CN103762065A - 优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器，主要包括定子和转子。定子由均匀分布的13槽铁芯和嵌以正弦分布的两相正交定子绕组构成；转子由均匀分布的转子铁芯和嵌有等节距和等匝数的绕组构成。本发明基波绕组系数高、谐波绕组系数低；绕组形式合理，便于机绕加工；容易实现2的N次方（1、2、4、8）极对数的转子绕组；也方便于构成3、5、7对极时的转子绕组；转子绕组节距不变、各组元件匝数，便于小型化和实现通用化、系列化。

Description

优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器

技术领域

本发明涉及电磁感应原理的角度位置传感器技术领域，具体地，涉及一种优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器。

背景技术

在原理上，旋转变压器可以归入电机一类，都是属于电磁感应原理。但旋转变压器不是像电机一样和功率、转矩联系在一起，而是作为传感组件，输出电气信号（精确的和转角有关的两相正交的正、余弦电压信号）来传感、或测量角度。因此信号的精确度非常重要。为了提高精度，通常都是通过这样几个方面来实现：①精密加工；②选择合理的定、转子槽数配合；③采用特殊绕组形式，在保证基波绕组系数的同时，尽量消除高次谐波的绕组系数；④加大尺寸提高槽数，以期改善气隙磁场波形，降低谐波分量。

在通常的设计中，为实现极对数的提高，都是采用加大尺寸和增加齿槽数来实现的。但在小型化的要求下，仅仅依靠加大尺寸、增加齿槽数是不行的。若想实现多极化，困难很多。另外，为适合于计算机技术，极对数一般被要求为是2的N次方（1、2、4、8……）。因此，齿槽数和绕组形式选择和配合非常重要。选择不当，会使气隙磁场波形畸变很大，无用有害的谐波分量增加，电气误差加大、精度变低。正确的选择齿槽数和绕组形式，不但会使尺寸变小，气隙磁场基波磁通足够大、而有害的影响电气误差的其它次谐波足够小，保证精度。另外，传统的以人工手下线的形式已不能满足要求。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器，以使旋转变压器达到小型化、数字化和制造自动化。

根据本发明的一个方面，提供一种旋转变压器，包括定子和转子，在所述定子上设置定子槽，在所述转子上设置转子槽，其特征是，所述定子槽数为13个，均匀设置在定子的内侧圆周上，所述转子槽为16个，均匀设置在所述转子的外侧圆周上。

优选地，所述定子上的定子绕组的节距为1，所述转子上的转子绕组为叠式等节距分布绕组。

优选地，所述转子绕组的极对数为1，所述转子绕组的节距为5。

优选地，所述转子绕组的极对数为2，所述转子绕组的节距为3。

优选地，所述转子绕组的极对数为4，所述转子绕组的节距为2。

优选地，所述转子绕组的极对数为8，所述转子绕组的节距为1。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

①基波绕组系数高、谐波绕组系数低；

②容易实现2的N次方（1、2、4、8）极对数的转子绕组；

③方便于构成3、5、7对极时的转子绕组；

④定子绕组节距不变，便于机绕加工。

⑤转子绕组节距不变，各元件匝数相等，便于机绕加工。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为转子绕组为1对极时的绕组展开图；

图2为转子绕组为2对极时的绕组展开图；

图3为转子绕组为4对极时的绕组展开图；

图4为转子绕组为8对极时的绕组展开图；

图5为转子绕组为3对极时的绕组展开图；

图6为转子绕组为5对极时的绕组展开图；

图7为转子绕组为7对极时的绕组展开图；

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

本发明的优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器为小机座式，其包括定子和转子，在定子上设置定子槽，在转子上设置转子槽，定子槽数为13个，均匀设置在定子的内侧圆周上，转子槽为16个，均匀设置在转子的外侧圆周上。

在所有的极对数下，定子绕组均采用节距为1的绕组形式，所有的绕组组件都是绕在某一个固定的齿上，组件彼此之间不相跨、不相交。这样的节距和绕组形式，非常方便于机器绕制。每相绕组的元件数等于槽数（每相13个元件），各元件匝数按一定规律分布。绕组各元件匝数分布的原则是：①两相绕组在槽内的匝数分布按正弦和余弦规律分布；②两相绕组对称正交（彼此相差90°电角度）③每个元件匝数不同，要求正负抵消的匝数尽可能的小。

参见附图1至7，转子绕组采用叠式等节距分布绕组；不同的极对数，具有不同的节距。除8对极外，1、2、4及3、5、7对极时均设正交绕组，以更好消除因工艺因素产生的误差。

在1对极时，从机器绕制方便和消除谐波能力两方面考虑，绕组节距取为5（在槽数为16时，极距为8，理论上节距最大可以取为8）。转子配置正交两相绕组。

在2对极时，绕组节距取为3（2对极时，极距为4，最大绕组节距可以取为4），转子配置正交两相绕组。这样的配置兼顾可以得到高的绕组系数和消除谐波的能力。

在4对极时，绕组节距取为2（4对极时，极距为2，绕组节距取为极距一样），转子配置正交两相绕组。这样的配置兼顾可以得到高的绕组系数和消除谐波的能力。

在8对极时，绕组节距取为1（极距也为1）。转子为单相绕组。绕组简单，方便；绕组系数大。

1、2、4对极及3、5、7对极时，转子绕组为正交两相绕组。一相作为励磁绕组，另一相短接。8对极时是单相绕组。

下表给出转子绕组的基本参数。

极对数	1	2	4	8	3	5	7
								节距	5	3	2	1	3	2	1
基波绕组系数	0.906	0.902	1.0	1.0	0.889	0.837	0.889

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (6)

1.一种优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器，包括定子和转子，在所述定子上设置定子槽，在所述转子上设置转子槽，其特征在于，所述定子槽数为13个，均匀设置在定子的内侧圆周上，所述转子槽为16个，均匀设置在所述转子的外侧圆周上。

2.根据权利要求1所述的优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器，其特征在于，所述定子上的定子绕组的节距为1，所述转子上的转子绕组为叠式等节距分布绕组。

3.根据权利要求2所述的优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器，其特征在于，所述转子绕组的极对数为1，所述转子绕组的节距为5。

4.根据权利要求2所述的优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器，其特征在于，所述转子绕组的极对数为2，所述转子绕组的节距为3。

5.根据权利要求2所述的优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器，其特征在于，所述转子绕组的极对数为4，所述转子绕组的节距为2。

6.根据权利要求2所述的优化齿槽配合及绕组的小尺寸旋转变压器，其特征在于，所述转子绕组的极对数为8，所述转子绕组的节距为1。

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