CN202547591U - 一种能高效生产的绝对零位式圆感应同步器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种能高效生产的绝对零位式圆感应同步器，它包括定子基板和转子基板，特征是：在定子基板的顶部固定有定子金属绕组，在转子基板的底部固定有转子金属绕组，转子金属绕组与定子金属绕组相对放置，在定子金属绕组上覆盖有定子阻焊膜，在转子金属绕组上覆盖有转子阻焊膜；且定子金属绕组是分段的，转子金属绕组是连续的。定子金属绕组与转子金属绕组均分为内、外2个通道，其中转子内通道金属绕组与外通道金属绕组在极数上相差1对极。它可通过获得定子外通道感应出的电角度与内通道感应出的电角度的差值来确定当前的绝对角位置。本实用新型具有保证系统工作的稳定性、能高效生产、成品率高、生产周期大幅缩短、测量精度高等优点。

Description

一种能高效生产的绝对零位式圆感应同步器

技术领域

本实用新型涉及传感器，尤其是涉及一种能高效生产的绝对零位式圆感应同步器。 

背景技术

圆感应同步器是一种电磁感应的角度传感器，它具有耐恶劣环境、测量精度高、寿命长、安装方便、运行速度快、稳定可靠等一系列优点，常用于转台、陀螺平台、火炮控制、导航制导、雷达天线、经纬仪等设备中。圆感应同步器分为定子和转子两部分，通常定子安装在固定体上，转子安装在转轴上（必要时转子也可安装在固定体上，定子安装在转轴上），如对转子施加激励信号，定子将感应出两相的正、余弦信号。工作过程中，转轴带动转子转动，使得转子与定子产生相对旋转运动，定子感应出的两相正、余弦信号也会随着转子的转动而发生有规律的变化，通过监测、解算这两路信号来实现角度测量的目的。 

目前的绝对零位式圆感应同步器是在保留传统增量式圆感应同步器多极感应绕组的基础上增加一个单对极的内通道，从而使得系统实现绝对零位的功能。 

现阶段圆感应同步器的生产工艺非常繁琐，其生产工序包括机械加工、时效处理、配方浇铸、绕组刻线等多种工序，一套圆感应同步器的生产周期通常需要2个月左右的时间，同时由于工序过多使得废品率较高，这种情况一方面限制了圆感应同步器生产效率，另一方面也使得圆感应同步器的制造成本居高不下，这进一步影响了圆感应同步器作为一种角度传感器在市场拓展中的竞争力。 

当前的绝对零位式圆感应同步器外通道为多对极、内通道为单对极，因此外通道的阻抗值远大于内通道的阻抗值，当内、外通道串联工作时，对转子施加的激励信号绝大部分将驱动到转子外通道上，而转子内通道分得的压降值很小，从而使得定子内通道感应出的输出信号很小，此小信号容易受干扰而导致系统工作状态不稳定。 

发明内容

本实用新型的目的在于提供了一种保证系统工作的稳定性、能高效生产、成品率高、生产周期大幅缩短、耐恶劣环境、测量精度高、寿命长、成本低、安装方便、运行速度快、稳定可靠的绝对零位式圆感应同步器。 

本实用新型的目的是这样实现的： 

一种能高效生产的绝对零位式圆感应同步器，包括安装在固定体上的定子基板和安装在转轴上的转子基板，定子基板和转子基板均为绝缘材料，特征是：在定子基板的顶部固定有由定子外通道金属绕组和定子内通道金属绕组构成的定子金属绕组，在转子基板的底部固定有由转子外通道金属绕组和转子内通道金属绕组构成的转子金属绕组，转子金属绕组与定子金属绕组相对放置，定子外通道金属绕组、定子内通道金属绕组、转子外通道金属绕组、转子内通道金属绕组均与转轴垂直，在定子基板的定子外通道金属绕组和定子内通道金属绕组上分别覆盖有定子外阻焊膜和定子内阻焊膜，在转子基板的转子外通道金属绕组和转子内通道金属绕组上分别覆盖有转子外阻焊膜和转子内阻焊膜； 

在转子外通道金属绕组上设有若干根转子外有效导体，在转子内通道金属绕组上设有若干根转子内有效导体，各根转子外有效导体通过转子外有效导体内端部与转子外有效导体外端部连接而成转子外通道金属绕组，各根转子内有效导体通过转子内有效导体内端部与转子内有效导体外端部连接而成转子内通道金属绕组，连续的转子外通道金属绕组从转子外通道金属绕组的两个末端引出导线作为转子外通道的激励输入端，连续的转子内通道金属绕组从转子内通道金属绕组的两个末端引出导线作为转子内通道的激励输入端；

定子外通道金属绕组和定子内通道金属绕组均由分段的2K个导体组构成，2K个导体组分别属于A相和B相，每相各有K个导体组，A相导体组和B相导体组相隔排列，即与每个A相导体组相邻的导体组都为B相导体组，与每个B相导体组相邻的导体组都为A相导体组；每个导体组中设有M根定子外有效导体和M根定子内有效导体，每根定子外有效导体通过定子外有效导体内端部与定子外有效导体外端部连接而成，每根定子内有效导体通过定子内有效导体内端部与定子内有效导体外端部连接而成，其中K、M均为正整数；属于同相的各组导体组从每个导体组中定子外有效导体的两个末端以及定子内有效导体的两个末端引出导线串联联接。

转子外有效导体和转子内有效导体、定子外有效导体和定子内有效导体均呈辐射状放置。 

转子外有效导体的根数为转子外通道金属绕组的极数；转子内有效导体的根数为转子内通道金属绕组的极数。 

定子外阻焊膜、定子内阻焊膜和转子外阻焊膜和转子内阻焊膜之间的安装间隙为0.1--0.3mm。 

定子基板和转子基板均由环氧树脂制成。 

转子内通道金属绕组和转子外通道金属绕组的极数相差2极，即相差1对极。 

本实用新型的内通道采用多极绕组实现绝对零位，内通道的多极绕组能与外通道的多极绕组阻抗值匹配，从而保证系统工作的稳定性，因此，本实用新型具有保证系统工作的稳定性、能高效生产、成品率高、生产周期大幅缩短、耐恶劣环境、测量精度高、寿命长、成本低、安装方便、运行速度快、稳定可靠的优点。 

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图； 

图2为转子金属绕组的示意图；

图3为定子金属绕组的示意图；

图4为转子有效导体和定子有效导体的初始重合位置图；

图5为转子有效导体相对定子有效导体转过0.5个极距的位置图；

图6为转子有效导体相对定子有效导体转过1个极距的位置图；

图7为转子有效导体相对定子有效导体转过1.5个极距的位置图；

图8为转子相对定子转过一个机械周期，定子两相输出信号电压幅值的变化示意图。

具体实施方式

下面结合实施例并对照附图对本实用新型作进一步详细说明。 

一种能高效生产的绝对零位式圆感应同步器，包括安装在固定体上的定子基板1和安装在转轴上的转子基板2，定子基板1和转子基板2均为绝缘材料，在定子基板1的顶部固定有由定子外通道金属绕组3和定子内通道金属绕组5构成的定子金属绕组，在转子基板2的底部固定有由转子外通道金属绕组7和转子内通道金属绕组9构成的转子金属绕组，转子金属绕组与定子金属绕组相对放置，定子外通道金属绕组3、定子内通道金属绕组5、转子外通道金属绕组7、转子内通道金属绕组9均与转轴垂直，在定子基板1的定子外通道金属绕组3和定子内通道金属绕组5上分别覆盖有定子外阻焊膜4和定子内阻焊膜6，在转子基板2的转子外通道金属绕组7和转子内通道金属绕组9上分别覆盖有转子外阻焊膜8和转子内阻焊膜10； 

在转子外通道金属绕组7上设有若干根转子外有效导体11，在转子内通道金属绕组9上设有若干根转子内有效导体16，各根转子外有效导体11通过转子外有效导体内端部12与转子外有效导体外端部13连接而成转子外通道金属绕组7，各根转子内有效导体16通过转子内有效导体内端部17与转子内有效导体外端部18连接而成转子内通道金属绕组9，连续的转子外通道金属绕组7从转子外通道金属绕组7的两个末端14、15引出导线作为转子外通道的激励输入端，连续的转子内通道金属绕组9从转子内通道金属绕组9的两个末端19、20引出导线作为转子内通道的激励输入端；

定子外通道金属绕组3和定子内通道金属绕组5均由分段的2K个导体组构成，2K个导体组分别属于A相和B相，每相各有K个导体组，A相导体组和B相导体组相隔排列，即与每个A相导体组相邻的导体组都为B相导体组，与每个B相导体组相邻的导体组都为A相导体组；每个导体组中设有M根定子外有效导体21和M根定子内有效导体26，每根定子外有效导体21通过定子外有效导体内端部23与定子外有效导体外端部22连接而成，每根定子内有效导体26通过定子内有效导体内端部28与定子内有效导体外端部27连接而成，其中K、M均为正整数；属于同相的各组导体组从每个导体组中定子外有效导体21的两个末端24、25以及定子内有效导体26的两个末端29、30引出导线串联联接。

转子外有效导体11和转子内有效导体16、定子外有效导体21和定子内有效导体26均呈辐射状放置。 

转子外有效导体11的根数为转子外通道金属绕组7的极数；转子内有效导体16的根数为转子内通道金属绕组9的极数。 

转子内通道金属绕组9和转子外通道金属绕组7的极数相差2极，即相差1对极。 

定子外阻焊膜4、定子内阻焊膜6和转子外阻焊膜8和转子内阻焊膜10之间的安装间隙为0.1--0.3mm。 

定子基板1和转子基板2均由环氧树脂制成。 

本实用新型通过对转子金属绕组施加交流激励信号，将在转子金属绕组附近产生交变的电磁场，定子金属绕组就会感应出与当前旋转角度成一定对应关系的交流电信号，对该交流电信号进行解算而得到角度值，从而起到角度测量的作用。 

如图4所示，当定子金属绕组的定子外有效导体21（或定子内有效导体26）和转子金属绕组的转子外有效导体11（或转子内有效导体16）的位置相互重合时，记其为初始位置，此刻定子外（或内）通道某相（记为A相）输出电压幅度有最大值；当定子和转子相对位置分别如图5、6、7所示时，定子外（或内）通道A相输出电压幅度分别为0、负向最大值、0；在图7所示位置处，转子再转过0.5个极距，定子外（或内）通道A相输出电压幅度又再次达到最大值，在此过程中，定子外（或内）通道另一相（记为B相）的输出电压幅度将与A相呈90°正交，也即A相幅度最大时，B相幅度最小。 

因此，由以上分析可知，定子输出的感应电压的幅值变化一个周期即表明转子相对定子转过了两个极距。对极数为N的感应同步器，其每个极距对应的机械角度值为360°/N，也即定子感应输出电压的幅值变化一个周期对应着的机械角度为720/N。在设计时，令定子A、B两相绕组之间的距离相差了（n+1/2）个极距，n为整数。因此A、B两相绕组的输出电压信号幅值变化也始终相差1/4个周期。 

按照图8所示，介绍本实用新型所涉及的圆感应同步器的工作过程。 

对转子均施加激磁信号，此时定子的A、B相均会感应出同频率的电压信号，记= 

、

=,其中

为转子激磁信号的频率，

、

是A、B相输出电压信号的幅度值。

＝、

＝

，

为该通道当前的电角度，为、

的最大值。根据前述分析可知，对一个N极（或N/2对极）的通道来说，机械上转过一个周期，定子输出电压信号幅值将变化N/2个周期。因此当机械上转过角度

，在电学上将转过的角度

＝（N/2）*

。图8所示为转子相对定子旋转一个机械周期，

、

变化示意图。 

由图8可知，当转子转过360度，定子输出电压信号幅度

、

均变化多个周期。 

要获得当前电角度为

，只要测得当前A、B相输出电压

、

即可。  

再根据：

得到：

本实用新型所涉及的圆感应同步器内通道比外通道少1对极，当驱动感应同步器工作后，转子相对定子转过一周时，定子外通道电角度

将变化N/2个周期，内通道电角度

将变化（N/2）-1个周期，通过判断当前外通道电角度

与内通道电角度

的差值，即可获得当前的绝对转角位置，从而实现绝对零位的功能。

Claims (7)

1.一种能高效生产的绝对零位式圆感应同步器，包括安装在固定体上的定子基板和安装在转轴上的转子基板，定子基板和转子基板均为绝缘材料，其特征在于：在定子基板的顶部固定有由定子外通道金属绕组和定子内通道金属绕组构成的定子金属绕组，在转子基板的底部固定有由转子外通道金属绕组和转子内通道金属绕组构成的转子金属绕组，转子金属绕组与定子金属绕组相对放置，定子外通道金属绕组、定子内通道金属绕组、转子外通道金属绕组、转子内通道金属绕组均与转轴垂直，在定子基板的定子外通道金属绕组和定子内通道金属绕组上分别覆盖有定子外阻焊膜和定子内阻焊膜，在转子基板的转子外通道金属绕组和转子内通道金属绕组上分别覆盖有转子外阻焊膜和转子内阻焊膜； 

在转子外通道金属绕组上设有若干根转子外有效导体，在转子内通道金属绕组上设有若干根转子内有效导体，各根转子外有效导体通过转子外有效导体内端部与转子外有效导体外端部连接而成转子外通道金属绕组，各根转子内有效导体通过转子内有效导体内端部与转子内有效导体外端部连接而成转子内通道金属绕组，连续的转子外通道金属绕组从转子外通道金属绕组的两个末端引出导线作为转子外通道的激励输入端，连续的转子内通道金属绕组从转子内通道金属绕组的两个末端引出导线作为转子内通道的激励输入端；

定子外通道金属绕组和定子内通道金属绕组均由分段的2K个导体组构成，2K个导体组分别属于A相和B相，每相各有K个导体组，A相导体组和B相导体组相隔排列，即与每个A相导体组相邻的导体组都为B相导体组，与每个B相导体组相邻的导体组都为A相导体组；每个导体组中设有M根定子外有效导体和M根定子内有效导体，每根定子外有效导体通过定子外有效导体内端部与定子外有效导体外端部连接而成，每根定子内有效导体通过定子内有效导体内端部与定子内有效导体外端部连接而成，其中K、M均为正整数；属于同相的各组导体组从每个导体组中定子外有效导体的两个末端以及定子内有效导体的两个末端引出导线串联联接。

2.根据权利要求1所述的绝对零位式圆感应同步器，其特征在于：转子外有效导体和转子内有效导体、定子外有效导体和定子内有效导体均呈辐射状放置。

3.根据权利要求1或2所述的绝对零位式圆感应同步器，其特征在于：转子外有效导体的根数为转子外通道金属绕组的极数；转子内有效导体的根数为转子内通道金属绕组的极数。

4.根据权利要求1或2所述的绝对零位式圆感应同步器，其特征在于：转子内通道金属绕组和转子外通道金属绕组的极数相差2极，即相差1对极。

5.根据权利要求3所述的绝对零位式圆感应同步器，其特征在于：转子内通道金属绕组和转子外通道金属绕组的极数相差2极，即相差1对极。

6.根据权利要求1所述的绝对零位式圆感应同步器，其特征在于：定子外阻焊膜、定子内阻焊膜和转子外阻焊膜和转子内阻焊膜之间的安装间隙为0.1--0.3mm。

7.根据权利要求1所述的绝对零位式圆感应同步器，其特征在于：定子基板和转子基板均由环氧树脂制成。

Images