CN106712427A - 一种旋转变压器和具有这种旋转变压器的旋转体 - Google Patents
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Abstract
本发明提出了旋转变压器和具有这种旋转变压器的旋转体，属于检测技术领域。该旋转变压器包括定子和转子，定子具有定子检测齿，转子具有转子凸极。旋转变压器还包括线圈，每个线圈绕在定子检测齿上；定子还包括定子解耦齿，以减小或消除绕有线圈的不同的定子检测齿之间的磁通干扰。该旋转体包括旋转体本体和上述旋转变压器；旋转变压器的旋转角度与旋转体本体的旋转角度成规则的关系，以由旋转变压器检测旋转体的旋转角度。本发明提出了一种主动避免磁耦合干扰的方式，大大提高了旋转变压器的精度，同时优化了其快速响应性能，简化了旋转变压器的系统结构。
Description
技术领域
本发明属于检测技术领域，涉及一种变压器和旋转体，尤其是旋转变压器和旋转体。
背景技术
电动汽车、工业自动化、机器人、纺织机械和航空航天等行业均离不开旋转电机的高性能控制，因而需要电机旋转角度传感器，并且经常要求将其应用在高温环境下。
当前，光电式角度编码器因可以容易地实现电机旋转角度的检测而得到了广泛应用，但这种光电式角度编码器含有光电元器件和半导体器件，因而无法应用在高温环境中。
旋转变压器是一种可以实现旋转角度检测的传感器，由于其不使用光电转换器件，因而可以在较高温度的环境中使用。现有的旋转变压器，尤其是电感式旋转变压器中，相近的定子齿上的绕组之间存在磁耦合现象，绕组中的位置信号容易受到其他绕组的磁耦合的影响，容易造成信号失真，影响位置检测的精度。当前，对该干扰的解决方案是被动性的，即在该干扰产生后，在其后续连接的信号处理电路中进行去耦合处理和/或从算法上进行去耦合计算来抑制该磁耦合的影响，但是这些方法都会产生信号的延迟，不利于检测系统的快速响应性能，同时也大大增加了系统的复杂性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种旋转变压器，以主动避免磁耦合干扰，优化旋转变压器的精度和快速响应性能，简化旋转变压器的系统结构。
为了达到上述目的，本发明的解决方案是：
一种旋转变压器，包括定子和转子，所述定子具有定子检测齿，所述转子具有转子凸极；所述旋转变压器还包括线圈，每个所述线圈绕在所述定子检测齿上；所述定子还包括定子解耦齿，以减小或消除绕有线圈的不同的定子检测齿之间的磁通干扰。
所述定子解耦齿的材料与所述定子检测齿和定子本体的材料一致；优选地，所述材料为导磁材料。
定子检测齿数为4*K，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，转子凸极数为N；其中，K和N均为正整数，并且N/K不等于偶数，并且当K等于3*R且R为正整数时，N不等于2*R的正整数倍。
每个所述定子检测齿上最多绕1个所述线圈；所述旋转变压器共包括四组定子线圈；每组定子线圈包括至少一个线圈；每个线圈的电感随所述转子的旋转角度的变化而变化；四组定子线圈组成具有四个接点的电路，由四个接点引出四根引出线；所述四根引出线中，两根引出线为励磁线，另外两根引出线为信号线。
每个所述线圈在所在定子检测齿上的相对位置相同；每个所述线圈的匝数相同，每个所述线圈的电感的直流分量相等，每个所述线圈的电感的幅值相等；每组所述定子线圈中的线圈分布相同。
所述定子检测齿数为4，所述定子解耦齿数为4，所述转子凸极数为N，并且N不等于偶数；优选地，所述定子检测齿数为4，所述定子解耦齿数为4，所述转子凸极数为3。
或者，所述定子检测齿数为8，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于4的整数倍。优选地，所述定子检测齿数为8，所述定子解耦齿数为8，所述转子凸极数为10。
或者，所述定子检测齿数为12，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于2的整数倍。
或者，所述定子检测齿数为16，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于8的整数倍。
或者，所述定子检测齿数为20，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于10的整数倍。
或者，所述定子检测齿数为24，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于4的整数倍。
或者，所述定子检测齿数为28，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于14的整数倍。
或者，所述定子检测齿数为32，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于16的整数倍。
设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感随着所述转子的旋转角度的变化成正弦波式变化；或者，设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感随着所述转子的旋转角度的变化成三角波式变化。
所述旋转变压器具有定子机壳、端盖、轴承和转轴；所述定子包括定子铁心，所述定子铁心安装在所述定子机壳上；所述转子包括转子铁心，所述转子铁心安装在所述转轴上，与整个所述转子共同旋转。
所述转子布置在所述定子的内部；或者，所述转子布置在所述定子的外部。
一种具有上述旋转变压器的旋转体，所述旋转体包括旋转体本体和所述旋转变压器；所述旋转变压器的旋转角度与所述旋转体本体的旋转角度成规则的关系，以由所述旋转变压器检测所述旋转体的旋转角度。
所述旋转变压器的转子铁心安装在所述旋转体本体的转轴上，与所述旋转体本体同步转动且形成一体式结构，以检测所述旋转体本体的旋转角度；所述旋转变压器的定子安装在与所述旋转体本体共用的机壳上。
或者，所述旋转变压器固定在所述旋转体本体的端部；所述旋转变压器的转轴与所述旋转体本体的转轴连接以使得所述旋转变压器和所述旋转体本体同轴转动；优选地，所述旋转变压器的转轴与所述旋转体本体的转轴通过联轴节连接。
上述旋转体本体为电动机。
由于采用上述方案，本发明的有益效果是：本发明旋转变压器和具有这种旋转变压器的旋转体提出了一种主动避免磁耦合干扰的方式，大大优化了旋转变压器的精度，同时提高了其快速响应性能，简化了旋转变压器的系统结构。
附图说明
图1为一不带定子解耦齿的旋转变压器的定转子的截面示意图；
图2为图1中旋转变压器的磁通分布示意图；
图3为本发明第一实施例中旋转变压器的定转子的截面示意图；
图4为本发明第一实施例中旋转变压器的结构示意图；
图5为本发明第一实施例中桥式电路的电路图；
图6为本发明第一实施例中旋转变压器的磁通分布示意图；
图7为本发明第二实施例中旋转变压器的定转子的截面示意图；
图8为本发明第三实施例中旋转体的结构示意图；
图9为本发明第四实施例中旋转体的结构示意图。
附图中：11-18、定子检测齿；21-28、线圈；101-108：线圈；1101-1108、定子检测齿；2、定子；3、转子；4、转轴；5、轴承；6、定子机壳；701～702、端盖；801～804、引出线；9、定子解耦齿；2101-2104、定子检测齿；301、旋转变压器与电动机共用的机壳；302、旋转变压器的定子；303、电动机的定子；304、旋转变压器的转子铁心；305、电动机的转子铁心；306、转轴；3071～3072、端盖；308、轴承；3091～3094、旋转变压器的引出线；3010、电动机的引线；3011、旋转变压器线圈；3012、电动机线圈；401、旋转变压器；402、电动机；403、电动机转轴；404、旋转变压器引出线；405、电动机引线；406、螺钉。
具体实施方式
以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。
通常，旋转变压器中通过信号处理电路来抑制磁耦合现象带来的信号干扰，尽量提高旋转变压器检测结果的准确性。图1所示为一旋转变压器的定转子的截面示意图。该旋转变压器中设有8个定子检测齿(图1中附图标记11-18所示)，每个定子检测齿上设置有一个线圈，各线圈相同。
当该旋转变压器工作时，各线圈的电感随旋转角度的变化而变化，通过信号处理电路可检测出旋转角度。但是，由于各线圈中有电流通过，各线圈的电流在各自缠绕的定子检测齿上产生磁通，并通过相邻的定子检测齿形成闭合回路。根据磁路原理，磁通的大部分经过相邻的定子检测齿形成闭合回路。为了说明简单，忽略流入相邻线圈以外的磁通及漏感，则各线圈电流产生的磁通在定子检测齿中的路径如图2所示。令Φ1是由线圈21中电流产生的磁通，Φ2是由线圈22中电流产生的磁通，……，Φ8是由线圈28中电流产生的磁通。由此可以看出，线圈21中电流产生的磁通Φ1交链相邻线圈22和线圈28形成闭合回路，线圈22中电流产生的磁通Φ2交链相邻线圈23和线圈21形成闭合回路，……，线圈28中电流产生的磁通Φ8交链相邻线圈21和线圈27形成闭合回路。
令Ψ1为线圈21的总磁链，Ψ2为线圈22的总磁链，……，Ψ8为线圈28的总磁链，各线圈的总磁链可表示为：
Ψ1＝L100*i1+M12*i2+M18*i8
Ψ2＝L200*i2+M23*i3+M12*i1
……
Ψ8＝L800*i8+M18*i1+M78*i7
其中：M12为线圈21与线圈22间的互感，M23为线圈22与线圈23间的互感，……，M18为线圈21与线圈28间的互感；
i1、i2、……、i8分别为线圈21、线圈22、……、线圈28的电流；
L100、L200、……、L800分别为线圈21、线圈22、……、线圈28的电感。
从而，可以求得各线圈的电压(V1、V2、……、V8分别为线圈21、线圈22、……、线圈28的电压)为：
V1＝dΨ1/dt
＝L100*di1/dt+d(M12*i2+M18*i8)/dt
＝L100*di1/dt+ε1
V2＝dΨ2/dt
＝L200*di2/dt+d(M23*i3+M12*i1)/dt
＝L200*di2/dt+ε2
……
V8＝dΨ8/dt
＝L800*di8/dt+d(M18*i1+M78*i7)/dt
＝L800*di8/dt+ε8
其中：
ε1＝d(M12*i2+M18*i8)/dt
ε2＝d(M23*i3+M12*i1)/dt
……
ε8＝d(M18*i1+M78*i7)/dt
其中，ε1、ε2、……、ε8分别代表线圈21、线圈22、……、线圈28中信号电压中的磁耦合影响成分；t表示时间。
由以上各线圈的信号电压可以看出，信号电压不仅与本线圈的电感和电流有关，还受到相邻线圈的互感和相邻线圈的电流产生的磁耦合作用的影响。若要保证检测精度，就要在信号处理电路中对ε1、ε2、……、ε8部分进行补偿处理，因此系统会变得复杂，成本会提高。为了实现低成本，通常忽略ε1、ε2、……、ε8的影响，而这种方式大大降低了精度，所以这种旋转变压器一般只适用于精度要求不高的用途。
本发明提出了一种能够有效解决上述问题的旋转变压器。该旋转变压器包括定子和转子，定子具有定子检测齿和定子解耦齿，转子具有转子凸极。该旋转变压器还包括线圈，每个线圈绕在定子检测齿上。在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿。定子解耦齿的长度最长不能抵达接触转子的位置。定子解耦齿的形状可以与定子检测齿的形状相同，也可以不同。定子解耦齿的设置，尤其是其数量、位置和形状的选择，尽可能地减小或消除绕有线圈的不同的定子检测齿之间的磁通干扰。
定子解耦齿的材料与定子检测齿和定子本体的材料一致，均为导磁材料。优选地，定子检测齿数为4*K，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，转子凸极数为N；其中，K和N均为正整数，并且N/K不等于偶数，并且当K等于3*R且R为正整数时，N不等于2*R的正整数倍。每个线圈在所在定子检测齿上的相对位置相同；每个线圈的匝数相同，每个线圈的电感的直流分量相等，每个线圈的电感的幅值相等；每个定子线圈中的线圈分布相同。
因此，在本发明旋转变压器中，可选择设置定子检测齿数为4，定子解耦齿数为4，转子凸极数为N，并且N不等于偶数；尤其可选择设置定子检测齿数为4，定子解耦齿数为4，转子凸极数为3；可选择设置定子检测齿数为8，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，转子凸极数为N，并且N不等于4的整数倍；尤其可选择设置定子检测齿数为8，定子解耦齿数为8，转子凸极数为10；可选择设置定子检测齿数为12，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，转子凸极数为N，并且N不等于2的整数倍；可选择设置定子检测齿数为16，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，转子凸极数为N，并且N不等于8的整数倍；可选择设置定子检测齿数为20，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，转子凸极数为N，并且N不等于10的整数倍；可选择设置定子检测齿数为24，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，转子凸极数为N，并且N不等于4的整数倍；可选择定子检测齿数为28，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，转子凸极数为N，并且N不等于14的整数倍；可选择设置定子检测齿数为32，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，转子凸极数为N，并且N不等于16的整数倍。
第一实施例：
第一实施例中，K取值为2，N取值为10，从而该旋转变压器具有8个定子检测齿、8个定子解耦齿和10个转子凸极。图3所示为本实施例中该旋转变压器的定转子的截面示意图。图3中附图标记9表示定子解耦齿，附图标记1101-1108分别表示8个定子检测齿。每两个定子检测齿之间设置有一个定子解耦齿，从而定子检测齿和定子解耦齿交替分布。8个定子解耦齿的材料与定子检测齿和定子本体相同，均为导磁材料。本实施例中，每个定子解耦齿布置在相邻的定子检测齿之间的正中央位置处。定子解耦齿最长不能抵达接触转子的位置。
定子包括定子铁心，转子包括转子铁心。定子铁心和转子铁心均采用硅钢片冲压形成。本实施例中，8个定子检测齿沿定子铁心均匀分布；10个转子凸极沿转子铁心的圆周在其外圆上均匀分布，8个定子解耦齿设置在定子检测齿之间沿定子铁心均匀分布。
图4所示为整个该旋转变压器的结构示意图。该旋转变压器包括定子2、转子3、转轴4、轴承5、定子机壳6、两侧的端盖701和702、轴承室、四根引出线801、802、803、804。转子铁心固定在转轴4上，能够与转轴4一同旋转。轴承5安装在转轴4上，轴承5支撑转子3平滑顺畅地转动。定子铁心安装固定在定子机壳6内。轴承室设置在旋转变压器的两侧端盖701和702上，轴承5的外圈安装在两个端盖701和702的轴承室内，保证转轴4的中心线与定子2的内圆中心线一致。在四根引出线801、802、803、804中，引出线801和802为励磁线，引出线803和804为信号线。
每个定子检测齿上有绝缘绕线骨架(图3中未示出)。每个定子检测齿上绕有1个线圈，8个定子检测齿上共有8个线圈沿圆周分布，8个定子检测齿沿圆周顺时针分布依次为1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108。各线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。本实施例中，通过电磁仿真选择转子凸极的形状，使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化。
本实施例中，定子线圈共分为4组。每组定子线圈包括2个线圈；每个线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。每组定子线圈中各线圈的电感的相位相等；四组定子线圈中，各组定子线圈的合成电感的相位依次相差90度。四组定子线圈组成桥式电路，图5所示为该桥式电路的电路图。图5中，桥式电路的桥臂XAC由定子检测齿1101、1105上的线圈构成，桥臂XAD由定子检测齿1102、1106上的线圈构成，桥臂XBC由定子检测齿1103、1107上的线圈构成，桥臂XBD由定子检测齿1104、1108上的线圈构成。同一桥臂中的电感的基波相位相等，桥式电路的4个连接节点A、B、C、D分别用4根引线引出作为旋转变压器的引出线801、802、803和804，其中引出线801和802为励磁线，引出线803和804为信号线。
该旋转变压器工作时各线圈有电流通过并在各线圈中产生磁通。根据磁路原理，磁通分布主要经过该线圈与相邻解耦齿形成闭合磁路，其示意图如图6所示。定子检测齿1101-1108上的线圈分别为101、102、103、104、105、106、107、108。由于上述定子检测齿和线圈的分布有规律，按照顺时针依次标记，因此在图6中未一一标出，仅给出两个示例。
令Ψ101为线圈101的总磁链、Ψ102为线圈102的总磁链、……、Ψ108为线圈108的总磁链，则各线圈的总磁链可表示为
Ψ101＝L101*i101
Ψ102＝L102*i102
……
Ψ108＝L108*i108
其中，L101、L102、……、L108分别为线圈101、102、……、108的电感；i101、i102、……、i108分别为线圈101、102、……、108的电流。
各线圈的信号电压可表示为：
V101＝dΨ101/dt＝L101*di101/dt
V102＝dΨ102/dt＝L102*di102/dt
……
V108＝dΨ108/dt＝L108*di108/dt
其中，V101、V102、……、V108分别为线圈101、102、……、108的电压；t为时间。
可见各线圈的磁链只与本线圈的电感和电流有关，而与其他线圈的电流无关，实现了解除线圈之间磁耦合的作用，在各线圈信号电压中也消除了相邻线圈的电流的影响，使测试系统处理简单容易，精度大大提高。
本实施例中，正弦波位置信号产生的原理如下：
令定子检测齿1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108上的线圈的电感分别为L101、L102、L103、L104、L105、L106、L107、L108。由图3可以看出，随着转子的旋转角度的变化，各定子齿与转子凸极之间的间隙发生变化，使得各线圈的电感随之变化，其变化周期为10。为了阐述方便，忽略电感的高次谐波，各线圈的电感随转子的旋转角度θm1的变化可以分别表示为：
L101＝L105＝L1+Lm1*sin(10θm1) 式(101)
L102＝L106＝L1+Lm1*sin(10θm1-90) 式(102)
L103＝L107＝L1+Lm1*sin(10θm1-180) 式(103)
L104＝L108＝L1+Lm1*sin(10θm1-270) 式(104)
其中，L1为各电感的直流分量；
Lm1为各电感的基波幅值，
θm1为转子的旋转角度。
由此，转子每旋转1周，各线圈的电感的基波变化10次。
参照图5的桥式电路图，由定子检测齿1101、1105上的线圈构成的桥臂XAC的电感L_AC为：
L_AC＝L101+L105＝2L1+2Lm1*sin(10θm1) 式(105)
由定子检测齿1102、1106上的线圈构成的桥臂XAD的电感L_AD为：
L_AD＝L102+L106＝2L1+2Lm1*sin(10θm1-90) 式(106)
由定子检测齿1103、1107上的线圈构成的桥臂XBC的电感L_BC为：
L_BC＝L103+L107＝2L1+2Lm1*sin(10θm1-180) 式(107)
由定子检测齿1104、1108上的线圈构成的桥臂XBD的电感L_BD为：
L_BD＝L104+L108＝2L1+2Lm1*sin(1θm1-270) 式(108)
观察式(101)-式(108)可知，桥式电路的四个桥臂的电感的基波分量是依次相差90度的正弦波，通过电路的简单计算很容易求出桥式电路的接点C和接点D的输出电压是相位差90度的转子的旋转角度θm1的正弦信号，即能够得到关于转子的旋转角度θm1分别成正弦变化和余弦变化的电压信号，此即为现有技术中求取转子的旋转角度所需的基础信号，因此将这些基础信号传送给后续连接的信号处理电路或者经过简单计算即可得到转子的旋转角度θm1。
由于设置了定子解耦齿，因此实际测得电压值与上述各式中理论上计算的电感值所对应的电压值更为接近，从而使得最终检测到的旋转角度的精度大大提高。
第二实施例：
第二实施例中，K取值为1，N取值为3，从而该旋转变压器具有4个定子检测齿、4个定子解耦齿和3个转子凸极。图7所示为本实施例中该旋转变压器的定转子的截面示意图。定子包括定子铁心，转子包括转子铁心。定子铁心和转子铁心均采用硅钢片冲压形成。本实施例中，4个定子检测齿沿定子铁心均匀分布；3个转子凸极沿转子铁心的圆周在其外圆上均匀分布，4个定子解耦齿设置在定子检测齿之间沿定子铁心均匀分布。每个定子解耦齿布置在相邻的两个定子检测齿之间正中央的位置。
每个定子检测齿上有绝缘绕线骨架(图7中未示出)。每个定子检测齿上绕有1个线圈，4个定子检测齿上共有4个线圈沿圆周分布，4个定子检测齿沿圆周顺时针分布依次为2101、2102、2103、2104。各线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。本实施例中，通过电磁仿真选择转子凸极的形状，使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化。
本实施例中，该旋转变压器的构造在除了上述内容以外的部分与第一实施例类似，因此其这些构造可以参考第二实施例的图4。
本实施例中，定子线圈共分为4组。每组定子线圈包括1个线圈；每个线圈的电感随转子的旋转角度的变化而变化。每组定子线圈中各线圈的电感的相位相等；四组定子线圈中，各组定子线圈的合成电感的相位依次相差90度。四组定子线圈组成桥式电路，该桥式电路的电路图可以参考第二实施例中的图5。但是此时，桥式电路的桥臂XAC由定子检测齿2101上的线圈构成，桥臂XAD由定子检测齿2102上的线圈构成，桥臂XBC由定子检测齿2103上的线圈构成，桥臂XBD由定子检测齿2104上的线圈构成。同一桥臂中的电感的基波相位相等，桥式电路的4个连接节点A、B、C、D分别用4根引线引出作为旋转变压器的引出线801、802、803和804，其中引出线801和802为励磁线，引出线803和804为信号线。
本实施例中，正弦波位置信号产生的原理如下：
令定子检测齿2101、2102、2103、2104上的线圈的电感分别为L201、L202、L203、L204。由图5可以看出，随着转子的旋转角度的变化，各定子检测齿与转子凸极之间的间隙发生变化，使得各线圈的电感随之变化，其变化周期为3。为了阐述方便，忽略电感的高次谐波，各线圈的电感随转子的旋转角度θm2的变化可以分别表示为
L201＝L2+Lm2*sin(3θm2) 式(201)
L202＝L2+Lm2*sin(3θm2-90) 式(202)
L203＝L2+Lm2*sin(3θm2-180) 式(203)
L204＝L2+Lm2*sin(3θm2-270) 式(204)
其中，L2为各电感的直流分量；
Lm2为各电感的基波幅值，
θm2为转子的旋转角度。
由此，转子每旋转1周，各线圈的电感的基波变化3次。
参照图5的桥式电路图，由定子检测齿2101上的线圈构成的桥臂XAC的电感L_AC为：
L_AC＝L201＝L2+Lm2*sin(3θm2) 式(205)
由定子检测齿2102上的线圈构成的桥臂XAD的电感L_AD为：
L_AD＝L202＝L2+Lm2*sin(3θm2-90) 式(206)
由定子检测齿2103上的线圈构成的桥臂XBC的电感L_BC为：
L_BC＝L203＝L2+Lm2*sin(3θm2-180) 式(207)
由定子检测齿2104上的线圈构成的桥臂XBD的电感L_BD为：
L_BD＝L204＝L2+Lm2*sin(3m2-270) 式(208)
观察式(201)-式(208)可知，桥式电路的四个桥臂的电感的基波分量是依次相差90度的正弦波，通过电路的简单计算很容易求出桥式电路的接点C和接点D的输出电压是相位差90度的转子的旋转角度θm2的正弦信号，即能够得到关于转子的旋转角度θm2分别成正弦变化和余弦变化的电压信号，此即为现有技术中求取转子的旋转角度所需的基础信号，因此将这些基础信号传送给后续连接的信号处理电路或者经过简单计算即可得到转子的旋转角度θm2。
由于设置了定子解耦齿，因此实际测得的电压值与上述各式中理论上计算的电感值所对应的电压值更为接近，从而使得最终检测到的旋转角度的精度大大提高。
以上实施例中，对转子凸极的形状的设置均使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈正弦变化，在本发明中，也可以设置转子凸极的形状以使得线圈的电感的变化部分随转子的旋转角度呈三角波变化。
上述实施例中，转子均布置在定子的内部；在本发明中，转子也可以布置在定子的外部。
本发明中，旋转变压器尤其为基于电感测量的磁阻式旋转变压器。
本发明还提出了一种具有上述旋转变压器的旋转体。该旋转体包括旋转体本体和上述旋转变压器。其中，旋转变压器的转动角度与旋转体本体的转动角度成规则的关系，因此能够由旋转变压器检测的角度得到旋转体本体的转动角度。
第三实施例：
第三实施例中，旋转体本体为电动机。图8所示为本实施例中旋转体的结构示意图。图8中，301表示旋转变压器与电动机共用的机壳，302表示旋转变压器的定子，旋转变压器的定子302安装在与电动机共用的机壳301上；303表示电动机的定子；304表示旋转变压器的转子铁心，305表示电动机的转子铁心，旋转变压器的转子铁心304与电动机的转子铁心305一同旋转；306表示转轴，旋转变压器的转子铁心304安装在电动机的转轴306上，从而旋转变压器与电动机同步转动；3071、3072分别表示前后端盖；308表示轴承，保证转子相对定子顺畅转动；3091、3092、3093、3094表示旋转变压器的引出线，3091和3092为励磁引线，3093和3094为信号引线；3010表示电动机的引线；3011表示旋转变压器线圈；3012表示电动机线圈。本实施例中，旋转体为由旋转变压器与电动机本体构成一体的一体式电动机。
第四实施例：
第四实施例中，旋转体本体为电动机。图9所示为本实施例中旋转体的结构示意图。图9中，401表示旋转变压器，402表示电动机，403表示电动机转轴，404表示旋转变压器引出线，405表示电动机引线，406为螺钉。本实施例中，旋转变压器401安装在电动机本体402的端部，电动机转轴403与旋转变压器转轴用联轴节连接同步旋转(图9中未示出)。由此可见，本实施例中，旋转体为旋转变压器与电动机本体构成的分体式结构。
本发明旋转变压器和具有这种旋转变压器的旋转体提出了一种主动避免磁耦合干扰的方式，大大优化了旋转变压器的精度，同时提高了其快速响应性能；此外，这种主动避免磁耦合干扰的方式使得后续连接的信号处理电路能够得以简化，进而简化了旋转变压器的系统结构。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种旋转变压器，其特征在于：包括定子和转子，所述定子具有定子检测齿，所述转子具有转子凸极；
所述旋转变压器还包括线圈，每个所述线圈绕在所述定子检测齿上；
所述定子还包括定子解耦齿，以减小或消除绕有线圈的不同的定子检测齿之间的磁通干扰。
2.根据权利要求1所述的旋转变压器，其特征在于：所述定子解耦齿的材料与所述定子检测齿和定子本体的材料一致；
优选地，所述材料为导磁材料。
3.根据权利要求1所述的旋转变压器，其特征在于：定子检测齿数为4*K，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，转子凸极数为N；其中，K和N均为正整数，并且N/K不等于偶数，并且当K等于3*R且R为正整数时，N不等于2*R的正整数倍。
4.根据权利要求1所述的旋转变压器，其特征在于：每个所述定子检测齿上最多绕1个所述线圈；所述旋转变压器共包括四组定子线圈；每组定子线圈包括至少一个线圈；每个线圈的电感随所述转子的旋转角度的变化而变化；
四组定子线圈组成具有四个接点的电路，由四个接点引出四根引出线；所述四根引出线中，两根引出线为励磁线，另外两根引出线为信号线。
5.根据权利要求4所述的旋转变压器，其特征在于：每个所述线圈在所在定子检测齿上的相对位置相同；每个所述线圈的匝数相同，每个所述线圈的电感的直流分量相等，每个所述线圈的电感的幅值相等；
每组所述定子线圈中的线圈分布相同。
6.根据权利要求3所述的旋转变压器，其特征在于：所述定子检测齿数为4，所述定子解耦齿数为4，所述转子凸极数为N，并且N不等于偶数；
优选地，所述定子检测齿数为4，所述定子解耦齿数为4，所述转子凸极数为3；
或者，所述定子检测齿数为8，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于4的整数倍；
优选地，所述定子检测齿数为8，所述定子解耦齿数为8，所述转子凸极数为10；
或者，所述定子检测齿数为12，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于2的整数倍；
或者，所述定子检测齿数为16，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于8的整数倍；
或者，所述定子检测齿数为20，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于10的整数倍；
或者，所述定子检测齿数为24，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于4的整数倍；
或者，所述定子检测齿数为28，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于14的整数倍；
或者，所述定子检测齿数为32，在每个绕有线圈的定子检测齿的两侧均设置至少一个所述定子解耦齿，所述转子凸极数为N，并且N不等于16的整数倍。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的旋转变压器，其特征在于：设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感随着所述转子的旋转角度的变化成正弦波式变化；
或者，设置所述转子凸极的形状，以使得每个所述线圈的电感随着所述转子的旋转角度的变化成三角波式变化。
8.根据权利要求1-6中任一项所述的旋转变压器，其特征在于：具有定子机壳、端盖、轴承和转轴；
所述定子包括定子铁心，所述定子铁心安装在所述定子机壳上；
所述转子包括转子铁心，所述转子铁心安装在所述转轴上，与整个所述转子共同旋转。
9.根据权利要求1-6中任一项所述的旋转变压器，其特征在于：所述转子布置在所述定子的内部；
或者，所述转子布置在所述定子的外部。
10.一种具有权利要求1-9中任一项所述的旋转变压器的旋转体，其特征在于：所述旋转体包括旋转体本体和所述旋转变压器；
所述旋转变压器的旋转角度与所述旋转体本体的旋转角度成规则的关系，以由所述旋转变压器检测所述旋转体的旋转角度。
11.根据权利要求10所述的旋转体，其特征在于：所述旋转变压器的转子铁心安装在所述旋转体本体的转轴上，与所述旋转体本体同步转动且形成一体式结构，以检测所述旋转体本体的旋转角度；
所述旋转变压器的定子安装在与所述旋转体本体共用的机壳上。
12.根据权利要求10所述的旋转体，其特征在于：所述旋转变压器固定在所述旋转体本体的端部；所述旋转变压器的转轴与所述旋转体本体的转轴连接以使得所述旋转变压器和所述旋转体本体同轴转动；
优选地，所述旋转变压器的转轴与所述旋转体本体的转轴通过联轴节连接。
13.根据权利要求10-12中任一项所述的旋转体，其特征在于：所述旋转体本体为电动机。
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