[发明专利]消谐波粗精耦合径向磁路旋转变压器及信号绕组绕线方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种粗精耦合径向磁路旋转变压器及信号绕组绕线方法，属于变压器技术领域。

背景技术

磁阻式旋转变压器是近年来快速发展的一种旋转变压器，目前广泛应用的磁阻式旋转变压器是不等气隙磁阻式旋转变压器。现有的磁阻式旋转变压器通常采用径向的磁路结构，励磁和信号绕组均放置在定子齿上，转子采用凸极结构。现有的径向磁阻式旋转变压器不仅精度相对较低，而且体积随极对数的增加也有显著增大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种消谐波粗精耦合径向磁路旋转变压器及信号绕组绕线方法，以解决现有的径向磁阻式旋转变压器精度低，体积随极对数的增加而增大，应用领域受限的问题。

实现上述目的，采取的技术方案如下：

本发明的消谐波粗精耦合径向磁路旋转变压器，包括定子、转子、励磁绕组、粗机正弦信号绕组、粗机余弦信号绕组、精机正弦信号绕组及精机余弦信号绕组，定子为圆筒形状；定子与转子之间具有不相等的气隙，定子的内表面沿轴向加工有2NP个定子槽和2NP个定子齿，2NP个定子槽沿定子的内表面圆周均布设置，相邻两个定子槽之间为所述的定子齿；其中，N为自然数，N的取值范围为2～15，P为转子极对数；励磁绕组安放在2NP个定子槽中，且逐个定子槽反向串联，励磁绕组分布于各定子槽中的匝数相等；粗机正弦信号绕组按正弦规律缠绕于2NP个定子齿的同一层上；粗机余弦信号绕组按正弦规律缠绕于2NP个定子齿的同一层上；精机正弦信号绕组按正弦规律缠绕于2NP个定子齿的同一层上；精机余弦信号绕组按正弦规律缠绕于2NP个定子齿的同一层上；且粗机正弦信号绕组、粗机余弦信号绕组、精机正弦信号绕组及精机余弦信号绕组分四层设置。

本发明的消谐波粗精耦合径向磁路旋转变压器信号绕组绕线方法，所述的方法包括下述步骤：

步骤一、对于粗机正弦信号绕组而言，任意选取一个过定子的轴线且不与定子齿相交的平面一，并以该平面一为基准，沿顺时针方向将2NP个定子齿按照粗机正弦相均分成两组；第一组中的相邻的NP个定子齿沿逆时针方向绕线，第二组中的相邻的NP个定子齿沿顺时针方向绕线；

步骤二、对于粗机余弦信号绕组而言，任意选取一个过定子的轴线且不与定子齿相交的平面二，并以该平面二为基准，沿顺时针方向将2NP个定子齿按照粗机余弦相均分成两组；第一组中的相邻的NP个定子齿沿逆时针方向绕线，第二组中的相邻的NP个定子齿沿顺时针方向绕线；粗机余弦信号绕组与粗机正弦信号绕组相位上相差90°电角度；

步骤三、对于精机正弦信号绕组而言，以平面一为基准，沿顺时针方向将2NP个定子齿均分为P部分，由平面一的基准位置开始沿顺时针方向将第一部分2N个定子齿按照精机正弦相均分为两组，第一组相邻的N个定子齿逆时针方向绕线，第二组相邻的N个定子齿顺时针方向绕线；精机正弦信号绕组其他的P-1部分绕线方式与第一部分相同；

步骤四、对于精机余弦信号绕组而言，以平面三为基准，沿顺时针方向将2NP个定子齿均分为P部分，由平面三的基准位置开始沿顺时针方向将第一部分2N个定子齿按照精机余弦相均分为两组，第一组相邻的N个定子齿逆时针方向绕线，第二组相邻的N个定子齿顺时针方向绕线；精机余弦信号绕组其他的P-1部分绕线方式与第一部分相同；精机余弦信号绕组与精机正弦信号绕组相位上相差90°电角度。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明的消谐波粗精耦合径向磁路旋转变压器作为一种伺服系统的速度以及位置传感器，可以大幅度提高铁心利用率，提高旋转变压器精度，同时提供绝对零位。

2、精机部分与粗机部分共用同一套励磁绕组，共用同一磁通路径。其磁阻变化采用改变磁路耦合面积的原理。精机部分正余弦信号绕组为不等匝绕组，粗机部分的正余弦信号绕组同样也为不等匝绕组，并都是按正弦规律排线，正、余弦信号绕组缠绕于不同绕线层。这种特殊的形式简单，可以广泛应用于多种工业领域。

3、本发明提出的消谐波粗精耦合径向磁路旋转变压器是一种可靠性高的位置传感器，具有高精度，小体积等优点，适用于高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合，在未来的位置检测方面具有广泛的发展空间。

4、本发明的方法可以有效地降低谐波误差含量，从而在已有的磁阻式旋转变压器基础上提高测量精度。

附图说明

图1为消谐波粗精耦合径向磁路旋转变压器的结构示意图；