CN106876126B - 定子及磁阻式旋转变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种磁阻式旋转变压器及应用于该磁阻式旋转变压器中的定子，定子包括：定子铁芯；第一输出绕组，绕设于所述定子铁芯上；第二输出绕组，绕设于所述第一输出绕组上；输入绕组，绕设于所述第二输出绕组上；第一输出绕组、第二输出绕组及输入绕组分层设置，且依次为内层、中间层及外层。本发明解决例如两相输出绕组电感及输出电压不对称，导致测量精度差的问题。

Description

定子及磁阻式旋转变压器
技术领域
本发明涉及电磁式传感器技术领域，特别涉及一种定子及磁阻式旋转变压器。
背景技术
现有的磁阻式旋转变压器，一般采用绕线机自动绕线，为了方便绕线，绕线时，在定子骨架上依次绕制输入绕组、余弦相输出绕组以及正弦相输出绕组，即输入绕组在最内层，余弦相输出绕组在中间层，正弦相输出绕组在最外层。在同等匝数的条件下，绕制最外层绕组所需要的漆包线线长会远大于最内层和中间层。而直流电阻值和漆包线的线长成正比，即余弦相输出绕组和正弦相输出绕组在相同匝数的条件下，正弦相输出绕组的直流电阻必然会远大于余弦相输出绕组直流电阻，造成两相绕组输出电压不对称，精度较差。此外，越往外层，漆包线之间越不致密，最外层会在中间位置鼓起来，呈椭圆形，导致正弦相输出绕组和余弦相输出绕组电感不对称，精度较差。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种定子及磁阻式旋转变压器，旨在解决两相输出绕组电感及输出电压不对称，导致测量精度差的问题。
为实现上述目的，本发明提出一种定子，应用于磁阻式旋转变压器中，所述定子包括；
定子铁芯；
第一输出绕组，绕设于所述定子铁芯上；
第二输出绕组，绕设于所述第一输出绕组上；
输入绕组，绕设于所述第二输出绕组上；所述第一输出绕组、第二输出绕组及输入绕组分层设置，且依次为内层、中间层及外层。
优选地，所述第一输出绕组和所述第二输出绕组的线圈匝数相同。
优选地，所述第一输出绕组为所述定子的余弦相绕组，所述第二输出绕组为所述定子的正弦相绕组。
优选地，所述第一输出绕组为所述定子的正弦相绕组，所述第二输出绕组为所述定子的余弦相绕组。
优选地，所述定子铁芯由多个定子叠片叠制而成，所述定子叠片为硅钢片。
优选地，所述定子铁芯包括：
铁芯本体，所述铁芯本体呈圆环状；
定子齿，多个所述定子齿均匀排布于所述铁芯本体的内圆周上，相邻两个所述定子齿之间形成定子槽。
优选地，所述第一输出绕组、第二输出绕组及输入绕组依次绕设于各所述定子齿上。
本发明还提出一种磁阻式旋转变压器，所述磁阻式旋转变压器包括转子及如上所述的定子，所述转子环设于所述定子的内周内，且与所述定子同心设置；所述定子包括：定子铁芯；第一输出绕组，绕设于所述定子铁芯上；第二输出绕组，绕设于所述第一输出绕组上；输入绕组，绕设于所述第二输出绕组上；所述第一输出绕组、第二输出绕组及输入绕组分层设置，且依次为内层、中间层及外层。
本发明磁阻式旋转变压器包括定子，定子包括定子铁芯、输入绕组、第一输出绕组及第二输出绕组，且第一输出绕组、第二输出绕组以及输入绕组依次绕设与定子铁芯的内层、中间层和外层，以缩短绕制第一输出绕组和第二输出绕组所需要的漆包线长度以实现第一输出绕组和第二输出绕组的漆包线较为致密，空间对称性较佳，从而保证两相输出绕组输出的电压对称，并保证两相输出绕组的电感对称，从而提高磁阻式旋转变压器的测量精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
图1为本发明定子应用于磁阻式旋转变压器一实施例的结构示意图；
图2为图1中定子一实施例的结构示意图；
图3为图2中A处的局部放大图；
图4为图1中磁阻式旋转变压器的电路结构示意图。
附图标号说明：
标号 名称 标号 名称
10 定子铁芯 11 铁芯本体
S1S3 第一输出绕组 12 定子齿
S2S4 第二输出绕组 R1R3 输入绕组
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
参照图1至图2，在本发明一实施例中，定子包括定子铁芯10；第一输出绕组S1S3，绕设于所述定子铁芯10上；第二输出绕组S2S4，绕设于所述第一输出绕组S1S3上输入绕组R1R3，绕设于所述第二输出绕组S2S4上；所述第一输出绕组S1S3、第二输出绕组S2S4及输入绕组R1R3分层设置，且依次为内层、中间层及外层。
本实施例中，磁阻式旋转变压器可用于测量旋转物体的转动角度或转动角速度。在磁阻式旋转变压器中，输入绕组R1R3和第一输出绕组S1S3以及第二输出绕组S2S4均绕设于定子铁芯10上，在转子相对定子转动的过程中，气隙磁导发生变化，每转过一个转子齿距，气隙磁导变化一个周期，当转子转动一周时，气隙磁导变化转子齿数个周期。为了保证两相输出绕组在相同匝数的条件下，直流电阻近似等于余弦相输出绕组直流电阻，以使两相输出绕组输出的电压对称，且为了保证两相输出绕组的漆包线之间比较致密，以使两相输出绕组电感对称，提高精度，本实施例的第一输出绕组S1S3，绕设于所述定子铁芯10上；第二输出绕组S2S4，绕设于所述第一输出绕组S1S3上输入绕组R1R3，绕设于所述第二输出绕组S2S4上；所述第一输出绕组S1S3、第二输出绕组S2S4及输入绕组R1R3分层设置，且依次为内层、中间层及外层。如此设置，使得第一输出绕组S1S3、第二输出绕组S2S4及输入绕组R1R3均绕设于定子铁芯10上，且将第一输出绕组S1S3和第二输出绕组S2S4依次绕设与定子铁芯10上，形成线圈排布均匀，空间对称性佳的内层和中间层，以缩短绕制第一输出绕组S1S3和第二输出绕组S2S4所需要的漆包线长度差，在第一输出绕组S1S3和第二输出绕组S2S4的直流电阻值和漆包线的线长成正比的情况下，保证第一输出绕组S1S3和第二输出绕组S2S4的漆包线较为致密，空间对称性较佳，以使第一输出绕组S1S3的漆包线长度与第二输出绕组S2S4的线圈匝数相时，两相输出绕组的漆包线长度近似相等，进而实现第一输出绕组S1S3与第二输出绕组S2S4两相输出绕组的电压及电感对称，提高旋转变压器的精度。
本发明磁阻式旋转变压器包括定子，定子包括定子铁芯10、输入绕组R1R3、第一输出绕组S1S3及第二输出绕组S2S4，且第一输出绕组S1S3、第二输出绕组S2S4以及输入绕组R1R3依次绕设与定子铁芯10的内层、中间层和外层，以缩短绕制第一输出绕组S1S3和第二输出绕组S2S4所需要的漆包线长度以实现第一输出绕组S1S3和第二输出绕组S2S4的漆包线较为致密，空间对称性较佳，从而保证两相输出绕组输出的电压对称，并保证两相输出绕组的电感对称，从而提高磁阻式旋转变压器的测量精度。
进一步地，所述第一输出绕组S1S3为所述定子的余弦相绕组，所述第二输出绕组S2S4为所述定子的正弦相绕组。或者，所述第一输出绕组S1S3为所述定子的正弦相绕组，所述第二输出绕组S2S4为所述定子的余弦相绕组。
本实施例中，正弦输出绕组和余弦输出绕组分别产生正弦信号和余弦信号，经解算后可获知转子的转动角位置信息。在将输入绕组R1R3、正弦相绕组及余弦相绕组安装由内至外的顺序绕设于定子铁芯10上时，先将正弦相绕组或余弦相绕组绕设于内层，然后将余弦相绕组或正弦相绕组绕设于中间层，再将输出绕组绕设于最外层，如此设置，可以有效减少余弦相输出绕组和正弦相输出绕组直流电阻的差异，加强了余弦相输出绕组和正弦相输出绕组分布位置的对称性，从而提高磁阻式旋转变压器的测量精度。
在一优选实施例中，定子铁芯10由多个定子叠片叠制而成，定子叠片为硅钢片，硅钢片是一种含碳极低的硅铁软磁合金，具有较高的电阻率和磁导率，有利于降低矫顽力和铁损，改善磁阻式多极旋转变压器的性能。
在一优选实施例中，定子铁芯10包括铁芯本体11和定子齿12，铁芯本体11呈圆环状，多个定子齿12均匀排布于铁芯本体11的内圆周上，相邻两定子齿12之间形成定子槽。正弦输出绕组和余弦输出绕组的匝数按正余弦规律变化，且输入绕组R1R3、正弦输出绕组和余弦输出绕组沿定子铁芯10的轴向方向由内至外分层设置，以优化磁场的分布，且使得定子的整体结构简洁明了，方便下线。
进一步的，输入绕组R1R3、正弦输出绕组和余弦输出绕组分别绕设于同一的定子齿12上，以保证正弦输出绕组和余弦输出绕组的空间对称性。
在一优选实施例中，所述磁阻式旋转变压器还包括转子，所述转子环设于所述定子的内周内，且与所述定子同心设置。
本实施例中，转子(图未示出)同心设置于圆环状定子的内侧，转子铁芯的外缘具有转子齿，定子铁芯10的内缘具有定子齿12，转子相对定子的转动导致气隙磁场的变化，进而导致输出绕组上的感应电势的变化。
本发明还提出一种磁阻式旋转变压器，该磁阻式旋转变压器包括转子及如上所述的定子，所述转子环设于所述定子的内周内，且与所述定子同心设置。该定子的具体结构参照上述实施例，由于本磁阻式旋转变压器采用了上述定子的所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述定子实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
本实施例中，转子(图未示出)同心设置于圆环状定子的内侧，转子铁芯的外缘具有转子齿，定子铁芯的内缘具有定子齿，转子相对定子的转动导致气隙磁场的变化，进而导致输出绕组上的感应电势的变化。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种定子，应用于磁阻式旋转变压器中，其特征在于，所述定子包括：定子铁芯；
第一输出绕组，绕设于所述定子铁芯上；
第二输出绕组，绕设于所述第一输出绕组上；
输入绕组，绕设于所述第二输出绕组上；所述第一输出绕组、第二输出绕组及输入绕组沿所述定子铁芯的轴向方向分层设置，且依次为内层、中间层及外层；
所述定子铁芯包括：
铁芯本体，所述铁芯本体呈圆环状；
定子齿，多个所述定子齿均匀排布于所述铁芯本体的内圆周上，相邻两个所述定子齿之间形成定子槽；
所述第一输出绕组、第二输出绕组及输入绕组在每一所述定子齿上均分层绕制；
所述第一输出绕组和所述第二输出绕组的线圈匝数相同。
2.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述第一输出绕组为所述定子的余弦相绕组，所述第二输出绕组为所述定子的正弦相绕组。
3.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述第一输出绕组为所述定子的正弦相绕组，所述第二输出绕组为所述定子的余弦相绕组。
4.如权利要求1所述的定子，其特征在于，所述定子铁芯由多个定子叠片叠制而成，所述定子叠片为硅钢片。
5.一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，所述磁阻式旋转变压器包括转子及如权利要求1至4任意一项所述的定子，所述转子环设于所述定子的内周内，且与所述定子同心设置。
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