CN102640235A - 易于安装的旋转变压器 - Google Patents

Abstract

本发明通常涉及安装到旋转运动轴上的旋转变压器(400；800)，所述旋转变压器特别包括环形内芯(403)和环形外芯(404)，所述环形内芯(403)和所述环形外芯(404)通过它们之间的电磁感应实现电力传送，所述环形内芯和环形外芯同中心地安装，以使所述外芯的内表面能够在所述内芯的外表面的对面旋转，其特征在于，所述内芯(403)由通过第一连接装置(901；911)组合的多个内芯分离部分(405；406)组成；所述外芯由通过第二连接装置组合的多个外芯分离部分(407；408)组成。

Description

易于安装的旋转变压器

技术领域

本发明对象为易于安装的旋转变压器。其本质上涉及单相型旋转变压器，用于，特别是在通过对直升机的叶片变量设定和螺旋桨节距设定进行干预的传感器对位置信息进行恢复的过程中，实现固定元件和运动元件，典型的，旋转运动元件之间的电力传送。

一般而言，本发明涉及旋转变压器领域，其用于通过第一和第二线圈之间的电磁感应实现电力传送，所述第一和第二线圈分别同中心地固定于铁磁材料制成的第一和第二管状部件上，该第一和第二管状部件同轴设置，以使一者的外表面能够在另一者的内表面的对面旋转。

在能从旋转变压器的使用中获益的产业中，特别是航天工业中，例如，为了在卫星中进行传送，将电流传输至安装在带有旋转接头的支撑盘上的测量装置，允许其相对于星星进行定向。这种旋转变压器还用于航空工业，特别是用于扭矩传感器，这些扭矩传感器用于，例如，对直升机的螺旋桨节距进行设定。众所周知的“后转子除冰”和“节距控制”这些特殊功能更是使得电力的传送成为必需。为了上述用途，去除传统的摩擦集电刷，并用上述变压器进行替换是有益的。上述变压器消除了由电刷的磨损造成的故障风险，可以提高设备的可靠性。

背景技术

附图1和2概略地示出了已知类型的旋转变压器。图1示出的旋转变压器基本上包括部件1和部件2，这两个部件分别对应于形式为环孔的内芯和外芯，并同中心地安装以使得其中一者能够相对于另一者绕公共轴线X旋转。部件1和2分别凹陷形成有环形槽3和4，环形槽3和4中分别容纳有电气绕组5和6。部件1的内径稍大于部件2的外径，由此部件2可以在部件1中旋转而不与其物理接触。因此，在绕组的任意一侧通常提供有厚度大约为0.1mm的径向间隙。这些绕组直接缠绕在由磁性材料，例如铁素体制成的部件1和2上。

在图2概略示出的变体中，已知的变压器包括可绕相同轴线X’旋转运动的两个环1’和2’，在这些环的对面设置的两个轴向端部上分别凹陷形成有两个环形槽3’和4’，其中分别容纳有绕组5’和6’。因此，位于绕组任意一侧的间隙为轴向的。

但是，借助图1和2描述的上述已知旋转变压器有其局限性，极大地限制了它们的使用。这些局限性在图3-A和3-B中示出。图3-A和3-B揭露了这样一个事实，即，在某些位置，上述的旋转变压器安装不易，甚至一点也不容易。事实上，所有的旋转变压器，如图3-A和3-B所示的具有同中心的环形外芯301和环形内芯302的现有变压器300都是形成为一体的。因此，这些旋转变压器必须通过将要安装这些旋转变压器的元件，特别是轴型元件滑动来进行定位。因此，举例来说，当机械轴303具有某些特性时，不对相关轴进行分解，这些旋转变压器就不能被安装到轴303上。这些特性可以是不同类型的，例如，可以为图3-A所示的扩口304，或图3-B所示的通过轴承306连接至轴303的壁305。

发明内容

本发明目的为提出针对上述问题的解决方案。本发明旨在实现不受上述局限性影响的旋转变压器。一般而言，本发明本质上提出一种旋转变压器，该旋转变压器的拓扑结构允许绕轴对变压器进行安装或卸除，而不需要在变压器的核心区域进行装卸操作，特别是不需要绕轴的滑动操作。

有利地，本发明的旋转变压器还可以解决现有技术中的旋转变压器经常遇到的问题：现有的旋转变压器中，内轴的材料类型会影响变压器的特性，特别是磁化电感，漏电感，或效率特性。实际上，如果内轴为磁通导体，可以观察到由旋转变压器的芯形成的磁路的磁阻将会增加。在本发明的有利的实施方式中，变压器的特性与相关轴无关。

因此，本发明本质上涉及安装到旋转运动轴上的旋转变压器，该旋转变压器特别包括环形内芯和环形外芯，所述环形内芯和环形外芯通过它们之间的电磁感应实现电力传输，所述环形内芯和环形外芯同中心地安装，以使所述外芯的内表面能够在所述内芯的外表面的对面旋转，特征在于所述内芯由通过第一连接装置组合的多个内芯分离部分组成，还在于所述外芯由通过第二连接装置组合的多个外芯分离部分组成。

单独考虑或考虑到所有的可能的技术组合，除前段所述主要特性，本发明的旋转变压器还可以具有一个或多个以下的补充特性：

-内芯分离部分具有相同的形状和尺寸；

-外芯分离部分具有相同的形状和尺寸；

-每个内芯分离部分和每个外芯分离部分包括电气绕组；

-每个内芯和/或外芯分离部分具有第一侧面槽和第二侧面槽，相关部分的电气绕组穿过该一侧面槽和第二侧面槽；

-每个内芯和/或外芯分离部分具有位于相关部分的内表面和/或外表面上的环形槽，相关部分的电气绕组穿过该环形槽；

-所有的内芯分离部分和/或所有的外芯分离部分通过相同的电源供电；

-第一连接装置和/或第二连接装置由内芯和/或外芯分离部分的电枢的绕环(encircling)组成；

-第一连接装置和/或第二连接装置包括螺栓，该螺栓设置在内芯和/或外芯分离部分的电枢上；

-两个组合的内芯分离部分具有第一平坦的连接面，两个组合的外芯分离部分具有第二平坦的连接面，每个第一平坦的连接面和第二平坦的连接面径向对齐；

-内芯和外芯中的每一个由两个芯分离部分组成。

通过阅读以下描述并参照附图，可以更好地理解本发明及其各种应用。

附图说明

以下附图仅作指示用，并不对本发明构成限制，其中；

-如上所述，图1示出了已知类型的旋转变压器的第一实施方式；

-如上所述，图2示出了已知类型的旋转变压器的第二实施方式；

-图3-A和3-B概略示出了内轴，已知类型的旋转变压器不能轻易地绕该内轴进行安装；

-图4概略示出本发明的旋转变压器绕轴进行的安装操作；

-图5详细示出了本发明的旋转变压器的第一实施方式；

-图6详细示出了图5所示旋转变压器的实施方式的截面图；

-图7概略示出了本发明的旋转变压器的第一实施方式的透视图；

-图8概略示出了本发明的旋转变压器的第二实施方式的透视图；

-图9概略示出了本发明的旋转变压器的第二实施方式以第一种可能的组合方式的透视图；

-图10概略示出了本发明的旋转变压器的第二实施方式以第二种可能的组合方式的透视图。

本发明优选实施方式的详细说明

除非另有说明，不同附图中出现的相同元件具有同一的附图标记。

本发明的旋转变压器的一般原理在图4中示出。图4中示出了轴401，在轴401的两端具有喇叭口402，这使得不可能对现有技术中的旋转变压器通过沿轴401进行滑动操作而进行安装。为使绕着这样的轴安装旋转变压器成为可能，本发明提出了旋转变压器400，其包括环形内芯403和环形外芯404，二者都由若干分离部件(或部分)组成。术语“芯分离部分”指的是通过与其它芯部分并列而对组成闭合的环形磁芯做出贡献的元件。

因此，在所示实施例中，内芯403由第一半芯405和第二半芯406组成，外芯404由第一半芯407和第二半芯408组成。借助由分离部件组成的内芯和外芯，轴401上可以安装旋转变压器，该安装包括通过直接侧向定位将上述半芯绕轴401放置，并将这些半芯彼此组合在一起以重新组成旋转变压器的环形内芯和环形外芯。每一个相关半芯包括电气绕组，下面将详细描述电气绕组的特性，特别是定位。

图5更详细地示出了图4的旋转变压器400，包括旋转变压器400的前视图500，仰视图501，和侧视图502。特别地，对旋转变压器400中的不同电气绕组进行详细描述。

如上所述，组成旋转变压器的每个环形(内和外)芯由多个环部件组成。对每个相关的环而言，组成环的环部件有利地具有相同的形状和尺寸。因此，环部件是环孔的一部分，每个环部件包括第一侧面部分511和第二侧面部分512，给定环部件的每个侧面部分相对于下一个环部件的侧面部分的对面定位，由此，对正确定位的环部件进行组合可以有效地组成环形芯。

在本发明的旋转变压器中，每个内芯或外芯分离部分包括绕其缠绕的电气绕组。因此，半芯405，406，407和408分别具有电气绕组505，506，507和508。在本发明的变压器，例如，如图4和5所示的变压器中，每个电气绕组设置于与其相关的分离元件的周围，形成一个卷绕(coiling)，该卷绕在相关的分离元件周围形成多个通道，相关卷绕的每一个通道中总体上包括在与旋转变压器的中心轴线X垂直的平面中。因此，每个部件的电气绕组适应于与其相关的环部件的曲率。

在所示的实施例中，为了促进不同环部分的组合，限制由于电气绕组的存在而造成的总体尺寸，在每个相关环部件的侧面部分上设置被称为侧面槽的槽513。槽的尺寸设置为使得在组合两个环元件时，两个连续的分离环部分的两个电气绕组不互相接角。

有利地，如图5所示，每个环元件提供有环形槽514，即，根据相关部分的弯曲部分凹陷形成的槽，以使电器绕组穿过。在所示的实施例中，环形槽为形成在组成内芯和外芯的环部分的内表面上的槽。芯部分的内表面指的是具有最小尺寸的弯曲表面，外表面指的是具有最大尺寸的表面。在其他实施例中，环形槽形成在外表面上以替代内表面的环形槽，或与内表面的环形槽互为补充。环形槽的形成本质上消除了位于内芯和外芯上的电气绕组互相接触的风险，增加内芯和外芯之间的间隙515，或限制旋转变压器的总体尺寸。

每个电气绕组具有属于它的输入端516-E和输出端516-F。有利地，在本发明中，组成内芯的不同部分的电气绕组由相同的第一电源供电。以同样的方式，组成外芯的不同部分的电气绕组由相同的第二电源供电，该第二电源可能不同于第一电源。通过使变压器的每个芯具有单独的电源，可以确保变压器的特性的最佳稳定性。

图6示出了图5所示旋转变压器的角度部分，该角度部分设置有参照图5所述的电气绕组。可以注意到在本发明的变压器中，在内部区域600中，磁通量循环至由外芯和内芯组成的磁芯。由此，磁通量在磁芯中被引导，而不在内轴中循环，本发明的变压器绕该内轴设置。因此，变压器的特性与机械轴无关，这些特性很少受旋转变压器沿机械轴的轴线少量平移所产生的影响。

图7概略地透视示出了图5的旋转变压器，其中内芯与外芯分开，以更好地显示组成旋转变压器的不同元件的形状。

如果在图4至图7中，每个内芯和外芯仅由两个半芯构成，那么在其他的实施例中，内芯和外芯包括多于两个分离部分。

因此，图8概略示出本发明的旋转变压器800的第二实施例，它的每个环形(外和内)芯由三个环部件组成。该图示为透视图，其中内芯与外芯分开，以更好地显示组成旋转变压器的不同元件的形状。

在本发明旋转变压器的有利实施例中，两个组合的内芯分离部分具有第一平坦的连接面702，两个组合的外芯分离部分具有第二平坦的连接面701，每个第一平坦的连接面702和第二平坦的连接面701径向对齐，这尤其在图7和8中可见。

图9示出了不同的分离芯部分的组合的第一实施方例，在该第一实施例中，在电枢601上形成绕环(encircling)901，特别地，电枢601在图6中可见，其在朝向与轴线X垂直的平面的侧壁上位于芯部分上。

图10示出了不同的分离芯部分的组合的第二实施例，在该第二实施例中，组合通过螺栓911实现，螺栓911位于电枢601上。

更普遍地，内芯分离部分通过第一连接装置组合，外芯分离部分通过第二连接装置组合，第一连接装置和第二连接装置不一定相同。

Claims (9)

1.安装到旋转运动轴上的旋转变压器(400；800)，所述旋转变压器特别包括环形内芯(403)和环形外芯5(404)，所述环形内芯(403)和所述环形外芯(404)通过它们之间的电磁感应实现电力传送，所述环形内芯和环形外芯同中心地安装，以使所述外芯的内表面能够在所述内芯的外表面的对面旋转，其特征在于，所述内芯(403)由通过第一连接装置(901；911)组合的多个内芯分离部分(405；406)组成，所述内芯分离部分中的每一个包括电气绕组(505；506)；所述外芯由通过第二连接装置组合的多个外芯分离部分(407；408)组成，所述外芯分离部分中的每一个包括电气绕组(507；508)。

2.根据权利要求1所述旋转变压器(400；800)，其特征在于：

-所述内芯分离部分具有相同的形状和尺寸；

-所述外芯分离部分具有相同的形状和尺寸。

3.根据前述权利要求任意一项所述旋转变压器(400；800)，特征在于，每个内芯和/或外芯分离部分具有第一侧面槽(513)和第二侧面槽，相关部分的电气绕组穿过该一侧面槽和第二侧面槽。

4.根据前述权利要求任意一项所述旋转变压器(400；800)，其特征在于，每个内芯和/或外芯分离部分具有位于相关部分的内表面和/或外表面上的环形槽(514)，相关部分的所述电气绕组穿过该环形槽。

5.根据前述权利要求任意一项所述旋转变压器(400；800)，其特征在于，所有的所述内芯分离部分和/或所有的所述外芯分离部分通过相同的电源供电。

6.根据前述权利要求任意一项所述旋转变压器(400；800)，其特征在于，所述第一连接装置和/或所述第二连接装置由所述内芯和/或外芯分离部分的电枢(601)的绕环(901)组成。

7.根据前述权利要求1至5任意一项所述旋转变压器(400；800)，其特征在于，所述第一连接装置和/或所述第二连接装置包括螺栓(911)，所述螺栓位于所述内芯和/或外芯分离部分的电枢(601)上。

8.根据前述权利要求任意一项所述旋转变压器(400；800)，其特征在于，两个组合的内芯分离部分具有第一平坦的连接面(702)，两个组合的外芯分离部分具有第二平坦的连接面(701)，每个所述第一平坦的连接面和每个所述第二平坦的连接面径向对齐。

9.根据前述权利要求任意一项所述旋转变压器(400；800)，其特征在于，所述内芯和所述外芯中的每一个由两个芯分离部分组成。

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