CN104051146B - 一种圆弧形轴向磁路磁阻式线性旋转变压器 - Google Patents
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Abstract
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种圆弧形轴向磁路磁阻式线性旋转变压器，包括圆弧形的定子，以及能够沿定子圆弧运动的转子，所述定子包括由下至上设置的定子下段、定子中段、定子上段，所述定子上段、定子中段沿径向在相同位置分别开设有若干槽，所述定子中段内径大于定子上段的内径，所述定子中段的槽内设置有逐槽绕制串接的第一输出绕组和第二输出绕组，所述定子中段外侧还设置有励磁绕组；所述定子和转子之间留有间隙。本发明体积小，适于安装在有限圆周空间内。
Description
技术领域
本发明属于电机技术领域，具体涉及一种圆弧形轴向磁路磁阻式线性旋转变压器。
背景技术
磁阻式线性旋转变压器通常用两种型式实现。一种为E型结构，当3个铁心柱的极弧夹角都是2αm时，其线性范围为±αm [1]，即至少需要6αm以上的角度范围才能实现±αm范围的线性输出。另一种为为整圆结构，线性输出范围取决于定子槽数和转子凸起齿数。两种结构均为径向磁路型式，该型式决定了输入绕组和输出绕组轴向放置，绕组端部占据轴向空间，轴向尺寸较大。对于轴向尺寸要求严，且圆周空间有限的系统，上述两种磁路结构存在明显的弱点。
发明内容
本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种体积小，适于安装在有限圆周空间内的圆弧形结构轴向磁路磁阻式线性旋转变压器。
本发明通的技术方案为：包括圆弧形的定子，以及能够沿定子圆弧运动的转子，
所述定子包括由下至上设置的定子下段、定子中段、定子上段，所述定子上段、定子中段沿径向在相同位置分别开设有若干槽，所述定子中段内径大于定子上段的内径，所述定子中段的槽内设置有逐槽绕制串接的第一输出绕组和第二输出绕组，所述定子中段外侧还设置有励磁绕组；
所述定子和转子之间留有间隙。
进一步的，所述第一输出绕组和第二输出绕组的匝数为线性分布。
进一步的，所述转子为圆弧形。
进一步的，所述转子设置在定子内侧或外侧。
进一步的，所述转子采用软磁导磁体。
进一步的，所述所述定子采用软磁铁氧体或硅钢片或软磁棒料。
进一步的，所述定子上段与定子下段的内径相同。
与现有技术相比，本发明通过将定子设置为弧形，并设置转子沿定子圆弧运动，有效减小了装置的体积，由于定子上段和定子中段分别开设有槽，形成齿状结构，当定子各个齿的极弧夹角为αm时，其线性范围为±αm，即需要4αm的角度范围便能实现±αm范围的线性输出，与现有技术相比，实现同样的线性范围所需的圆周空间更小。在使用时将本发明径向放置，有效节约了轴向空间，适于安装在有限圆周空间内。
进一步的，通过设置转子为圆弧形，进一步的的减小了装置的体积。
附图说明
图1为本发明轴结构示意图；
图2为本实用新定子结构示意图；
图3为本发明绕组布置示意图；
图4为本发明轴向磁路磁力线示意图；
图5为第二输出绕组输出电压波形图；
图6为第一输出绕组输出电压波形图；
图7为第一输出绕组和第二输出绕组反向串接后输出电压波形图；
其中：1为定子；1-1为定子上段，1-1-1为定子上段第一齿，1-1-2为定子上段第二齿，1-2为定子中段，1-3为定子下段；2为转子；3为气隙；4为励磁绕组；5为第二输出绕组，5-1为第二输出绕组第一齿线圈，5-2为第二输出绕组第二齿线圈；6为第一输出绕组，6-1为第二输出绕组第一齿线圈，6-2为第二输出绕组第二齿线圈。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
参见图1，本发明包括：包括圆弧形的定子1，以及圆弧状能够沿定子1圆弧运动的转子2，转子2设置在定子1内侧，或设置在定子1外侧，形成外转子结构。参见图2，定子包括由下至上设置的定子下段，1-3、定子中段1-2、定子上段1-1，定子上段1-1、定子中段1-2沿径向在相同位置分别开设有若干槽，形成齿状结构，齿状结构沿圆弧呈环形排列，定子中段1-2内径大于定子上段1-1的内径，，形成环形槽；定子下段1-3与定子上段1-1内径相同，但不开槽。定子中段1-2的槽内设置有逐槽绕制串接的第一输出绕组6和第二输出绕组5，第一输出绕组6和第二输出绕组5的匝数为线性分布。定子中段1-2外侧还设置有励磁绕组4。定子1和转子2之间留有间隙，转子2转动过程中，定子1的内孔与转子2的外圆之间构成多段气隙3。
转子2采用软磁导磁体，定子1由定子上段1-1、定子中段1-2、定子下段1-3组成一整体铁心，可采用软磁铁氧体直接烧结而成，也可采用高导磁、高电阻率的软磁棒料加工而成，或采用硅钢片叠装后胶粘和而成。
当励磁绕组4施加正弦波励磁电压时，在励磁绕组4内存在励磁电流，产生励磁磁通，其磁力线如图4所示，通过定子1一个齿的上段1-1、定子中段1-2、定子下段1-3、气隙3、转子2、气隙3，回到定子上段1-1，构成闭合回路。当转子2转到定子1第一个齿1-1-1时，输出绕组5缠绕在第一个齿上输出线圈5-1感应电压，输出绕组6缠绕在第一个齿上输出线圈6-1感应电压，转子2转到定子1第二个齿1-1-2时，输出绕组5缠绕在第二个齿上输出线圈5-2感应电压，输出绕组6缠绕在第二个齿上输出线圈6-2感应电压。依次类推，因为输出绕组5和输出绕组6缠绕在定子1上每个齿上的匝数为线性分布，故输出绕组5和输出绕组6输出电压幅值随转子转角呈线性变化，如图5、图6所示。输出绕组5和输出绕组6反向串接后输出过零点的与转子转角呈线性的电压信号，如图7所示。
Claims (1)
1.一种圆弧形轴向磁路磁阻式线性旋转变压器，其特征在于：包括圆弧形的定子(1)，以及能够沿定子(1)圆弧运动的转子(2)，第一输出绕组(6)和第二输出绕组(5)输出电压幅值随转子转角呈线性变化；
所述定子包括由下至上设置的定子下段(1-3)、定子中段(1-2)、定子上段(1-1)，所述定子上段(1-1)、定子中段(1-2)沿径向在相同位置分别开设有若干槽，所述定子中段(1-2)内径大于定子上段(1-1)的内径，所述定子中段(1-2)的槽内设置有逐槽绕制串接的第一输出绕组(6)和第二输出绕组(5)，所述定子中段(1-2)外侧还设置有励磁绕组(4)；
所述定子(1)和转子(2)之间留有间隙；
所述转子(2)采用软磁导磁体；
所述定子(1)采用软磁铁氧体或硅钢片或软磁棒料；
所述转子(2)为圆弧形；
所述转子(2)设置在定子(1)内侧或外侧；
所述定子上段(1-1)与定子下段(1-3)的内径相同。
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