一种磁阻式旋转变压器及优化方法技术

一种磁阻式旋转变压器及优化方法，在原有的磁阻式旋转变压器的基础上，对其旋变转子键槽、凸极外形函数、绕组工艺进行优化，得到一种具有多键槽、凸极外形符合正余弦函数变化、绕组整齐不交叉的磁阻式旋转变压器，通过结构设计对称来实现工艺制造的对称性，提高产品生产效率及合格率；本发明专利技术的磁阻式旋转变压器无需先进设备就可以生产加工，生产成本低，并且产品输出精度高，合格率高，符合产品设计需求。

A magnetoresistive resolver and its optimization method

【技术实现步骤摘要】
一种磁阻式旋转变压器及优化方法
本专利技术属于机械
，涉及一种旋转变压器，特别涉及一种磁阻式旋转变压器及优化方法。
技术介绍
旋转变压器是一种将转子角度位置信号转换为与转子转角成正、余弦函数关系的电信号元件，其具有无机械接触、寿命长、结构简单、可靠性好、抗干扰能力强、使用安全等优点，其在伺服控制系统领域中有着广泛运用，为伺服控制系统提供角度位置和速度信号，是伺服控制系统的精密传感器，其输出精度在控制系统中起着举足轻重的作用。其中，磁阻式旋转变压器是无刷直流伺服电机主要部件之一，其为电机的转子位置提供、转速信号给控制器，使电机按伺服要求正常运行。一般的磁阻式旋转变压器，包括定子、转子，转子内具有键槽，并且转子上具有多个凸极；定子上按规律地设有激磁绕组和正余弦输出绕组。典型的3对极的旋转变压器如图1所示，3对极的旋转变压器其转子有3个凸极。但是，一般的磁阻式旋转变压器有极高的对称性要求和输出精度要求，因此对生产设备的要求极高，在工艺制造方面受到了严重阻碍，国内很少有单位能够生产具有高合格率的磁阻式旋转变压器
技术实现思路
为了解决以上问题，本专利技术提供了一种磁阻式旋转变压器，优化了磁阻式旋转变压器的对称性，降低了加工难度，并且提高了其输出精度。本专利技术的技术方案是：一种磁阻式旋转变压器，包括定子和转子，定子上设有激磁绕组和正余弦输出绕组，转子内具有键槽，转子上具有p个均匀分布的凸极，转子的凸极轮廓为：X(t)＝cos(t)*(a+b*sin(p*t))，Y(t)＝sin(t)*(a+b*sin(p*t))，t＝0～360，a＝R1+(R2-R1)/2，b＝(R2-R1)/2，R1为凸极最低点对应的圆半径，R2为凸极最高点对应的圆半径。进一步的，转子内的键槽具有p个。进一步的，转子内每个键槽的方向与其对应的凸极凸起方向一致。进一步的，定子内具有多个槽和隔开每个相邻槽的齿，激磁绕组和正余弦输出绕组绕设在齿上。进一步的，定子的所有槽中部设有筋。进一步的，定子的筋高于齿上的激磁绕组和正余弦输出绕组高度，把相邻两齿的绕组完全隔开。一种磁阻式旋转变压器优化方法，使用公式：来优化磁阻式旋转变压器的转子凸极轮廓，其中a＝R1+(R2-R1)/2，b＝(R2-R1)/2，R1为转子凸极最低点对应的圆半径，R2为转子凸极最高点对应的圆半径，p是转子的凸极数量。进一步的，磁阻式旋转变压器的定子为多个槽和齿间隔排列的结构，在每个槽之间增加一个阻拦结构将相邻两齿的绕组完全隔开；从而防止两齿间的绕组出现相互交叉现象。本专利技术的优点是：1、使用结构设计对称来实现工艺制造的对称性，提高产品生产效率及合格率；2、该技术方案无需先进生产设备，降低生产成本。附图说明图1是
技术介绍
中的一般3对极的旋转变压器；图2是单键槽的电压幅值对称示意图；图3是本专利技术实施例的三个安装键槽的旋转变压器结构示意图；图4是三键槽的电压幅值对称示意图；图5是单键槽结构和三键槽结构的磁通对称性示意图；图6是凸极轮廓结构优化示意图；图7是凸极轮廓结构优化前后结构对比图；图8是凸极轮廓结构优化前后大小对比图；图9是凸极轮廓优化前对应的输出图；图10是凸极轮廓优化后对应的输出图；图11是绕组对称性差的旋变输出图；图12是定子结构优化前后结构对比图；图13是定子结构优化后的旋变输出效果；其中，1—定子，2—转子，3—激磁绕组，4—正余弦输出绕组，5—转子凸极，6—键槽，7—槽，8—齿，9—筋。具体实施方式本部分是本专利技术的实施例，用于解释和说明本专利技术的技术方案。一种磁阻式旋转变压器，包括定子和转子，定子上设有激磁绕组和正余弦输出绕组，转子内具有键槽，转子上具有p个均匀分布的凸极，转子的凸极轮廓为：X(t)＝cos(t)*(a+b*sin(p*t))，Y(t)＝sin(t)*(a+b*sin(p*t))，t＝0～360，其中，a＝R1+(R2-R1)/2，b＝(R2-R1)/2，R1为凸极最低点对应的圆半径，R2为凸极最高点对应的圆半径。转子内的键槽具有p个，每个键槽的方向与其对应的凸极凸起方向一致。定子内具有多个槽和隔开每个相邻槽的齿，激磁绕组和正余弦输出绕组绕设在齿上。定子的所有槽中部设有筋。定子的筋高于齿上的激磁绕组和正余弦输出绕组高度，把相邻两齿的绕组完全隔开。一种磁阻式旋转变压器优化方法，使用公式：来优化磁阻式旋转变压器的转子凸极轮廓，其中a＝R1+(R2-R1)/2，b＝(R2-R1)/2，R1为转子凸极最低点对应的圆半径，R2为转子凸极最高点对应的圆半径，p是转子的凸极数量。另外，磁阻式旋转变压器的定子为多个槽和齿间隔排列的结构，在每个槽之间增加一个阻拦结构将相邻两齿的绕组完全隔开；从而防止两齿间的绕组出现相互交叉现象。下面结合附图说明本专利技术的另一个实施例。磁阻式旋转变压器属于高精度传感器，对称度要求特别高，不管在结构、材料、还是加工制造上，对称性越好，输出对称度越高。为了进行圆周向限位，本实施例用3对极的旋转变压器进行举例说明，3对极的旋转变压器其转子有3个凸极，而本单位的产品只在某1个转子凸极下设计1个安装键槽，如图1所示。1)旋变转子键槽优化利用Ansoft进行仿真分析，单键槽结构的旋转变压器输出结果如图2所示，在正弦函数输出的同一个正半周下，其右侧电压幅值普遍略高于左侧。所以，磁阻式旋转变压器的转子键槽应设计为对称结构，即每一个凸极都应对应一个安装键槽，如图3所示。利用Ansoft对旋转变压器的三键槽转子结构进行仿真分析，其输出电压如图4所示，在同一个正半周下，其左侧输出电压完全对称于右侧。若上述对比分析使用的图片显示差异不够明显，下面用Ansoft对单键槽结构和三键槽结构进行磁通对称性仿真分析，如图5所示，左边是单键槽结构的磁通图，右边是三键槽结构的磁通图，结果很明显，三键槽结构的旋变转子磁通对称性优于单键槽结构的对称性。所以，为使磁阻式旋转变压器的输出对称性更好，其转子的安装键槽应设计成对称结构，即n对极的转子应设计有n个键槽，且任一安装键槽与对应凸极中心线对称。2)凸极外形函数优化根据磁阻式旋转变压器的工作原理，旋转变压器利用转子的凸极外形结构，使不同的转角对应不同的气隙磁阻，使气隙磁通与凸极转子转角按正余弦函数曲线变化，最后使两相输出绕组的感应电势呈正余弦不断变化。为使气隙磁导按正余弦函数变化，磁阻式旋转变压器的凸极轮廓可以由下式(2-1)进行优化。如图6所示，实线的轮廓线外形为凸极外形，R1为最低点对应的半径，R2为最高点对应的半径，表达式中a＝R1+(R2-R1)/2，b＝(R2-R1)/2本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，包括定子(1)和转子(2)，定子(1)上设有激磁绕组(3)和正余弦输出绕组(4)，转子(2)内具有键槽(6)，转子(2)上具有p个均匀分布的转子凸极(5)，转子凸极的轮廓为：/nX(t)＝cos(t)*(a+b*sin(p*t))，/nY(t)＝sin(t)*(a+b*sin(p*t))，/nt＝0～360°，/n其中，a＝R1+(R2-R1)/2，b＝(R2-R1)/2，R1为转子凸极最低点对应的圆半径，R2为转子凸极最高点对应的圆半径。/n

【技术特征摘要】
1.一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，包括定子(1)和转子(2)，定子(1)上设有激磁绕组(3)和正余弦输出绕组(4)，转子(2)内具有键槽(6)，转子(2)上具有p个均匀分布的转子凸极(5)，转子凸极的轮廓为：
X(t)＝cos(t)*(a+b*sin(p*t))，
Y(t)＝sin(t)*(a+b*sin(p*t))，
t＝0～360°，
其中，a＝R1+(R2-R1)/2，b＝(R2-R1)/2，R1为转子凸极最低点对应的圆半径，R2为转子凸极最高点对应的圆半径。


2.根据权利要求1所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，转子(2)内的键槽(6)有p个。


3.根据权利要求2所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，转子(2)内每个键槽(6)的方向与其对应的转子凸极(5)凸起方向一致。


4.根据权利要求1所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，定子(1)内具有多个槽...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小刚，林杨，林立，葛琳，王义，苟亮，邓彭龙，谢照应，丁希让，
申请(专利权)人：贵州华烽电器有限公司，
类型：发明
国别省市：贵州;52