[发明专利]外转子凸极磁阻式多极旋转变压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种外转子凸极磁阻式多极旋转变压器，属于旋转变压器技术领域。 

背景技术

现有的旋转变压器分为三种，第一种接触式旋转变压器的结构较复杂，且由于存在电刷和滑环等机构，运行速度和寿命等均受到限制。第二种带耦合变压器的旋转变压器虽然省去了滑环和电刷机构，但仍然是定、转子双方绕线，还增加了耦合变压器，因此增加了旋转变压器的总体积和成本，结构也趋于复杂。第三种游标式旋转变压器虽然全部绕组安放在定子齿上，实现了无刷化，但绕组型式过于复杂，误差较大，不利于高精度要求。上述三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。 

发明内容

本发明的目的是为了解决现有旋转变压器结构复杂、极对数较少时多极角度测量的误差问题，进而提供一种外转子凸极磁阻式多极旋转变压器。 

本发明的目的是通过以下技术方案实现的： 

一种外转子凸极磁阻式多极旋转变压器，包括：定子和转子，所述转子的外侧为圆筒形，转子的内侧呈现波浪形曲面，由N个波峰与N个波谷组成，所述定子的外圆表面沿轴向开有四N个宽度相等的通槽，在通槽之间均布有四N个凸齿，并依次序将四N个凸齿区分成二N个奇数凸齿与二N个偶数凸齿，且N为旋转变压器的极对数，所述定子与转子为同心，转子内侧的波浪形曲面结构导致定子与转子之间的气隙不等，所述转子的内圆表面上波峰顶部与所述定子的外圆表面之间的间隙G_min为0.5~1毫米，转子的内圆表面上波谷底部与所述定子的外圆表面之间的间隙G_max为4+G_min。

本发明具有以下优点：本发明结构简单，适用于角度测量或角度传感器。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，都是非常理想的元件。 

  

附图说明

图1是本发明一种外转子凸极磁阻式多极旋转变压器的结构示意图。 

  

具体实施方式

下面将结合附图对本发明做进一步的详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式，但本发明的保护范围不限于下述实施例。 

如图1所示，本实施例所涉及的一种外转子凸极磁阻式多极旋转变压器，包括：定子2和转子1，所述转子1的外侧为圆筒形，转子1的内侧呈现波浪形曲面，由N个波峰与N个波谷组成，所述定子2的外圆表面沿轴向开有四N个宽度相等的通槽7，在通槽7之间均布有四N个凸齿8，并依次序将四N个凸齿8区分成二N个奇数凸齿8与二N个偶数凸齿8，且N为旋转变压器的极对数，所述定子2与转子1为同心，转子1内侧的波浪形曲面结构导致定子2与转子1之间的气隙6不等，所述转子1的内圆表面上波峰顶部与所述定子2的外圆表面之间的间隙G_min为0.5~1毫米，转子1的内圆表面上波谷底部与所述定子2的外圆表面之间的间隙G_max为4+G_min。 

本实施方式还包括激磁绕组3、正弦绕组4和余弦绕组5，所述激磁绕组3缠绕于所有凸齿8的根部，正反相间串联，所述正弦绕组4缠绕于所有奇数凸齿8的顶部，并正反相间串联，所述余弦绕组5缠绕于所有偶数凸齿8的顶部，并正反相间串联。所述激磁绕组3的两个接线端子J₁与J₂通入恒压交流电，所述正弦绕组4的两个接线端子S₁与S₂输出正弦信号，所述余弦绕组5的两个接线端子C₁与C₂输出余弦信号，所述凸齿8沿圆周方向的齿宽L为5~10毫米，所述正弦绕组4与余弦绕组5的匝数相同，且激磁绕组3、正弦绕组4和余弦绕组5的匝数保持不变。 

由于激磁绕组3、正弦绕组4和余弦绕组5都缠绕于凸齿8上，每个凸齿8下气隙磁导 为转子电气角度的周期函数，用傅立叶级数表示为： 

式中为机械转角；

为平均磁导；

    为μ次谐波磁导幅值；

    为转子极对数；

为定子齿数。

每个定子齿下的激磁磁通为： 

式中为磁通的恒定分量；

为μ次谐波磁通幅值。

根据正弦绕组和余弦绕组的连接方式，正弦绕组和余弦绕组的磁链可以表示为： 

简化可得，