斜面导磁结构转子及使用该转子的磁阻式单极旋转变压器制造技术

斜面导磁结构转子及使用该转子的磁阻式单极旋转变压器，它涉及一种具有斜面导磁结构的转子基使用这种转子的磁阻式单极无刷旋转变压器，以解决现有用于测角的旋转变压器存在的结构较复杂、测量精度较差且不适用于极数较少的角度测量的问题。转子的轴向两端为不导磁材料，位于转子轴向中间处的导磁材料为两个平行平面切割圆套体所形成的斜短套；定子的内表面沿圆周方向开有通槽，在定子的内表面圆周上均匀设置有４Ｎ个凸齿，每相邻的Ｎ个凸齿为一组绕组齿，第一绕组和第二绕组分别间隔地缠绕在每组绕组齿的凸齿上，第一绕组和第二绕组为正交绕组，励磁绕组设置在定子的通槽中。本发明专利技术用于角度测量或角度传感器元件，可以测出被测转子的绝对零位。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有斜面导磁结构的转子及使用这种转子的磁阻式变压器。
技术介绍
用于测角的传统旋转变压器，其输入输出绕组分别置于转子和定子上，为实现无刷化，需要加一个耦合变压器，这样就增加了其结构复杂的复杂度； 而另一种游标式旋转变压器，两种绕组都在定子上，实现了无刷化，但是这 种旋转变压器的极对数很多(一般极对数的值都大于32)，并且要采用结构 复杂的正弦绕组才能够正常运行。上述两种旋转变压器在用于极对数较少的 多极角度测量时，特别是在用于无刷直流电动机转子位置传感器时，都不是 理想的元件。目前该领域普遍采用不等气隙磁阻式旋转变压器解决上述问题， 但对于单对极的不等气隙磁阻式旋转变压器来讲，依然存在精度较差的问题， 尤其是系统偏心等带来的问题较为严重。
技术实现思路
本专利技术为解决现有用于测角的旋转变压器存在的结构较复杂、测量精度 较差且不适用于极数较少的角度测量的问题，提供一种斜面导磁结构转子及 使用该转子的磁阻式单极旋转变压器。本专利技术的环套形的转子由导磁材料和 不导磁材料组成，转子的轴向两端为不导磁材料，位于转子轴向中间处的导 磁材料为两个平行平面切割圆套体所形成的斜短套。使用本
技术实现思路
所述的斜面导磁结构转子的磁阻式单极旋转变压器包括 定子和转子，转子与定子同心设置，转子的外表面与定子的内表面之间设有 气隙，本专利技术的变压器还包括第一绕组、第二绕组和励磁绕组，定子的内表 面沿圆周方向开有通槽，在定子的内表面圆周上均匀设置有4N个凸齿，其 中N代表自然数，每相邻的N个凸齿为一组绕组齿，共组成四组绕组齿，第 一绕组和第二绕组分别间隔地缠绕在每组绕组齿的凸齿上，第一绕组和第二 绕组为正交绕组，励磁绕组设置在定子的通槽中。有益效果本专利技术的转子采用斜面导磁结构，可以使气隙磁通发生正弦变化，进而达到两相正交信号绕组的感应电势的正、余弦变化要求；本专利技术 的磁阻式变压器通过两组正交绕组的设置可以尽量控制剩余电势的恒定分 量，简化了系统结构，提高了测量精度，并可用于系统绝对位置测量。 附图说明图l是本专利技术的转子结构示意图；图2是本专利技术的定子轴向剖面图；图 3是本专利技术的磁阻式变压器的俯视图；图4是本专利技术的定子与转子的轴向剖 面示意图；屈5是本专利技术的励磁绕组的缠绕方式示意图。具体实施例方式具体实施方式一参见图l，本实施方式的环套形的转子2由导磁材料2-1和不导磁材料2-2组成，转子2的轴向两端为不导磁材料2-2，位于转子 2轴向中间处的导磁材料2-1为两个平行平面切割圆套体所形成的斜短套。本实施方式的转子2的形状与传统磁阻式旋转变压器中的转子形状不相 同，转子2的材料由导磁和不导磁的两部分叠压成形，所述导磁材料2-l可 以为硅钢片叠加结构、钋镆合金或软磁铁氧体，所述非导磁材料2-2可以为 铝合金材料。具体实施方式二参见图3和图4，本实施方式的磁阻式单极旋转变压 器由定子l、转子2、第一绕组4、第二绕组5和励磁绕组6组成，转子2与 定子1同心设置，转子2的外表面与定子1的内表面之间设有气隙3，定子1 的内表面沿圆周方向开有通槽1-2，在定子1的内表面圆周上均匀设置有4N 个凸齿l-l，其中N代表自然数，每相邻的N个凸齿1-1为一组绕组齿，共 组成四组绕组齿，第一绕组4和第二绕组5分别间隔地缠绕在每组绕组齿的 凸齿1-1上，第一绕组4和第二绕组5为正交绕组，励磁绕组6设置在定子 1的通槽1-2中。在本实施方式的磁阻式旋转变压器的结构中，定子l由三段硅钢片叠压 制成，转子2与定子1的一个凸齿1-1的耦合面积S是转子2同时与定子1 的凸齿1-1耦合的面积之和。该斜面式磁阻式旋转变压器是一对极的，机械 周期等于电周期，转子2每转过一个机械周期，耦合面积S周期性变化一次。 因此，就能够得出转子2转动一个机械周期时，耦合面积S将按照余弦规律 周期性变化一次。定子1和转子2之间的耦合面积S可以表示为下式，与转子2的转角成严格的余弦函数关系S = X.cos["(/-由上面的分析容易得到每个定子1的凸齿1-1的气隙磁导变化公式为 A, //0 7 = A ~~j~ = C, cos每个定子1的凸齿1-1的激磁磁通量为27T，<z5,=C2-CoS定子1的励磁绕组6可以是嵌在定子1中的一个等匝集中绕组，因此当 输入的励磁电压不变化时，励磁磁动势就会不变化。根据正余弦绕组采用等 匝集中的连接方式，可以计算出正余弦绕组分别匝链的磁链为/=4=10将凸齿1-1的激磁磁通量分别带入正余弦绕组分别匝链的磁链中，得到于是信号绕组的输出电势可以表示为^-, = 一^一，=—一 必 &其幅值可以表示为 1根据幅值的公式可以将本实施方式的变压器用于角度测量或角度传感器 元件，并可根据测量要求确定N的值，由于采用单对极结构可以测出被测转 子的绝对零位。具体实施方式三参见图2，本实施方式在具体实施方式二的基础上进一步限定了每个所述凸齿1-1都由上齿1-1-1和下齿1-1-2组成，第一绕组4 和第二绕组5都以分别缠绕每个凸齿1-1的上齿1-1-1和下齿1-1-2后再缠绕 相邻的一个凸齿1-1的方式缠绕。与正交信号的A相连接的第一绕组4缠绕在一个绕组齿上以后再与相隔 一个绕组齿的另一组绕组齿串联，与正交信号的B相连接的第二绕组5在一 个绕组齿上以后再与相隔一个绕组齿的另一组绕组齿串联，两组绕组分别代 表N极和S极。具体实施方式四本实施方式在具体实施方式二的基础上进一步限定了 所述第一绕组4和第二绕组5在每个凸齿1-1上缠绕的匝数相同。具体实施方式五本实施方式在具体实施方式二的基础上进一步限定了 所述转子2的导磁材料2-l的厚度与上齿1-1-1的高度相等。具体实施方式六本实施方式在具体实施方式二的基础上进一步限定了所述气隙3的宽度均匀。宽度均匀的气隙设置能够提高测量精度。具体实施方式七本实施方式在具体实施方式二的基础上进一步限定了所述上齿1-1-1和下齿1-1-2的长度相等。具体实施方式八参见图5，本实施方式在具体实施方式二的基础上进一步限定了所述励磁绕组6为集中式绕组，励磁绕组6与定子1的轴向垂直设置。 励磁绕组6的设置方式可以尽量大的削弱电势波中的恒定分量。本专利技术的内容不仅仅限于上述各具体实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样可以实现专利技术目的。权利要求1、斜面导磁结构转子，环套形的转子(2)由导磁材料(2-1)和不导磁材料(2-2)组成，其特征在于转子(2)的轴向两端为不导磁材料(2-2)，位于转子(2)轴向中间处的导磁材料(2-1)为两个平行平面切割圆套体所形成的斜短套。2、 根据权利要求1所述的斜面导磁结构转子，其特征在于所述导磁材料 (2-l)为硅钢片叠加结构，所述非导磁材料(2-2)为铝合金材料。3、 根据权利要求1所述的斜面导磁结构转子，其特征在于所述导磁材料 (2-l)为钋镆合金或软磁铁氧体。4、 使用权利要求1所述的斜面导磁结构转子的磁阻式单极旋转变压器， 它包括定子(1)和转子(2)，转子(2)与定子(1)同心设置，转子(2)的外表面与定子(1) 的内表面之间设有气隙(3)，其特征在于它还包括第一绕组(4)、第二绕组(5) 和励磁绕组(6)，定子(l)的内表面沿圆周方向开有通槽(l-2)，在定子(l)的内表 本文档来自技高网...

【技术保护点】
斜面导磁结构转子，环套形的转子（２）由导磁材料（２－１）和不导磁材料（２－２）组成，其特征在于转子（２）的轴向两端为不导磁材料（２－２），位于转子（２）轴向中间处的导磁材料（２－１）为两个平行平面切割圆套体所形成的斜短套。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：尚静，邹继斌，刘承军，胡建辉，陆永平，徐谦，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]