一种圆柱式感应同步器制造技术

本实用新型专利技术涉及一种圆柱式感应同步器，其特征在于，在转子轴套和转子圆柱体之间设置转子支架，转子绝缘层、转子带形柱面绕组、和转子屏蔽层铝箔依次设置在转子圆柱体外柱面上，定子绝缘层和定子带形柱面绕组依次设置在定子圆柱体内柱面上，在转子圆柱体的一端同轴设置耦合变压器转子环形绕组，定子圆柱体的同一端的对应位置上同轴设置耦合变压器定子环形绕组。本实用新型专利技术继承了直线式和圆盘式感应同步器的基本工作原理，保持了精度高、性能稳定、抗干扰性强、结构简单、耐油污、环境适应性强、易于维护、使用寿命长的一系列优点，同时还具有磁通转角分辨率高、径向尺寸小、安装方便、轴系动态性能好、粗测通道精度高的优点，更易于推广应用。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种圆柱式感应同步器，应用于旋转轴机构的自动测量系 统和自动控制系统，作为高精度的角位置检测元件，属于自动化

技术介绍
感应同步器是一种高精度的微控制电机，现有的感应同步器分为直线式和圆 盘式两种结构形式。其中，直线式感应同步器用于测量直线位移，圆盘式感应同 步器用于测量转角位移。圆盘式感应同步器的结构如图1所示，转子圆盘基板1采用约10mm厚的环 形金属板，转子圆盘基板上设置四或八个转子安装固定孔2和转子通轴孔3，在 转子圆盘基板圆环形平面敷设约0.5mm厚环氧树脂材料的转子绕组绝缘层4，粘 压一层约0.06mm厚的铜箔并采用机刻或蚀刻工艺制成环形平面转子绕组5，转 子绕组图形如图2所示，为单相连续绕组。转子绕组平面上粘压一层厚约0.02mm 的屏蔽层铝箔6，屏蔽层与转子绕组绝缘层与转子圆盘短路。转子安装固定孔2 附近安装耦合变压器转子环形绕组7。定子圆盘基板8采用约10mm厚的环形金 属板，定子圆盘基板上设置了四或八个定子安装固定孔9和定子通轴孔10，在 定子圆盘基板圆环形平面敷设约0.5mm厚环氧树脂材料的定子绕组绝缘层11， 粘压一层约0.06mm厚的铜箔并采用机刻或蚀刻工艺制成环形平面定子绕组12， 定子绕组图形如图3所示，为正、余弦两相绕组，两相绕组分段间隔排列，定子 通轴孔10附近安装耦合变压器定子环形绕组13。为了便于安装调试和使用，环形转子圆盘的外径一般小于环形定子圆盘的外 径，转子通轴内径一般小于定子通轴内径。圆盘式感应同步器按照定子环形圆盘 外径Z)p的尺寸， 一般有2 15英吋各种规格。转子和定子安装间隙0.1mm 0.3mm。转子连续绕组和定子同相同段绕组的每两个相邻的绕组线圈构成一对 级，这两个线圈电磁方向相反，每对级电角度2;r为一个周期。绕组极对数一般 设置180、 360、 720三种规格，即每个电角度周期分别对应机械角度2。、 1°、 0.5°， 绕组极对数也有选择二进制数的特殊应用。靠近环形圆盘的内圆周一端绕组的极 距最小，靠近外圆周一端最大。圆盘式感应同步器的精度等级与绕组的图形面积 有关，如果环形圆盘基板的外径越大并具有足够大的环宽度，绕组的图形面积就 越大，分度刻线的分辨率和角位置精度就越高，各种规格的综合精度一般为 ±0.3" ±5"。通过耦合变压器在转子连续绕组上加交流励磁电压，就会在定子、转子间的 气隙中产生交变磁场，在定子两相绕组中产生感应电动势。正弦绕组中的感应电 动势有效值，正比于转子绕组与定子绕组之间电角度的正弦值；余弦绕组中的感 应电动势有效值，正比于转子绕组与定子绕组之间电角度的余弦值。通过后级的 处理电路，可以对转角位置进^1细分和精密测量。在定子两相绕组上分别加正弦交流励磁电压和余弦交流励磁电压，正弦交流 励磁电压有效值正比于转子绕组与定子绕组之间电角度的正弦值，余弦交流励磁 电压有效值正比于转子绕组与定子绕组之间电角度的余弦值，就会在转子连续绕 组中产生感应电动势，其有效值正比于角位置误差的正弦值。通过后级的处理电 路，可以对转角位置进行细分和精密测量。在定子两相绕组上分别加正弦交流励磁电压和余弦交流励磁电压，有效值相 等，就会在转子连续绕组中产生感应电动势，该交变信号相对于正弦交流励磁电 压的相位差等于转子绕组与定子绕组之间电角度的差。通过后级的处理电路，可以对转角位置进行细分和精密测量。多对极的圆盘式感应同步器只有增量测量的功能，每一对极的电角度零点都 可以用作整个圆周的角度测量零点。绝对零位圆盘式感应同步器是在多对极绕组 的基础上增加单对极绕组，实现绝对零位测量功能。在多对极的定、转子环形平 面绕组的内侧再刻制单对极的定、转子环形平面螺旋绕组，转子平面上刻制单对 极单相连续螺旋绕组，定子平面上刻制单对极正、余弦两相螺旋绕组。单对极绕 组用作测角粗读数绕组，每个电角度周期对应机械角度360°。单对极平面螺旋 绕组的圈数很少，磁通量很小，信噪比很差，因此对使用条件要求很高。在实际 应用中，也有采用圆盘式感应同步器与旋转变压器同轴安装的方式实现绝对零位 的功能，但是安装结构十分复杂，长期稳定性难以保证。圆盘式感应同步器在使用中存在以下五个问题第一，定转子的平面刻线绕组在环形平面上展开，绕组匝链的磁通量从圆周 到通轴孔逐渐减少，磁通转角分辨率逐渐降低。要保证测试精度和信噪比，就需 要足够大的定转子圆盘外径和环形径向尺寸。第二，测试精度要求越高，定转子圆盘外径越大，在安装轴系上占用的径向 空间就越大。例如，测试精度±0.5"的圆盘式感应同步器， 一般选择12英吋规格， 定子轴孔最大O140mm，定子外径302mm，转子外径264mm。而在很多应用场 合，对轴系的径向尺寸是有限制的。第三，转子安装在垂直于轴系的平面上，需要配置转接法兰盘，限制了测量 轴系的结构，安装使用较不方便。尤其在安装轴径尺寸较小时，通过法兰盘调整 转子绕组平面与轴系的垂直度十分困难。第四，转子环形径向尺寸越大，在轴系上增加的负载转动惯量越大，就会大 幅度降低轴系结构的刚度，从而使得轴系的动态性能变差。第五，绝对零位圆盘式感应同步器的单对极平面螺旋绕组的圈数很少，磁通量小，信噪比差，粗读数精度低，因此对应用电路和使用条件要求很高。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种磁通转角分辨率高、占用径向空间小、安装 使用方便、轴系动态性能好、粗读数精度高的圆柱式感应同步器。为实现以上目的，本技术的技术方案是提供一种圆柱式感应同步器， 其特征在于，由转子圆柱体、转子支架、转子轴套、转子绝缘层、转子带形柱 面绕组、转子屏蔽层铝箔、耦合变压器转子环形绕组、定子圆柱体、定子安装 固定孔、定子绝缘层、定子带形柱面绕组、耦合变压器定子环形绕组组成，在 转子轴套和转子圆柱体之间设置转子支架，转子绝缘层、转子带形柱面绕组、 转子屏蔽层铝箔依次设置在转子圆柱体外柱面上，定子绝缘层和定子带形柱面 绕组依次设置在定子圆柱体内柱面上，在转子圆柱体的一端同轴设置耦合变压 器转子环形绕组，定子圆柱体的同一端的对应位置上同轴设置耦合变压器定子 环形绕组。转子带形柱面绕组刻制为多对极连续绕组，每两个相邻的导片构成一个线 圈，每两个相邻的线圈构成一对级，这两个线圈的电磁方向相反，每对级的转 角r为一个分度周期，对应2;r电角度，其机械角度为转子带形柱面绕组的极对数p—般设置为180、 360、 720三种规格，每对 级的转角分别对应机械角度2°、 1°、 0.5°。针对一些特殊的应用，极对数也可 以选择二进制数。定子带形柱面绕组刻制为分段间隔排列的多对极正弦绕组和余弦绕组，在 同相同段绕组内，每两个相邻的导片构成一个线圈，每两个相邻的线圈构成一 对级，这两个线圈电磁方向相反，每对级电角度2;r为一个周期，转角r与转子绕组相同。同段内相邻的正弦绕组和余弦绕组间隔;r/2电角度。各段内两相绕 组的导片数相等，导片数一般为偶数，取8 16，各相绕组的跨度角为;r电角 度。各段的同相绕组用导线依次交叉串连，用以消除定、转子绕组横向导线耦 合的干扰环流电势。为了减小绕组端部耦合的非有效电动势造成的零位误差，将转子带形柱面 绕组和定子带形柱面绕组的端部在轴向上错开2mm 4mm本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种圆柱式感应同步器，其特征在于，由转子圆柱体（１４）、转子支架（１５）、转子轴套（１６）、转子绝缘层（１９）、转子带形柱面绕组（２０）、转子屏蔽层铝箔（２１）和耦合变压器转子环形绕组（２２）、定子圆柱体（２３）、定子安装固定孔（２４）、定子绝缘层（２５）、定子带形柱面绕组（２６）和耦合变压器定子环形绕组（２７）组成，在转子轴套（１６）和转子圆柱体（１４）之间设置转子支架（１５），转子绝缘层（１９）、转子带形柱面绕组（２０）、和转子屏蔽层铝箔（２１）依次设置在转子圆柱体（１４）外柱面上，定子绝缘层（２５）和定子带形柱面绕组（２６）依次设置在定子圆柱体（２３）内柱面上，在转子圆柱体（１４）的一端同轴设置耦合变压器转子环形绕组（２２），定子圆柱体（２３）的同一端的对应位置上同轴设置耦合变压器定子环形绕组（２７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：金少舫，
申请(专利权)人：金少舫，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]