组之间间隔设置两个定子齿，以分别绕设正弦绕组与余弦绕组。在该技术方案中，通过在任意相邻的两个励磁绕组之间间隔设置两个定子齿，以分别绕设正弦绕组与余弦绕组，以使励磁绕组、正弦绕组与余弦绕组沿周向间隔分布，结合由励磁绕组实现定子激励，并由正弦绕组与余弦绕组输出与转子的机械转角θ形成特殊函数关系的变化信号，在向空气间隙注入三次谐波时，实现了提高旋转变压器的位置测量精度。具体地，定子齿包括用于绕设励磁绕组的第一定子齿，绕设正弦绕组的第二定子齿以及绕设余弦绕组的第三定子齿，其中，任意相邻的两个第一定子齿之间具有一个第二定子齿与一个第三定子齿。在上述任一技术方案中，优选地，任意相邻的两个励磁绕组中的一个两侧绕设正弦绕组，另一个两侧绕设余弦绕组。在该技术方案中，根据绕设不同的绕组，可以将周向分布的多个定子齿划分为第一定子齿、第二定子齿与第三定子齿，第一定子齿、第二定子齿与第三定子齿的数量相同，以分别绕设用于信号输入的励磁绕组，以及用于信号输出的正弦绕组与余弦绕组，其中，相邻的第一定子齿、第二定子齿与第三定子齿为一组绕设齿，则周向分布的多个定子齿由多组绕设齿组成，以实现磁阻式旋转变压器的规则绕设，结合三次正弦分量的注入，以达到提升测量精度的目的。具体地，输入绕组与输出绕组可以分为多个绕组单元，多个绕组单元沿周向首尾相连完成绕设，在一个绕组单元中，沿逆时针方向依次包括励磁绕组、正弦绕组、余弦绕组、励磁绕组、余弦绕组以及正弦绕组，或沿逆时针方向依次包括励磁绕组、余弦绕组、正弦绕组、励磁绕组、正弦绕组以及余弦绕组。在上述任一技术方案中，优选地，空气间隙的长度δ同时满足机械转角θ的一次正弦分量分布与三次正弦分量分布，即δ＝f(cos(pθ)，cos(3pθ))，其中，p为旋转变压器的转子极对数。在该技术方案中，通过限定空气间隙的长度δ同时满足机械转角θ的一次正弦分量分布与三次正弦分量分布，即δ＝f(cos(pθ)，cos(3pθ))，在实现旋转变压器的正弦绕组的输出电势与余弦绕组的输出电势的一次基波幅值相等的同时，通过注入空气间隙的长度的三次正弦分量，提升转子位置的检测精度。在上述任一技术方案中，优选地，每个第一定子齿上的励磁绕组的线圈匝数相同；正弦绕组的线圈匝数与余弦绕组的线圈匝数相同。在该技术方案中，通过限定每个第一定子齿上励磁绕组的线圈匝数相同，以均匀产生定子激励，从而实现转子的均匀旋转，通过限定正弦绕组的线圈匝数与余弦绕组的线圈匝数相同，使正弦绕组的输出电势与余弦绕组的输出电势只存在相位上的差别，从而保证了转轴角位移和角速度的准确测量。在上述任一技术方案中，优选地，空气间隙的长度δ与转子的机械角度θ还满足以下公式：其中，δmin为空气间隙的最小长度，K为一次正弦分量系数，k为三次正弦分量系数，1<K<2，0<k<(K-1)。在该技术方案中，通过限定具体的关系公式，以实现空气间隙的长度随机械角度的变化而变化，结合对一次正弦分量系数K、三次正弦分量系数k的调整，得到注入三次正弦分量的转子外形轮廓，以达到提升旋转角度测量精度的目的。在上述任一技术方案中，优选地，δmin＝0.72mm，K＝1.9，k＝0.09，p＝2。在该技术方案中，作为一种较优的实时方式，通过限定δmin＝0.72mm，K＝1.9，k＝0.09，p＝2，以得到空气间隙的长度δ与转子的机械角度θ之间明确的函数关系，从而方便实施。作为一种具体的实时方式，P＝2，定子齿数为24，即4极24槽的凸极式旋转变压器，其中，相邻三个齿上分别依次设置励磁绕组、正弦绕组、余弦绕组，沿圆周将这三个齿的线圈排布阵列8个，即设置8个励磁线圈，每个线圈匝数25匝，线径为0.1mm，正弦绕组和余弦绕组的每个线圈匝数55匝，线径为0.13m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种旋转变压器，其特征在于，包括：定子，包括定子铁芯以及绕设在所述定子铁芯上的输入绕组与输出绕组，所述定子铁芯的内侧壁上开设多个定子槽，所述多个定子槽沿周向分布，并分别使所述定子铁芯的两个端面导通，以使任意两个相邻的所述定子槽之间形成定子齿，以分别绕设所述输入绕组与所述输出绕组；转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯套设在所述定子铁芯内；其中，所述定子铁芯的内侧壁与所述转子铁芯的外侧壁之间限定出空气间隙，在所述转子旋转时，所述空气间隙的长度δ沿周向与所述转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，并根据所述函数关系执行周期性改变，以限定出所述转子铁芯的外形。

【技术特征摘要】
1.一种旋转变压器，其特征在于，包括：定子，包括定子铁芯以及绕设在所述定子铁芯上的输入绕组与输出绕组，所述定子铁芯的内侧壁上开设多个定子槽，所述多个定子槽沿周向分布，并分别使所述定子铁芯的两个端面导通，以使任意两个相邻的所述定子槽之间形成定子齿，以分别绕设所述输入绕组与所述输出绕组；转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯套设在所述定子铁芯内；其中，所述定子铁芯的内侧壁与所述转子铁芯的外侧壁之间限定出空气间隙，在所述转子旋转时，所述空气间隙的长度δ沿周向与所述转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，并根据所述函数关系执行周期性改变，以限定出所述转子铁芯的外形。2.根据权利要求1所述的旋转变压器，其特征在于，所述输入绕组包括励磁绕组；所述输出绕组包括正弦绕组与余弦绕组，其中，在任意相邻的两个所述励磁绕组之间间隔设置两个所述定子齿，以分别绕设所述正弦绕组与所述余弦绕组。3.根据权利要求2所述的旋转变压器，其特征在于，任意相邻的两个所述励磁绕组中的一个两侧绕设所述正弦绕组，另一个两侧绕设所述余弦绕组。4.根据权利要求3所述的旋转变压器，其特征在于，所述空气间隙的长度δ同时满足所述转子的机械转角θ的一次正弦分量分布与三...

【专利技术属性】
技术研发人员：葛笑，万佳，
申请(专利权)人：广东威灵电机制造有限公司，美的威灵电机技术上海有限公司，
类型：新型
国别省市：广东,44