[发明专利]单层信号绕组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

本发明涉及一种单层信号绕组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

传统的旋转变压器有接触式旋转变压器、带耦合变压器的旋转变压器、游标式旋转变压器等几种，尽管逐渐地实现了无刷化，但结构仍比较复杂，误差较大，不利于高精度测量。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。但是，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，在电动汽车、航空及航天等多种领域应用受到限制。

发明内容

本发明的目的在于提供一种单层信号绕组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：

本发明的单层信号绕组径向磁路旋转变压器，包括定子、转子、励磁绕组、正弦信号绕组以及余弦信号绕组；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4NP个定子槽和4NP个定子齿，4NP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4NP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；4NP个定子齿的相间隔的定子齿上以单层形式缠绕正弦信号绕组；4NP个定子齿的相间隔的定子齿上以单层形式缠绕余弦信号绕组，且正弦信号绕组和余弦信号绕组缠绕于同一绕线层。

本发明的单层信号绕组径向磁路旋转变压器信号绕组绕线方法，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4NP个定子齿按照正弦相与余弦相交替地分成两套2NP个定子齿，再根据绕线方式将每相信号绕组的2NP个定子齿均分为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2N个定子齿分为两组；在第一组N个定子齿上沿逆时针方向绕线，在第二组N个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第一组、第二组定子齿相同。

本发明具有以下有益效果：

本发明的单层信号绕组径向磁路旋转变压器可以大幅度提高旋转变压器的测量精度，并且缩减了旋转变压器的体积与重量，适用于深空探测等尖端领域。本发明的转子外圈按照正弦规律变化，为径向凸极结构，定子与转子之间具有不相等的气隙结构。定子内侧面上加工有4NP个定子齿和4NP个定子槽，定子齿上缠绕有正弦信号绕组以及余弦信号绕组，并均为集中式绕组。励磁绕组设置在4NP个定子槽内，励磁绕组为等匝绕组，正弦信号绕组以及余弦信号绕组分别为不等匝绕组，并按正弦规律排线，且正余弦信号绕组缠绕于同一绕线层。这种特殊的结构紧凑，形式简单，具有降低测量误差的作用。

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径向磁路旋转变压器及信号绕组绕线方法可广泛应用于电动汽车、航空及航天等多种领域。

附图说明

图1是本发明的单层信号绕组径向磁路旋转变压器的径向剖视图；

图2是本发明的单层信号绕组径向磁路旋转变压器的正、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。

具体实施方式

具体实施方式一：如图1、图2所示，单层信号绕组径向磁路旋转变压器，包括定子2、转子1、励磁绕组8、正弦信号绕组4以及余弦信号绕组5；定子2为圆筒形状；定子2与转子1之间具有不相等的气隙3，定子2的内表面沿轴向加工有4NP个定子槽7和4NP个定子齿9，4NP个定子槽7沿定子2的内表面圆周均布设置，相邻两个定子槽7之间为所述的定子齿9；其中，N为自然数，N的取值范围为2～15，P为转子1极对数；励磁绕组8安放在4NP个定子槽7中，且逐个定子槽7反向串联，励磁绕组8分布于各定子槽7中的匝数相等；4NP个定子齿9的相间隔的定子齿9上以单层形式缠绕正弦信号绕组4；4NP个定子齿9的相间隔的定子齿9上以单层形式缠绕余弦信号绕组5，且正弦信号绕组4和余弦信号绕组5缠绕于同一绕线层。