磁阻式旋转变压器极槽配合方法技术

本发明专利技术公开了一种磁阻式旋转变压器极槽配合方法，磁阻式旋转变压器包括定子、转子及绕组，励磁绕组采用逐槽反向串联绕制在定子上，信号绕组绕组匝数按正弦变化绕制在定子上。为探究旋转变压器极槽配合方法，本发明专利技术引入信号绕组极对数，根据正弦分布绕组磁阻式旋转变压器的工作原理，计算信号绕组输出感应电动势，得出定子齿数、信号绕组极对数和转子极对数之间的关系。根据建立的关系，不同极对数的转子可以共用同一个定子和信号绕组形式，同一个转子可以用在不同的定子上，一个定子可以与任意数量的转子极对数配合，有利于旋转变压器产品的系列化，缩短旋转变压器设计时间，增加旋转变压器的种类，满足各种实际应用的需求。

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【技术实现步骤摘要】
磁阻式旋转变压器极槽配合方法
本专利技术涉及磁阻式旋转变压器领域，尤其涉及一种磁阻式旋转变压器极槽配合方法。
技术介绍
磁阻式旋转变压器因其结构简单、体积轻巧、可靠性高、精度高、耐高温、耐潮湿、抗震抗干扰能力强等优点，被广泛地用于集成起动发电机、牵引电机、永磁电机等车辆装置的角度位置传感器。永磁电机可以根据实际使用的情况，设计成不同极对数。但是针对不同极对数的永磁电机，市场上却没有太多的磁阻式旋转变压器可供选择。例如，12槽10极的永磁电机由于其突出的性能，被广泛用于现代工业应用。但是，却没有与之配套的通用旋转变压器产品。目前，对磁阻式旋转变压器的设计、优化或信号处理的方法有很多，但很少有关于旋转变压器定、转子极数配合的方法。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上问题，本专利技术提出一种磁阻式旋转变压器极槽配合方法，推导定子齿数、转子极对数和信号绕组极对数之间的关系，使得不同极对数的转子可以共用同一个定子和信号绕组形式，同一个转子可以用在不同的定子上，一个定子可以与任意数量的转子极对数配合，这有利于旋转变压器产品的系列化，缩短旋转变压器设计时间，增加旋转变压器的种类，满足实际应用中的需求。技术方案：为实现本专利技术的目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种磁阻式旋转变压器极槽配合方法，包括步骤：(1)引入信号绕组极对数Pw，计算每个定子齿上信号绕组的匝数；(2)计算每个定子齿下的气隙磁通；(3)对信号绕组不同的绕制方式进行分析，根据励磁绕组的绕制方法，信号绕组有两种绕制方法：信号绕组的方向为逐槽反向串联绕制，信号绕组绕制方向为同一个方向；(4)根据感应电动势公式，求信号绕组不同绕制方式下的输出感应电动势；(5)由旋转变压器工作原理，得到定子齿数Zs、信号绕组极对数Pw和转子极对数P之间的关系：其中，当K为偶数时，为第一绕制方法，当K为奇数时，为第二种绕制方法。进一步地，所述步骤1中，每个定子齿上信号绕组的匝数为：式中，Nsi为第i个齿上正弦绕组匝数；Nci为第i个齿上余弦绕组匝数；Nmax为正、余弦绕组匝数基数；Pw为信号绕组极对数；Zs为定子齿数；θ0为常数。进一步地，所述步骤2中，每个定子齿下的气隙磁通为：式中，φ0为磁通恒定分量；φ1为磁通基波分量。进一步地，所述步骤4中，(4.1)第一种绕制方法：信号绕组的方向为逐槽反向串联绕制，定子齿间磁通和信号绕组间匝数相位均相差2π/Zs，正弦信号绕组感应电动势为：式中第一项运用函数公式求得等于零，第二项运用积化和差公式化简得：为了使信号绕组输出的感应电动势是转子转角的正弦函数，可得：P±Pw＝KZs式中，K为整数。(4.2)第二种绕制方法：信号绕组绕制方向为同一个方向，定子偶数齿间的磁通和信号绕组间匝数相位均相差2×2π/Zs，奇数齿同样；为了使信号绕组输出的感应电动势是转子转角的正弦函数，可得：式中，K为奇数。进一步地，信号绕组极对数Pw可以不等于转子极对数P。进一步地，对于给定的定子齿数Zs，当信号绕组极对数Pw取不同值，K取奇/偶值时，可以与相同极对数P的转子配合。进一步地，对于给定的定子齿数Zs，当信号绕组极对数Pw取不同值，K取奇/偶值时，可以与任意数量极对数P的转子配合。进一步地，对于给定的定子齿数Zs、信号绕组极对数Pw，K取奇/偶值时，可以与不同极对数P的转子配合，相同的定子和信号绕组形式可以用于不同极对数P的转子。进一步地，对于给定的转子极对数P，当信号绕组极对数Pw取不同值，K取奇/偶值时，可以与不同齿数Zs的定子配合。进一步地，当K＝0或K＝1时，此时P＝Pw或P＝(Zs±2Pw)/2；当P＝Pw时，步骤1中计算得到的正余弦绕组匝数应交替乘以(-1)；当P＝(Zs±2Pw)/2时，正余弦绕组匝数和绕线方向可以直接由步骤1中的公式同时确定。当P＝Pw且P＝(Zs±2Pw)/2时，信号绕组各齿匝数相同，逐齿反向串联绕制在定子上，输出绕组采用等匝绕组的方式。有益效果：本专利技术可以为磁阻式旋转变压器的极槽配合提供依据，弥补在磁阻式旋转变压器方面，定子齿与转子极对数相互配合的不足。本专利技术将信号绕组采用等匝绕组的方式与采用正弦绕组的方式总结为一种方式，体系更加完整。根据所建立的配合方法，不同极对数的转子可以共用相同的定子和绕组形式，同一个转子可以用在不同的定子上，一个定子可以与任意数量的转子极对数配合，这有利于旋转变压器产品的系列化，可以根据实际使用的电机极对数和需要测量的精度，设计适合的极槽配合，缩短了旋转变压器设计时间，增加了旋转变压器的种类，供不同使用场景使用，降低了使用成本，满足各种实际应用的需求。附图说明图1是定子齿数为10，转子极对数为4的旋转变压器结构示意图；图2是定子齿数为10，各定子齿上信号绕组在不同信号绕组极对数下的匝数；图3是不同极对数转子平面图；图4是信号绕组输出感应电动势。具体实施方式下面结合附图和实施例对本专利技术的技术方案作进一步的说明。如图1所示，磁阻式旋转变压器的励磁绕组采用等匝绕组，逐槽反向串联绕制在定子上。本专利技术所述的磁阻式旋转变压器极槽配合方法，为磁阻式旋转变压器的极槽配合提供依据，弥补磁阻式旋转变压器定子齿与转子极对数相互配合的不足。包括步骤：(1)区别于转子极对数，本专利技术在采用正弦分布绕组的信号绕组匝数的计算公式中引入信号绕组极对数Pw，得到各定子齿上信号绕组的匝数；信号绕组采用正弦分布绕组，绕组匝数按正弦变化绕制在定子上，每个定子齿上匝数为：式中，Nsi为第i个齿上正弦绕组匝数；Nci为第i个齿上余弦绕组匝数；Nmax为正、余弦绕组匝数基数；Pw为信号绕组极对数；Zs为定子齿数；θ0为常数。(2)在忽略高次谐波的情况下，计算每个定子齿下的气隙磁通，每个定子齿下的气隙磁通由恒定分量和基波分量组成；在忽略高次谐波含量情况下，每个定子齿下的气隙磁通为：式中，φ0为磁通恒定分量；φ1为气隙磁通基波分量。(3)对信号绕组不同的绕制方式进行分析，根据励磁绕组的绕制方法，信号绕组有两种绕制方法：第一种是信号绕组与励磁绕组类似，绕制的方向为逐槽反向串联绕制，此时定子齿间磁通和信号绕组间匝数相位均相差2π/Zs。第二种是信号绕组绕制方向为同一个方向，此时定子偶数齿间的磁通和信号绕组间匝数相位均相差2×2π/Zs，奇数齿有同样的情况。(4)根据感应电动势公式，求信号绕组不同的绕制方式下的输出感应电动势；(4.1)第一种绕制方法是信号绕组与励磁绕组类似，绕制的方向为逐槽反向串联绕制。定子齿间磁通和信号绕组间匝数相位均相差2π/Zs，正弦信号绕组感应电动势为：式中第一项运用函数公式求得等本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁阻式旋转变压器极槽配合方法，其特征在于，包括步骤：/n(1)引入信号绕组极对数P

【技术特征摘要】
1.一种磁阻式旋转变压器极槽配合方法，其特征在于，包括步骤：
(1)引入信号绕组极对数Pw，计算每个定子齿上信号绕组的匝数；
(2)计算每个定子齿下的气隙磁通；
(3)对信号绕组不同的绕制方式进行分析，根据励磁绕组的绕制方法，信号绕组有两种绕制方法：信号绕组的方向为逐槽反向串联绕制，信号绕组绕制方向为同一个方向；
(4)根据感应电动势公式，求信号绕组不同绕制方式下的输出感应电动势；
(5)由旋转变压器工作原理，得到定子齿数Zs、信号绕组极对数Pw和转子极对数P之间的关系：



其中，当K为偶数时，为第一绕制方法，当K为奇数时，为第二种绕制方法。


2.根据权利要求1所述的磁阻式旋转变压器极槽配合方法，其特征在于，所述步骤1中，每个定子齿上信号绕组的匝数为：



式中，Nsi为第i个齿上正弦绕组匝数；Nci为第i个齿上余弦绕组匝数；Nmax为正、余弦绕组匝数基数；Pw为信号绕组极对数；Zs为定子齿数；θ0为常数。


3.根据权利要求1所述的磁阻式旋转变压器极槽配合方法，其特征在于，所述步骤2中，每个定子齿下的气隙磁通为：



式中，φ0为磁通恒定分量；φ1为磁通基波分量。


4.根据权利要求1所述的磁阻式旋转变压器极槽配合方法，其特征在于，所述步骤4中，
(4.1)第一种绕制方法：信号绕组的方向为逐槽反向串联绕制，定子齿间磁通和信号绕组间匝数相位均相差2π/Zs，正弦信号绕组感应电动势为：



式中第一项运用函数公式求得等于零，第二项运用积化和差公式化简得：



为了使信号绕组输出的感应电动势是转子转角的正弦函数，可得：
P±Pw＝KZs
式中，K为整数...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐志科，杜龙，张淼，孙轶超，冷静雯，金龙，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32