CN106920666A - 小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法 - Google Patents

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许志锋
高海龙
张晓明
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    • H—ELECTRICITY
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Abstract

本发明提供了一种小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法，具体如下：首先，确定定子齿数和转子齿数，具体设置为：定子齿数为13，转子齿数为16；其次，定子绕组在所有的极对数下均采用节距为1的绕组形式，所有的绕组元件都是绕在某一个固定的齿上，元件彼此之间不相跨、不相交，每相绕组的元件数等于槽数，即每相13个元件，各元件匝数按设定规律分布。再次，转子绕组采用叠式等节距分布绕组，在极对数不同的情况下，根据设定规则确定相应的节距。本发明可以在达到小型化的基础上，方便地实现多种极对数产品及机绕和制造自动化。

Description

小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法
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，涉及一种小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法。
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。
优化齿槽配合、选择更好的方式方法，是非常重要的。在齿槽配合上，目前的通常选用的是定子槽数为11、转子槽数为20。这样的齿槽配合不合理，不论从消除谐波能力、还是从需要增加极对数的角度，都有局限性。定子11槽过少，变换极对数不方便；20槽消除谐波能力不够，构成2的倍数的极对数也不方便。定转子齿槽数分别为13和16时，就会大大改进、显示出优越性。
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小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法，以使旋转变压器达到小型化、数字化和制造自动化。
本发明涉及一种小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法，具体如下：
首先，确定定子齿数和转子齿数，具体设置为：定子齿数为13，转子齿数为16；
其次，定子绕组在所有的极对数下均采用节距为1的绕组形式，所有的绕组元件都是绕在某一个固定的齿上，元件彼此之间不相跨、不相交，每相绕组的元件数等于槽数，即每相13个元件，各元件匝数按设定规律分布。
再次，转子绕组采用叠式等节距分布绕组，在极对数不同的情况下，根据设定规则确定相应的节距。
优选的，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。
优选的，所述设定规律具体是：
①两相绕组在槽内的匝数分布按正弦和余弦规律分布；
②两相数据对称正交，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。
优选的，所述根据设定规则确定相应的节距，具体是指：
当转子绕组的极对数为1，所述转子绕组的节距为5；
当转子绕组的极对数为2，所述转子绕组的节距为3；
当转子绕组的极对数为4，所述转子绕组的节距为2；
当转子绕组的极对数为8，所述转子绕组的节距为1；
当转子绕组的极对数为3，所述转子绕组的节距为3；
当转子绕组的极对数为5，所述转子绕组的节距为3；
当转子绕组的极对数为7，所述转子绕组的节距为1。
优选的，当转子绕组的极对数为1、2、4及3、5、7对极时，转子均为正交两项绕组；当转子绕组的极对数为8对极时，转子均为单项绕组。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
本发明涉及的一种小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法，能够使小尺寸的旋转变压器实现下述特点：
(1)气隙磁场中基波分量大、谐波分量小，从而电气误差小、精度高；
(2)特别容易构成2的N次方(1、2、4、8)的极对数的转子绕组；
(3)也可容易构成3、5、7对极转子绕组，给出相应的绕组形式；
(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。
(6)转子绕组采用元件等极距、等匝数的绕组形式，便于绕制；
(7)除8对极外，均设立正交短接绕组，以消除交轴磁通对电气误差的影响。
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。
本实施例提供了一种小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法，具体如下：
首先，确定定子齿数和转子齿数，具体设置为：定子齿数为13，转子齿数为16；
其次，定子绕组在所有的极对数下均采用节距为1的绕组形式，所有的绕组元件都是绕在某一个固定的齿上，元件彼此之间不相跨、不相交，每相绕组的元件数等于槽数，即每相13个元件，各元件匝数按设定规律分布。
再次，转子绕组采用叠式等节距分布绕组，在极对数不同的情况下，根据设定规则确定相应的节距。
本实施例中，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。
本实施例中，所述设定规律具体是：
①两相绕组在槽内的匝数分布按正弦和余弦规律分布；
②两相数据对称正交，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。
本实施例中，所述根据设定规则确定相应的节距，具体是指：
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。
本实施例中，当转子绕组的极对数为1、2、4及3、5、7对极时，转子均为正交两项绕组；当转子绕组的极对数为8对极时，转子均为单项绕组。通过此设计，以更好消除因工艺因素产生的误差。
表1给出转子绕组的基本参数，具体如下：
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 (5)

1.一种小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法，其特征在于，具体如下：
首先，确定定子齿数和转子齿数，具体设置为：定子齿数为13，转子齿数为16；
其次，定子绕组在所有的极对数下均采用节距为1的绕组形式，所有的绕组元件都是绕在某一个固定的齿上，元件彼此之间不相跨、不相交，每相绕组的元件数等于槽数，即每相13个元件，各元件匝数按设定规律分布。
再次，转子绕组采用叠式等节距分布绕组，在极对数不同的情况下，根据设定规则确定相应的节距。
2.根据权利要求1所述的小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法，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1所述的小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法，其特征在于，所述设定规律具体是：
①两相绕组在槽内的匝数分布按正弦和余弦规律分布；
②两相数据对称正交，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。
4.根据权利要求1所述的小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法，其特征在于，
所述根据设定规则确定相应的节距，具体是指：
当转子绕组的极对数为1，所述转子绕组的节距为5；
当转子绕组的极对数为2，所述转子绕组的节距为3；
当转子绕组的极对数为4，所述转子绕组的节距为2；
当转子绕组的极对数为8，所述转子绕组的节距为1；
当转子绕组的极对数为3，所述转子绕组的节距为3；
当转子绕组的极对数为5，所述转子绕组的节距为3；
当转子绕组的极对数为7，所述转子绕组的节距为1。
5.根据权利要求4所述的小尺寸旋转变压器的齿槽配合及绕组选择方法，其特征在于，当转子绕组的极对数为1、2、4及3、5、7对极时，转子均为正交两项绕组；当转子绕组的极对数为8对极时，转子均为单项绕组。
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