CN110661392B - 旋转式变压器 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种旋转变压器，包括：定子，包括定子铁芯以及绕设在定子铁芯上的输入绕组与输出绕组，定子铁芯的内侧壁上开设多个定子槽，多个定子槽沿周向分布，并分别使定子铁芯的两个端面导通，使任意两个相邻的定子槽之间形成定子齿，以分别绕设输入绕组与输出绕组；转子，包括转子铁芯；其中，定子铁芯的内侧壁与转子铁芯的外侧壁之间限定出空气间隙，在转子旋转时，空气间隙的长度δ沿周向与转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，并根据函数关系执行周期性改变，以限定出转子铁芯的外形。通过本发明的技术方案，在相同最大和最小气隙的情况下，能够提高旋转变压器的输出信号幅值和位置测量精度。

Description

旋转式变压器
技术领域
本发明涉及变压器领域，具体而言，涉及一种旋转式变压器。
背景技术
旋转式变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器，用于测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成，其中，定子绕组作为变压器的圆边，接受励磁电压，转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压，而由于选择变压器的原边、副边绕组随转子的角位移发生相对位置的变化，因而其输出电压的大小随转子的角位移而发生变化，输出绕组的电压幅值与转子转角呈正弦、余弦函数关系。
凸极式旋转式变压器由于制作简单、稳定性高、耐温性好而广泛应用在安全性能要求高的场合，如汽车电机。相关技术中，如图1所示，凸极式旋转式变压器的凸极转子通常采用正弦分布的转子外形，但存在以下缺陷：
转子误差大、旋转式变压器的位置精度不高。
发明内容
为了解决上述技术问题至少之一，本发明的一个目的在于提供一种旋转式变压器。
为了实现上述目的，本发明实施例提出了一种旋转式变压器，包括：定子，包括定子铁芯以及绕设在定子铁芯上的输入绕组与输出绕组，定子铁芯的内侧壁上开设多个定子槽，多个定子槽沿周向分布，并分别使定子铁芯的两个端面导通，使任意两个相邻的定子槽之间形成定子齿，以分别绕设输入绕组与输出绕组；转子，包括转子铁芯，转子铁芯套设在定子铁芯内；其中，定子铁芯的内侧壁与转子铁芯的外侧壁之间限定出空气间隙，在转子旋转时，空气间隙的长度δ沿周向与转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，并根据函数关系执行周期性改变，以限定出转子铁芯的外形。
在该技术方案中，旋转式变压器为磁阻式旋转变压器，将输入绕组与输出绕组(包括正弦绕组与余弦绕组)根据指定的绕线方式绕设在定子铁芯的定子齿上，以通过输入绕组实现定子激励，通过输出绕组输出变化的电势信号，通过将空气间隙的长度δ(即气隙长度)设置为沿周向与转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，以实现向旋转式变压器的空气间隙注入三次谐波，以削弱输出端输出电势的三次谐波，从而能够降低磁阻式旋转变压器的测量误差，以提高旋转式变压器的位置测量精度。
由于旋转式变压器在结构上保证了在转子旋转一周时，空气间隙内的磁通分布符合正弦规律，通过将转子形状做特殊设计，使得气隙磁场近似于正弦形，同时通过改进转子形状，实现注入三次正弦分量，相对于现有技术中的正弦形，通过注入三次正弦分量，能够减小最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值，在实现降低测量过程中的三次谐波干扰的同时，仍能够相同的输出电势。
根据上述描述，本领域的技术人员还能够理解的是，采用本申请中的转子结构，在最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值减小的情况下，在定子齿数量不变，且绕组匝数不变的前提下，输出的电势与采用现有技术中的转子结构输出的电势相同，从而在采用本申请中的转子结构的同时，不减小最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值，在提高转子位置检测精度的同时，还可以达到提高输出电势的目的，从而能够提升旋转式变压器的运行效率。
另外，为了生成较大的输出信号，现有技术中的变压器转子通过增加最大气隙和最小气隙之间差值来实现，从而导致转子外形尺寸变化率大，对于转子机械加工精度要求较高，根据本申请的技术方案的转子，通过注入三次谐波，还能够降低转子加工难度。
另外，本发明提供的上述技术方案中的旋转式变压器还可以具有如下附加技术特征：
在上述技术方案中，优选地，输入绕组包括励磁绕组；输出绕组包括正弦绕组与余弦绕组，其中，在任意相邻的两个励磁绕组之间间隔设置两个定子齿，以分别绕设正弦绕组与余弦绕组。
在该技术方案中，通过在任意相邻的两个励磁绕组之间间隔设置两个定子齿，以分别绕设正弦绕组与余弦绕组，以使励磁绕组、正弦绕组与余弦绕组沿周向间隔分布，结合由励磁绕组实现定子激励，并由正弦绕组与余弦绕组输出与转子的机械转角θ形成特殊函数关系的变化信号，在向空气间隙注入三次谐波时，实现了提高旋转式变压器的位置测量精度。
具体地，定子齿包括用于绕设励磁绕组的第一定子齿，绕设正弦绕组的第二定子齿以及绕设余弦绕组的第三定子齿，其中，任意相邻的两个第一定子齿之间具有一个第二定子齿与一个第三定子齿。
在上述任一技术方案中，优选地，任意相邻的两个励磁绕组中的一个两侧绕设正弦绕组，另一个两侧绕设余弦绕组。
在该技术方案中，根据绕设不同的绕组，可以将周向分布的多个定子齿划分为第一定子齿、第二定子齿与第三定子齿，第一定子齿、第二定子齿与第三定子齿的数量相同，以分别绕设用于信号输入的励磁绕组，以及用于信号输出的正弦绕组与余弦绕组，其中，相邻的第一定子齿、第二定子齿与第三定子齿为一组绕设齿，则周向分布的多个定子齿由多组绕设齿组成，以实现磁阻式旋转变压器的规则绕设，结合三次正弦分量的注入，以达到提升测量精度的目的。
具体地，输入绕组与输出绕组可以分为多个绕组单元，多个绕组单元沿周向首尾相连完成绕设，在一个绕组单元中，沿逆时针方向依次包括励磁绕组、正弦绕组、余弦绕组、励磁绕组、余弦绕组以及正弦绕组，或沿逆时针方向依次包括励磁绕组、余弦绕组、正弦绕组、励磁绕组、正弦绕组以及余弦绕组。
在上述任一技术方案中，优选地，空气间隙的长度δ同时满足机械转角θ的一次正弦分量分布与三次正弦分量分布，即δ＝f(cos(pθ)，cos(3pθ))，其中，p为旋转式变压器的转子极对数。
在该技术方案中，通过限定空气间隙的长度δ同时满足机械转角θ的一次正弦分量分布与三次正弦分量分布，即δ＝f(cos(pθ)，cos(3pθ))，在实现旋转式变压器的正弦绕组的输出电势与余弦绕组的输出电势的一次基波幅值相等的同时，通过注入空气间隙的长度的三次正弦分量，提升转子位置的检测精度。
在上述任一技术方案中，优选地，每个第一定子齿上的励磁绕组的线圈匝数相同；正弦绕组的线圈匝数与余弦绕组的线圈匝数相同。
在该技术方案中，通过限定每个第一定子齿上励磁绕组的线圈匝数相同，以均匀产生定子激励，从而实现转子的均匀旋转，通过限定正弦绕组的线圈匝数与余弦绕组的线圈匝数相同，使正弦绕组的输出电势与余弦绕组的输出电势只存在相位上的差别，从而保证了转轴角位移和角速度的准确测量。
在上述任一技术方案中，优选地，空气间隙的长度δ与转子的机械角度θ还满足以下公式：其中，δmin为空气间隙的最小长度，K为一次正弦分量系数，k为三次正弦分量系数，1<K<2，0<k<(K-1)。
在该技术方案中，通过限定具体的关系公式，以实现空气间隙的长度随机械角度的变化而变化，结合对一次正弦分量系数K、三次正弦分量系数k的调整，得到注入三次正弦分量的转子外形轮廓，以达到提升旋转角度测量精度的目的。
在上述任一技术方案中，优选地，δmin＝0.72mm，K＝1.9，k＝0.09，p＝2。
在该技术方案中，作为一种较优的实时方式，通过限定δmin＝0.72mm，K＝1.9，k＝0.09，p＝2，以得到空气间隙的长度δ与转子的机械角度θ之间明确的函数关系，从而方便实施。
作为一种具体的实时方式，P＝2，定子齿数为24，即4极24槽的凸极式旋转式变压器，其中，相邻三个齿上分别依次设置励磁绕组、正弦绕组、余弦绕组，沿圆周将这三个齿的线圈排布阵列8个，即设置8个励磁线圈，每个线圈匝数25匝，线径为0.1mm，正弦绕组和余弦绕组的每个线圈匝数55匝，线径/>为0.13mm，旋转式变压器的冲片选用DW310-35的硅钢片，根据现有技术的设置方案，最大空气间隙的长度δmax＝13.68mm，空气间隙的最小长度δmin＝0.72mm，旋转式变压器解码后的转子电角度误差为e1＝±1.05°。
根据本申请的转子轮廓，旋转式变压器的最大空气间隙的长度δmax＝7.2mm，空气间隙的最小长度δmin＝0.76mm，旋转式变压器解码后的转子电角度误差e1＝±0.04°，即注入三次正弦分量的转子外形的凸极式旋转式变压器解码后的转子电角度误差是现有技术中的正弦波转子外形的凸极式旋转式变压器解码后的转子电角度误差的3.81％，从而实现了减小转子误差。
表1
θ(°) δ1(mm)现有技术 δ2(mm)本申请的技术方案
0 0.720 0.756
15 0.769 0.769
30 0.943 0.888
45 1.368 1.368
60 2.487 2.974
75 6.202 6.202
90 13.680 7.200
105 6.202 6.202
120 2.487 2.974
135 1.368 1.368
150 0.943 0.888
165 0.769 0.769
180 0.720 0.756
195 0.769 0.769
210 0.943 0.888
225 1.368 1.368
240 2.487 2.974
255 6.202 6.202
270 13.680 7.200
285 6.202 6.202
300 2.487 2.974
315 1.368 1.368
330 0.943 0.888
345 0.769 0.769
360 0.720 0.756
由表1可知，在定子尺寸与现有技术相同的情况下，最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值减小，旋转式变压器的正弦绕组的输出电势与余弦绕组的输出电势的一次基波幅值相等，但是转子位置的检测精度提升。
另外，通过调节定子铁芯的内径，可以使最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值与现有技术相同，无须增加输出绕组的匝数，即可实现输出电势幅值的提高，同时提升转子位置的检测精度。
在上述任一技术方案中，优选地，转子铁芯根据转子极对数构造为凸极式结构，以使空气间隙的长度δ沿周向随机械转角θ变化。
在上述任一技术方案中，优选地，转子铁芯的轴孔的内侧壁上开设有限位槽；转轴的外侧壁上设置有与限位槽配合的限位筋。
在上述任一技术方案中，优选地，定子齿的数量为12的整数倍。
在上述任一技术方案中，优选地，定子铁芯由多个硅钢片沿转轴的轴向叠加构造形成；转子铁芯由多个硅钢片沿转轴的轴向叠加构造形成。其中，转子铁芯的两端端面沿轴向分别凸出于定子铁芯的两端端面设置。
本申请技术方案中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
通过将空气间隙的长度δ设置为沿周向与转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，以实现向旋转式变压器的空气间隙注入三次谐波，以削弱输出端输出电势的三次谐波，从而能够降低磁阻式旋转变压器的测量误差，以提高旋转式变压器的位置测量精度。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1示出了相关技术中的旋转式变压器的转子的截面结构示意图；
图2示出了根据本发明的一个实施例的旋转式变压器的转子的截面结构示意图；
图3示出了根据本发明的一个实施例的旋转式变压器的结构示意图。
其中，图2与图3中附图标记与部件名称之间的对应关系为：
1旋转式变压器，10定子，102定子铁芯，104励磁绕组，106正弦绕组，108余弦绕组，20转子。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
下面参照图2与图3描述根据本发明一些实施例的旋转式变压器。
如图2与图3所示，根据本发明的实施例的旋转式变压器1，包括：定子10，包括定子铁芯102以及绕设在定子铁芯102上的输入绕组与输出绕组，定子铁芯102的内侧壁上开设多个定子槽，多个定子槽沿周向分布，并分别使定子铁芯102的两个端面导通，使任意两个相邻的定子槽之间形成定子齿，以分别绕设定子10槽；转子20，包括转子铁芯，转子铁芯套设在定子铁芯内；其中，定子铁芯102的内侧壁与转子铁芯的外侧壁之间限定出空气间隙，在转子20旋转时，空气间隙的长度δ(即气隙长度)沿周向与转子20的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，并根据函数关系执行周期性改变，以限定出转子铁芯的外形。
在该实施例中，旋转式变压器1为磁阻式旋转变压器，将输入绕组(励磁绕组104)与输出绕组(包括正弦绕组106与余弦绕组108)根据指定的绕线方式绕设在定子铁芯102的定子齿上，通过励磁绕组104实现定子10激励，以由正弦绕组106与余弦绕组108输出与转子20的机械转角θ形成特殊函数关系的变化信号，通过将空气间隙的长度δ设置为沿周向与转子20的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，以实现向旋转式变压器的空气间隙注入三次谐波，以削弱输出端输出电势的三次谐波，从而能够降低磁阻式旋转变压器的测量误差，以提高旋转式变压器的位置测量精度。
由于旋转式变压器在结构上保证了在转子20旋转一周时，空气间隙内的磁通分布符合正弦规律，通过将转子20形状做特殊设计，使得气隙磁场近似于正弦形，同时通过改进转子20形状，实现注入三次正弦分量，相对于现有技术中的正弦形，通过注入三次正弦分量，能够减小最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值，在实现降低测量过程中的三次谐波干扰的同时，仍能够相同的输出电势。
根据上述描述，本领域的技术人员还能够理解的是，如图2所示，采用本申请中的转子20结构，在最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值减小的情况下，在定子齿数量不变，且绕组匝数不变的前提下，输出的电势与图1示出的采用现有技术中的转子20结构输出的电势相同，从而在采用本申请中的转子20结构的同时，不减小最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值，在提高转子20位置检测精度的同时，还可以达到提高输出电势的目的，从而能够提升旋转式变压器的运行效率。
另外，为了生成较大的输出信号，现有技术中的变压器转子20通过增加最大气隙和最小气隙之间差值来实现，从而导致转子20外形尺寸变化率大，对于转子20机械加工精度要求较高，根据本申请的技术方案的转子20，通过注入三次谐波，还能够降低转子20加工难度。
在上述实施例中，优选地，输入绕组包括励磁绕组104；输出绕组包括正弦绕组106与余弦绕组108，其中，在任意相邻的两个励磁绕组104之间间隔设置两个定子齿，以分别绕设正弦绕组106与余弦绕组108。
在该实施例中，通过在任意相邻的两个励磁绕组104之间间隔设置两个定子齿，以分别绕设正弦绕组106与余弦绕组108，以使励磁绕组104、正弦绕组106与余弦绕组108沿周向间隔分布，结合由励磁绕组104实现定子激励，并由正弦绕组106与余弦绕组108输出与转子的机械转角θ形成特殊函数关系的变化信号，在向空气间隙注入三次谐波时，实现了提高旋转式变压器1的位置测量精度。
具体地，定子齿包括用于绕设励磁绕组104的第一定子齿，绕设正弦绕组106的第二定子齿以及绕设余弦绕组108的第三定子齿，其中，任意相邻的两个第一定子齿之间具有一个第二定子齿与一个第三定子齿。
在上述任一实施例中，优选地，任意相邻的两个励磁绕组104中的一个两侧绕设正弦绕组106，另一个两侧绕设余弦绕组108。
在该实施例中，根据绕设不同的绕组，可以将周向分布的多个定子齿划分为第一定子齿、第二定子齿与第三定子齿，第一定子齿、第二定子齿与第三定子齿的数量相同，以分别绕设用于信号输入的励磁绕组104，以及用于信号输出的正弦绕组106与余弦绕组108，其中，相邻的第一定子齿、第二定子齿与第三定子齿为一组绕设齿，则周向分布的多个定子齿由多组绕设齿组成，以实现磁阻式旋转变压器的规则绕设，结合三次正弦分量的注入，以达到提升测量精度的目的。
如图3所示，具体地，输入绕组与输出绕组可以分为多个绕组单元，多个绕组单元沿周向首尾相连完成绕设，在一个绕组单元中，沿逆时针方向依次包括励磁绕组104、正弦绕组106、余弦绕组108、励磁绕组104、余弦绕组108以及正弦绕组106，或沿逆时针方向依次包括励磁绕组104、余弦绕组108、正弦绕组106、励磁绕组104、正弦绕组106以及余弦绕组108。
在上述任一实施例中，优选地，空气间隙的长度δ同时满足机械转角θ的一次正弦分量分布与三次正弦分量分布，即δ＝f(cos(pθ)，cos(3pθ))，其中，p为旋转式变压器1的转子20极对数，θ为转子20的机械转角。
在该实施例中，通过限定空气间隙的长度δ同时满足机械转角θ的一次正弦分量分布与三次正弦分量分布，即δ＝f(cos(pθ)，cos(3pθ))，在实现旋转式变压器1的正弦绕组106的输出电势与余弦绕组108的输出电势的一次基波幅值相等的同时，通过注入空气间隙的长度的三次正弦分量，提升转子20位置的检测精度。
在上述任一实施例中，优选地，每个第一定子齿上的励磁绕组104的线圈匝数相同；正弦绕组106的线圈匝数与余弦绕组108的线圈匝数相同。
在该实施例中，通过限定每个第一定子齿上励磁绕组104的线圈匝数相同，以均匀产生定子10激励，从而实现转子20的均匀旋转，通过限定正弦绕组106的线圈匝数与余弦绕组108的线圈匝数相同，使正弦绕组106的输出电势与余弦绕组108的输出电势只存在相位上的差别，从而保证了转轴角位移和角速度的准确测量。
在上述任一实施例中，优选地，空气间隙的长度δ与转子20的机械角度θ还满足以下公式：其中，δmin为空气间隙的最小长度，K为一次正弦分量系数，k为三次正弦分量系数，1<K<2，0<k<(K-1)。
在该实施例中，通过限定具体的关系公式，以实现空气间隙的长度随机械角度的变化而变化，结合对一次正弦分量系数K、三次正弦分量系数k的调整，得到注入三次正弦分量的转子20外形轮廓，以达到提升旋转角度测量精度的目的。
在上述任一实施例中，优选地，δmin＝0.72mm，K＝1.9，k＝0.09，p＝2。
在该实施例中，作为一种较优的实时方式，通过限定δmin＝0.72mm，K＝1.9，k＝0.09，p＝2，以得到空气间隙的长度δ与转子20的机械角度θ之间明确的函数关系，从而方便实施。
作为一种具体的实时方式，P＝2，定子齿数为24，即4极24槽的凸极式旋转式变压器，其中，相邻三个齿上分别依次设置励磁绕组104、正弦绕组106、余弦绕组108，沿圆周将这三个齿的线圈排布阵列8个，即设置8个励磁线圈，每个线圈匝数25匝，线径为0.1mm，正弦绕组106和余弦绕组108的每个线圈匝数55匝，线径/>为0.13mm，旋转式变压器的冲片选用DW310-35的硅钢片。
如图1所示，根据现有技术的设置方案，转子铁芯最大轮廓尺寸为98.56mm，最小轮廓齿轮为72.64mm，最大空气间隙的长度δmax＝13.68mm，空气间隙的最小长度δmin＝0.72mm，旋转式变压器解码后的转子20电角度误差为e1＝±1.05°。
根据本申请的转子轮廓，转子铁芯最大轮廓尺寸为98.48mm，最小轮廓齿轮为85.6mm，旋转式变压器的最大空气间隙的长度δmax＝7.2mm，空气间隙的最小长度δmin＝0.76mm，旋转式变压器解码后的转子20电角度误差e1＝±0.04°，即注入三次正弦分量的转子20外形的凸极式旋转式变压器解码后的转子20电角度误差是现有技术中的正弦波转子20外形的凸极式旋转式变压器解码后的转子20电角度误差的3.81％，从而实现了减小转子20误差。
如图1所示，现有技术中的空气间隙的长度沿圆周正弦分布的凸极式旋转式变压器的转子外形，其中定子内径最小气隙长度δmin＝0.72mm,气隙长度沿周向的公式如下：
其中，1<K<2，该实施例中，K＝1.9。
p——凸极转子的极对数，在该实施例中，p＝2，即转子包括2对磁极。
θ——空气间隙的长度沿圆周旋转的机械角度。
图2示出了注入三次正弦分量的凸极式旋转式变压器的转子外形，空气间隙的长度沿周向的公式如下：
其中，0<k<(K-1)，k为大于0的正数，该实施例中，k＝0.09。
表1
θ(°) δ1(mm)现有技术 δ2(mm)本申请的实施例
0 0.720 0.756
15 0.769 0.769
30 0.943 0.888
45 1.368 1.368
60 2.487 2.974
75 6.202 6.202
90 13.680 7.200
105 6.202 6.202
120 2.487 2.974
135 1.368 1.368
150 0.943 0.888
165 0.769 0.769
180 0.720 0.756
195 0.769 0.769
210 0.943 0.888
225 1.368 1.368
240 2.487 2.974
255 6.202 6.202
270 13.680 7.200
285 6.202 6.202
300 2.487 2.974
315 1.368 1.368
330 0.943 0.888
345 0.769 0.769
360 0.720 0.756
由表1可知，在定子10尺寸与现有技术相同的情况下，最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值减小，旋转式变压器1的正弦绕组106的输出电势与余弦绕组108的输出电势的一次基波幅值相等，但是转子20位置的检测精度提升。
另外，通过调节定子铁芯102的内径，可以使最大气隙长度与最小气隙长度之间的差值与现有技术相同，无须增加输出绕组的匝数，即可实现输出电势幅值的提高，同时提升转子20位置的检测精度。
在上述任一实施例中，优选地，转子铁芯根据转子20极对数构造为凸极式结构，以使空气间隙的长度δ沿周向随机械转角θ变化。
在上述任一实施例中，优选地，转子铁芯的轴孔的内侧壁上开设有限位槽；转轴的外侧壁上设置有与限位槽配合的限位筋。
在上述任一实施例中，优选地，定子齿的数量为12的整数倍。
在上述任一实施例中，优选地，定子铁芯102由多个硅钢片沿转轴的轴向叠加构造形成；转子铁芯由多个硅钢片沿转轴的轴向叠加构造形成。其中，转子铁芯的两端端面沿轴向分别凸出于定子铁芯102的两端端面设置。
根据本发明的技术方案，旋转式变压器为磁阻式旋转变压器，将励磁绕组与输出绕组(包括正弦绕组与余弦绕组)根据指定的绕线方式绕设在定子铁芯的定子齿上，通过励磁绕组实现定子激励，以由正弦绕组与余弦绕组输出与转子的机械转角θ形成特殊函数关系的变化信号，通过将空气间隙的长度δ设置为沿周向与转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，以实现向旋转式变压器的空气间隙注入三次谐波，以削弱输出端输出电势的三次谐波，从而能够降低磁阻式旋转变压器的测量误差，以提高旋转式变压器的位置测量精度。
在本发明中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述的目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性；术语“多个”则指两个或两个以上，除非另有明确的限定。术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语均应做广义理解，例如，“连接”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；“相连”可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或单元必须具有特定的方向、以特定的方位构造和操作，因此，不能理解为对本发明的限制。
在本说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或实例。而且，描述的具体特征、结构、材料或特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转式变压器，其特征在于，包括：
定子，包括定子铁芯以及绕设在所述定子铁芯上的输入绕组与输出绕组，所述定子铁芯的内侧壁上开设多个定子槽，所述多个定子槽沿周向分布，并分别使所述定子铁芯的两个端面导通，以使任意两个相邻的所述定子槽之间形成定子齿，以分别绕设所述输入绕组与所述输出绕组；
转子，包括转子铁芯，所述转子铁芯套设在所述定子铁芯内；
其中，所述定子铁芯的内侧壁与所述转子铁芯的外侧壁之间限定出空气间隙，在所述转子旋转时，所述空气间隙的长度δ沿周向与所述转子的机械转角θ满足包含三次谐波分量的正弦函数关系，并根据所述函数关系执行周期性改变，以限定出所述转子铁芯的外形。
2.根据权利要求1所述的旋转式变压器，其特征在于，
所述输入绕组包括励磁绕组；
所述输出绕组包括正弦绕组与余弦绕组，
其中，在任意相邻的两个所述励磁绕组之间间隔设置两个所述定子齿，以分别绕设所述正弦绕组与所述余弦绕组。
3.根据权利要求2所述的旋转式变压器，其特征在于，
任意相邻的两个所述励磁绕组中的一个两侧绕设所述正弦绕组，另一个两侧绕设所述余弦绕组。
4.根据权利要求3所述的旋转式变压器，其特征在于，
所述空气间隙的长度δ同时满足所述转子的机械转角θ的一次正弦分量分布与三次正弦分量分布，即δ＝f(cos(pθ)，cos(3pθ))，
其中，p为所述旋转式变压器的转子极对数。
5.根据权利要求3所述的旋转式变压器，其特征在于，
每个所述定子齿上的所述励磁绕组的线圈匝数相同；
所述正弦绕组的线圈匝数与所述余弦绕组的线圈匝数相同。
6.根据权利要求4所述的旋转式变压器，其特征在于，所述空气间隙的长度δ与所述转子的机械角度θ还满足以下公式：
其中，δmin为所述空气间隙的最小长度，K为一次正弦分量系数，k为三次正弦分量系数，1<K<2，0<k<(K-1)。
7.根据权利要求6所述的旋转式变压器，其特征在于，
δmin＝0.72mm，K＝1.9，k＝0.09，p＝2。
8.根据权利要求1所述的旋转式变压器，其特征在于，
所述转子铁芯的轴孔的内侧壁上开设有限位槽。
9.根据权利要求1所述的旋转式变压器，其特征在于，
所述定子齿的数量为12的整数倍。
10.根据权利要求1至9中任一项所述的旋转式变压器，其特征在于，
所述定子铁芯由多个硅钢片沿转轴的轴向叠加构造形成；
所述转子铁芯由多个硅钢片沿转轴的轴向叠加构造形成，
其中，所述转子铁芯的两端端面沿轴向分别凸出于所述定子铁芯的两端端面设置。
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