[发明专利]单层信号绕组轴向磁路多极旋转变压器及绕组绕线方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种单层信号绕组旋转变压器及绕组绕线方法，属于变压器技术领域。

背景技术

用于高精度位置测试的磁阻式旋转变压器，其特有的磁路结构可以抵消由偏心等因素引起的误差。现有的磁阻式旋转变压器一般采用定子与转子间的磁阻变化，使输出信号的电势幅值发生变化，其无刷、无耦合变压器式结构，与绕线式转子旋转变压器相比使用可靠，寿命长，广泛应用在高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合，如机器人系统、机械工具、汽车、电力、冶金、纺织、印刷等领域。但是，现有的多级轴向磁阻式旋转变压器不仅精度相对较低，而且随极对数的增加体积也有显著增大。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单层信号绕组轴向磁路多极旋转变压器及绕组绕线方法，以解决现有的多级轴向磁阻式旋转变压器精度低，并且随极对数的增加体积也随之增大的问题。

实现上述目的，采取的技术方案如下：

本发明的单层信号绕组轴向磁路多极旋转变压器，包括定子、转子、励磁绕组、正弦信号绕组以及余弦信号绕组；转子和定子均为圆筒形状，定子与转子之间具有相等的气隙，定子内环面沿轴向加工有2NP个定子长槽和2NP个定子长齿，2NP个定子长槽沿定子内环面均布设置，相邻两个定子长槽之间为所述的定子长齿，2NP个定子长槽和2NP个定子长齿位于定子内环面的同一圆周上；定子内环面的中部沿圆周方向上加工有一环形槽，且环形槽开设在定子长槽和定子长齿的中部，环形槽将2NP个定子长齿分割成2NP个上定子齿和2NP个下定子齿，由2NP个上定子齿和2NP个下定子齿构成2NP对定子齿；其中，N为自然数，N的取值范围为2～15，P为转子极对数；励磁绕组放置于定子的环形槽内，励磁绕组与定子同心设置；正弦信号绕组与余弦信号绕组以单层绕线方式交替地缠绕于定子齿上。

本发明的单层信号绕组轴向磁路多极旋转变压器绕组绕线方法，所述的方法是：

任意选取一个过定子的轴线且不与定子齿相交的平面，并以该平面为基准，沿顺时针方向将2NP对定子齿按照正弦相与余弦相交替地分成两套2NP对定子齿，再根据绕线方式将每相信号绕组的NP对定子齿均分为P部分；对于正弦信号绕组而言，从平面开始沿顺时针方向将第一部分的N对定子齿分为两组；当N为偶数时，在第一组对定子齿上沿逆时针方向绕线，在第二组对定子齿上沿顺时针方向绕线；当N为奇数时，在第一组对定子齿上沿逆时针方向绕线，在第二组对定子齿上沿顺时针方向绕线；余弦信号绕组绕线方式与正弦信号绕组相同，相位上相差90°电角度；其他的P-1部分定子齿的绕线方式与所述的N为偶数时和N为奇数时的绕线方式相同。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明基于磁阻变化原理的高精度角度传感元件，它的结构简单、紧凑，不仅使得电势恒定分量减小，其特殊的消谐波式单层信号绕组结构还可以最大限度地消除由安装偏心等带来的误差，从而提高了测量精度。

2、本发明在已有的磁阻式旋转变压器的基础上改进了定子上信号绕组的设置以及绕线方式，可以极大限度的削弱函数误差，使测量精度更高，且可以缩小体积，降低材料使用率，非常适合于角度与位置的测量。

3、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。

综上，本发明的单层信号绕组轴向磁路多极旋转变压器及绕组绕线方法可广泛应用在高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合，如机器人系统、机械工具、汽车、电力、冶金、纺织、印刷等领域。

附图说明

图1为本发明的单层信号绕组轴向磁路多极旋转变压器的主视结构示意图；

图2为转子的结构示意图；

图3为本发明的单层信号绕组轴向磁路多极旋转变压器的轴向剖面图；

图4为本发明的单层信号绕组轴向磁路多极旋转变压器的正、余弦信号绕组的匝数分布图，图中E指代的为正弦相，F指代的为余弦相，黑色区域表示为所对应信号绕组的匝数值，所对应信号绕组的匝数值在虚线空白区域为零；

图5为励磁绕组的结构示意图。

图中所示出的部件名称及标号如下：

转子1、导磁区域1-1、非导磁区域1-2、定子2、上定子齿2-1、环形槽2-2、下定子齿2-3、气隙3、正弦信号绕组4、余弦信号绕组5、平面6、定子长槽7、励磁绕组8、定子齿9。

具体实施方式