[发明专利]磁阻式多极旋转变压器

说明书

技术领域

本发明涉及一种旋转变压器，尤其涉及一种磁阻式多极旋转变压器。

背景技术

用于测角的传统旋转变压器，其激磁绕组，输出绕组分别设置在转子和定子上，它是一种有刷（有触点）结构，若要实现无刷化，需要加一个环形耦合变压器（简称“环变”），这样一来，使旋转变压器的结构复杂化；并且这种无刷旋转变压器其极对数，大多数以一对极为主。若要用到2-12对极，这种旋转变压，设计和制造难度极大，几乎是不可能，而现有的另一种所谓“游标式旋转变压器”，激磁绕组输出绕组都在定子上，实现了无刷化，但这种游标式旋转变压器极对数P很多，最少的极对也大都在16对极以上，并且要采用结构复杂的正弦绕组，制造难度大。这二类旋转变压器在用于极对数较少的多极角度测量时，特别在用于极对数为2-12对极的永磁交流伺服电动机上作为转子位置传感器，都不是理想元件。

发明内容

为了解决现有的用于测角的旋转变压器结构复杂且不适用于极对数在2-12对极的多极角度测量问题，本发明提供了一种基于磁阻变化原理的磁阻式多极旋转变压器，用于多极角度测量或多极角度位置传感器。

本发明的磁阻式多极旋转变压器，包括转子、定子，所述转子的外圆表面和定子的内圆表面之间设有气隙，其特征是，还包括绕于所述定子上的激磁绕组、正弦绕组和余弦绕组。这些绕组均布绕在定子的齿上，并容纳于齿与齿之间的槽内，转子上没有绕组，定子上的绕组包括励磁绕组、正弦绕组和余弦绕组。激磁绕组在定子上的布置为正反相间串联而成。正弦绕组和余弦绕组输出电动势的幅值按正余弦规律变化。

转子、定子可用传统电机所用的硅钢片冲压后叠压而成。定子内圆上间隔地开有多个齿和槽。转子外圆均匀设计有P个波峰和P个波谷，波峰和波谷之间设计成相互圆滑连接，组成转子波浪形外圆表面。P为磁阻式多级旋转变压器的极对数，其取值范围为P=2-12。

本发明磁阻式多级旋转变压器激磁绕组按规定的恒压交流电激磁时，通过电磁感应原理，正弦绕组和余弦绕组分别输出感应电动势，其幅值随转子转角作P次正弦和余弦变化。本发明的磁阻式多级旋转变压器结构简单，其激磁绕组、输出电压的正弦绕组和余弦绕组都设置在定子上，转子上没有绕组。激磁电压和输出电压之间的电压转换无需通过电刷或环变来完成，因此实现了无刷化（或叫无接触化），从根本消除了由于触点存在，给运行带来的诸多电磁干扰和运行寿命问题。

所述转子的外圆表面上波峰顶部与定子内圆表面之间的间隙δmin为0.36-1.2mm。

所述定子内圆表面与所述转子的外圆表面上的波谷底部之间的间隙介于3.2+δmin与3.5+δmin之间。所述定子外圆直径为151mm。

所述定子内圆表面与所述转子的外圆表面上的波峰顶部之间的间隙δmin为1mm，所述定子内圆表面与所述转子外圆表面上的波谷底部之间的间隙介于4.2-4.5mm。

所述定子内圆表面与所述转子外圆表面上的波谷底部之间的间隙为0.92+δmin。所述定子外圆直径为37mm。

所述定子内圆表面与所述转子的外圆表面上的波峰顶部之间的间隙δmin为0.36mm，所述定子内圆表面与所述转子外圆表面上的波谷底部之间的间隙为1.28mm。

本发明的磁阻式旋转变压器具有以下特点：

1、转子的外圆表面形状，按含有正弦化特征设计成波浪形。

2、定子的内圆齿上激磁绕组正反相间串联而成，当激磁绕组通以恒压正弦交流电时，其激磁电流大小与转子转角无关，所以其输入阻抗是一个恒值。正弦绕组和余弦绕组的输出电动势Es、Ec可以分别表示为：

Es=EmSinPα；

Ec=EmCosPα；

其中，α—转子转角；P—转子极对数；Em—为输出绕组输出电动势的幅值。

从上述公式看出，正弦绕组和余弦绕组输出电动势的幅值将分别随转子转角作P次正弦和P次余弦变化的电压，从而实现了输出绕组具有两相多极旋转变压器的功能。

本发明所达到的有益效果：