CN108225382B - 一种可以消除安装误差的圆感应同步器 - Google Patents

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Abstract

本发明是一种可以消除安装误差的圆感应同步器，其特征在于：将圆感应同步器的转子或定子的圆形面沿径向划分为位于中间的呈圆形区域的内圈(1)和位于外围的呈环形区域的外圈(2)，内圈(1)和外圈(2)同心，在内圈(1)和外圈(2)上分别绕制内圈绕组(3)和外圈绕组(4)，内圈绕组(3)和外圈绕组(4)沿圆周错开1个极距，即电角度π，内圈绕组(3)和外圈绕组(4)沿径向方向的宽度相等，内圈绕组(3)和外圈绕组(4)沿径向间隔为1mm～2mm，另外，在外圈(2)的外圆周边缘上取相距180度的两点分别作为内圈绕组(3)与外圈绕组(4)的增量编码起始点，分别为起始点Ⅰ(5)、起始点Ⅱ(6)。

Description

一种可以消除安装误差的圆感应同步器
技术领域
本发明涉及圆感应同步器技术领域，尤其是涉及一种可以消除安装误差的圆感应同步器。
背景技术
圆感应同步器是一种利用电磁感应原理进行工作的角位置检测元件，它由一个定子和一个转子组成。转子上印刷有连续的径向分布绕组，径向绕组的线条数就是圆感应同步器的极数；定子上印刷有正交的正、余弦分布的径向分段绕组。定子、转子装配时两者之间有一定的气隙隔开，当一种绕组由高频电流激励时，另一种绕组便产生感应电势，并且感应电势随定子、转子相对旋转运动而发生有规律的变化。通过测角电路对感应电势进行处理实现角度测量目的。
圆感应同步器相比于光电码盘具有很多优点，其对温度的影响不敏感；耐强烈冲击、振动；耐真空；耐油、液体、灰尘、污垢、盐雾等恶劣环境。
圆感应同步器作为一种高精度位置检测元件，对定子、转子的安装条件要求非常高。通常，定子、转子相对转轴的同轴度要求在0.01mm以内，垂直度要求在0.02mm以内，定子、转子间的气隙需控制在0.2±0.05mm范围内，如果安装要求不达标，存在偏心或倾斜则会引起测角误差显著增大。
圆感应同步器对安装条件的苛刻要求，不仅增加了安装人员的装配难度，使装配过程费时费力，而且对机械设计及零部件加工也提出了很高的精度要求，使总体设计成本成倍增加，如果能够在保证测角精度的前提下，降低圆感应同步器安装要求，则可以大大降低装配难度和机械设计成本，加快工作进度，提高经济效益，充分发挥圆感应同步器高精度测角特性。
发明内容
本发明正是针对上述现有技术中存在的不足而设计提供了一种可以消除安装误差的圆感应同步器，其目的是消除圆感应同步器因安装偏心或倾斜引起的测角误差，降低装配难度以及对机械部件的精度要求。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
该种可以消除安装误差的圆感应同步器，该圆感应同步器包括转子和定子，其特征在于：将圆感应同步器的转子或定子的圆形面沿径向划分为位于中间的呈圆形区域的内圈(1)和位于外围的呈环形区域的外圈(2)，内圈(1)和外圈(2)同心，在内圈(1)和外圈(2)上分别绕制内圈绕组(3)和外圈绕组(4)，内圈绕组(3)和外圈绕组(4)沿圆周错开1个极距，即电角度π，内圈绕组(3)和外圈绕组(4)沿径向方向的宽度相等，内圈绕组(3)和外圈绕组(4)沿径向间隔为1mm～2mm，另外，在外圈(2)的外圆周边缘上取相距180度的两点分别作为内圈绕组(3)与外圈绕组(4)的增量编码起始点，分别为起始点Ⅰ(5)、起始点Ⅱ(6)，利用霍尔元件或光电元件产生粗码清零脉冲。若以保持不变的定子(或转子)绕组作为激磁绕组，则转子(或定子)上的内圈绕组与外圈绕组经测角电路产生不同的两套角度输出，将两套角度输出进行组合处理即可消除因安装倾斜或偏心造成的测角误差。
下面分析一下圆感应同步器安装偏心或倾斜所引起的测角误差的规律以及本发明技术方案的解决方法。首先分析当转子、定子旋转轴同心但两基面不平行即存在倾斜时的测角误差规律，由于转子和定子上的绕组都是均匀刻划的，当转子旋转1个刻划周期即2个极距后，定子、转子绕组相对位置与旋转前相同，圆感应同步器的输出与旋转前相同，因此测角误差也应与旋转前相同，由此可以得出，这种由安装倾斜带来的测角误差以2倍极距为周期呈正弦规律变化；其次分析当转子、定子两基面平行但旋转轴不同心时造成的测角误差规律，由于转子机械角度旋转360度，定子、转子绕组相对位置才完成一次周期变化，因此安装偏心带来的测角误差也应该是以360度为周期呈正弦规律变化。实际的转子和定子间安装位置有可能既偏心又倾斜，所以测角误差应是上述两种误差的合成。
由于倾斜误差以2倍极距为周期，而本发明技术方案中的内圈绕组与外圈绕组相差1个极距，也即内圈绕组与外圈绕组的测角误差在误差曲线上相差半个周期，因此，如果将内圈绕组测角数据与外圈绕组测角数据相加后除二则消除掉了倾斜误差；同理，偏心误差以360度为周期，如果取相距180度的两点分别作为内圈绕组与外圈绕组增量编码的起始点，利用霍尔元件或光电元件产生粗码清零脉冲，则内圈绕组测角数据与外圈绕组测角数据所包含的测角误差在误差曲线上相差半个周期，二者相加后除二同时又消除了偏心误差。所以，本发明所提出的圆感应同步器可以实现消除安装误差的目的。
附图说明
图1常规圆感应同步器转子绕组示意图
图2本发明转子绕组示意图
具体实施方式
以下将结合附图和实施例对本发明技术方案作进一步详细说明：
该实施例中，定子绕组保持不变，将转子绕组进行设计改进，参见附图2所示：该种可以消除安装误差的圆感应同步器中，将转子的圆形面沿径向划分为位于中间的呈圆形区域的内圈1和位于外围的呈环形区域的外圈2，内圈1和外圈2同心，在内圈1和外圈2上分别绕制内圈绕组3和外圈绕组4，内圈绕组3和外圈绕组4沿圆周错开1个极距，即电角度π，内圈绕组3和外圈绕组4沿径向方向的宽度相等或内圈绕组3宽度略大，内圈绕组3和外圈绕组4沿径向间隔为1mm～2mm，另外，在外圈2的外圆周边缘上取相距180度的两点分别作为内圈绕组3与外圈绕组4的增量编码起始点，分别为起始点Ⅰ5、起始点Ⅱ6。
应用时，以定子绕组作为激磁绕组，则转子上的内圈绕组3与外圈绕组4的输出信号经测角电路处理产生不同的两套角度输出，将两套角度输出相加后再除以二即可消除因安装倾斜或偏心造成的测角误差，实现高精度角度测量。
采用本发明技术方案后，可以显著降低感应同步器定子、转子安装精度要求，即便存在一定量的偏心和倾斜也可在数据处理过程将偏心和倾斜引起的误差消除，定子、转子间同轴度、垂直度等指标要求可以放宽十倍甚至更多，不仅降低了装配工人的工作难度，机械零部件加工精度要求也可随之降低，有益于成本控制，提高经济效益。

Claims (1)

1.一种可以消除安装误差的圆感应同步器，该圆感应同步器包括转子和定子，其特征在于：将圆感应同步器的转子或定子的圆形面沿径向划分为位于中间的中心具有圆孔的环形的内圈(1)和位于外围的呈环形区域的外圈(2)，内圈(1)和外圈(2)同心，在内圈(1)和外圈(2)上分别绕制内圈绕组(3)和外圈绕组(4)，内圈绕组(3)和外圈绕组(4)沿圆周错开1个极距，即电角度π，内圈绕组(3)和外圈绕组(4)沿径向方向的宽度相等，内圈绕组(3)和外圈绕组(4)沿径向间隔为1mm～2mm，另外，在外圈(2)的外圆周边缘上取相距180度的两点分别作为内圈绕组(3)与外圈绕组(4)的增量编码起始点，分别为起始点Ⅰ(5)、起始点Ⅱ(6)。
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