CN219394625U - 旋转变压装置、相位调节装置以及电机系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种旋转变压装置，包括用于接收励磁电源的输入接口；转子；第一检测部，其包括第一输出接口、第二输出接口以及第一检测线圈，第一、第二输出接口用于提供第一检测信号，其中，响应于转子的转动，第一检测线圈生成第一检测信号，其中，第一检测部还包括第一相位调节器，第一相位调节器耦合在第一检测线圈与第一或第二输出接口之间，用于调整第一检测信号的相位；以及第二检测部，其包括第三输出接口、第四输出接口以及第二检测线圈，用于提供第二检测信号，其中，第二检测信号基于第二检测线圈根据转子的转动而产生，并且第一、第二检测信号正交。相较于现有技术，本实用新型中的旋转变压装置结构简单，响应速度更快。

Description

旋转变压装置、相位调节装置以及电机系统

技术领域

本实用新型属于检测技术领域，涉及一种旋转变压装置、相位调节装置以及电机系统

背景技术

电动汽车、工业自动化、机器人、纺织机械和航空航天等行业均离不开旋转电机的高性能控制，因而需要电机旋转角度传感器，并且经常要求将其应用在高温环境下。

旋转变压器是一种可以实现旋转角度检测的传感器，由于其不使用光电转换器件，因而可以在较高温度的环境中使用。

现有磁阻式旋转变压器有两根励磁线和两根信号线，两根信号线中一根为正弦信号,另一根为余弦信号。旋转变压器中包含线圈结构，线圈有电感特性，使负载电阻上的信号相位滞后于旋转变压器的检测信号，尤其在系统启动阶段，电感的影响会使系统产生较长的过渡过程，响应变慢。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构简单、效果明显，并且能够减少相位偏移的信号调节装置，进而提升旋转变压器的响应速度。

本实用新型一方面提供了一种旋转变压装置，包括用于接收励磁电源的输入接口；转子；第一检测部，其包括第一输出接口、第二输出接口以及第一检测线圈，所述第一、第二输出接口用于提供第一检测信号，其中，响应于所述转子的转动，所述第一检测线圈生成所述第一检测信号，其中，所述第一检测部还包括第一相位调节器，所述第一相位调节器耦合在所述第一检测线圈与所述第一或第二输出接口之间，用于调整所述第一检测信号的相位；以及第二检测部，其包括第三输出接口、第四输出接口以及第二检测线圈，用于提供第二检测信号，其中，所述第二检测信号基于所述第二检测线圈根据所述转子的转动而产生，并且所述第一、第二检测信号正交。

在一种实施方式中，所述第一相位调节器是容性器件，并且能够减小所述第一检测信号的相位受所述第一检测线圈的影响。

在一种实施方式中，所述第一相位调节器包括第一电容器，所述第一电容器的电容值与所述第一检测线圈的电感值相关联。

在一种实施方式中，所述第二检测部还包括：第二相位调节器，其耦合在所述第二检测线圈与所述第三或第四输出接口之间，用于调整所述第二检测信号的相位。

在一种实施方式中，所述第二相位调节器是容性器件，并且能够减小所述第二检测信号的相位受所述第二检测线圈的影响。

在一种实施方式中，所述第二相位调节器包括第二电容器，所述第二电容器的电容值与所述第二检测线圈的电感值相关联。

在一种实施方式中，所述旋转变压装置还包括壳体，用于容纳所述第一检测部、第二检测部以及转子。

本实用新型另一方面提供了一种电机系统，包括电机；如前面任一项所述的旋转变压装置，所述旋转变压装置耦合至所述电机，用于基于所述电机的工作状态来生成检测信号；励磁电源，其耦合至所述旋转变压装置，用于向所述旋转变压装置提供励磁电源；以及信号处理装置，其耦合至所述旋转变压装置，以接收所述检测信号，并基于所述检测信号来确定所述电机的工作状态。

本实用新型另一方面提供了一种相位调节装置，包括：输入接口，用于耦合至旋转变压器，并且接收来自所述旋转变压器的至少一个检测信号；电容模块，耦合至所述输入接口，用于调整所述至少一个检测信号的相位，进而减少所述至少一个检测信号的相位受所述旋转变压器中的检测线圈的影响；以及输出接口，耦合至所述电容模块，用于输出经相位调整后的所述至少一个检测信号。

本实用新型另一方面提供了一种电机系统，包括：电机；旋转变压装置，其耦合至所述电机，用于基于所述电机的工作状态来生成检测信号；如前述的相位调节装置，其耦合至所述旋转变压装置，用于对所述检测信号的相位进行调整；以及信号处理装置，其耦合至所述相位调节装置，以接收经相位调整的检测信号，并基于所述经相位调整的检测信号来确定所述电机的工作状态。

与现有技术相比，本实用新型极大地提升了旋转变压器的输出响应速度和适用性，并且结构简单、成本较低。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，提供以下附图配合展示：其它

图1A为依据本实用新型第一实施方式的旋转变压器的示意图；

图1B为旋转变压器输出电路的等效电路图；

图2为依据本实用新型第二实施方式的旋转变压器的示意图；

图3为依据本实用新型第三实施方式的旋转变压器的示意图；

图4为依据本实用新型实施方式的电机系统的示意图；

图5为依据本实用新型实施方式的相位调节装置的示意图；

图6为依据本实用新型实施方式的采用图5的相位调节装置的电机系统示意图。

需要说明的是，上述附图所展示的仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域的普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的情况下，还可以根据这些附图获得其它实施例的附图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解的是：此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

为了描述的方便，在需要时将使用空间相对术语，例如“之下”、“下方”、“下”、“上方”、“上”等，来描述附图所示的一个元件或特征相对于另一元件或特征的关系。所述空间相对术语旨在包括除了在图中所示的指向之外的使用或操作的器件不同指向。例如，如果将图中的器件翻转，描述为在其它元件或特征“之下”或“之下”的元件将被定向为在其它元件或特征“之上”。

除非另外限定，在此使用的术语具有与本实用新型所属领域的普通技术人员通常所理解的相同含义，而且所述术语应理解为具有与相关技术的上下文中的含义一致的含义，并不应以理想化或过度形式化来理解，本实用新型明确限定的情况除外。

本实用新型的第一实施方式提供一种旋转变压器，其输入端和输出端无电气连接，靠感应电压测量旋转角度。

图1A是依据本实用新型第一实施方式的旋转变压器示意图。

如图1A所示，旋转变压器100包括：

输入接口101和102，分别耦合到励磁电源200，用来接收励磁信号，进而通过励磁绕组L1给转子103供电；第一检测部110，其包括输出接口111、112，用于输出来自正弦信号绕组L2的正弦检测信号，其中，相位调节器113耦合到第一检测部110，用于调整该正弦检测信号的相位；第二检测部120，其包括输出接口121和122，用于输出来自余弦信号绕组L3的余弦检测信号，其中，相位调节器123耦合到第二检测部120，用于调整该余弦检测信号的相位。可以理解的，相位调节113/123可以被包含于旋转变压器100内，也可以是作为独立部件位于旋转变压器100外。

为了便于说明相位调节器113/123的作用，先对没有相位调节器的情况下的检测信号进行说明。

就接口特性而言，旋转变压器的输出网络可以被等效为一个电压源和电阻电感串联的单口网络，因此，当输出接口接负载时，等效电路如图1B所示。此时电路中的电流可通过相量表示为：

其中，w表示信号频率。

负载电阻R2两端的电压通过相量表示为：

由此可见，负载电阻两边电压信号与需要检测的电源U信号有着相位偏移(滞后)，因此使系统响应速度变慢。

在一种实施例中，相位调节器113/123为容性器件，其等效电容值为C，因此，负载电阻R两端的电压通过相量表示为：

由式(3)可知，若想电压U₂无相位延迟，需满足下式：

由此可知，电容值C为:

因此，当相位调节器113/123的等效电容符合式(5)的大小时，正弦检测信号和余弦检测信号没有相位偏移，保证了系统的响应速度。

可以理解的，根据应用的需求，电容值也可以是其它值，进而将正弦、余弦的检测信号的相位调整为指定值。

图2为依据本实用新型第二实施方式的旋转变压器示意图。

如图所示，旋转变压器100包括输入接口101和102，分别耦合到励磁电源，用来接收励磁信号，进而通过励磁绕组L1给转子103供电；第一检测部110，其包括输出接口111、112，用于输出来自正弦信号绕组L2的正弦检测信号，并且还包括电容器C1，用于调整该正弦检测信号的相位；第二检测部120，其包括输出接口121和122，用于输出来自余弦信号绕组L3的余弦检测信号，其中，并且还包括电容器C2，用于调整该余弦检测信号的相位。

可以理解的，虽然上述实施中采用电容器来调整信号的相位，但是在其它实施方式中，还可以采用其它的方式来调整信号的相位。

具体而言，正弦信号绕组L2经由第一正弦信号引线串联电容器C1后耦合至正弦负载电阻Rs一端，经由第二正弦信号引线耦合到正弦负载电阻Rs的另一端，因此，正弦负载电阻Rs两端的电压信号为检测信号的正弦输出。余弦信号绕组L3经由第一余弦信号引线串联电容器C2后耦合至余弦负载电阻Rc一端，经由第二余弦信号引线耦合到余弦负载电阻Rc的另一端，余弦负载电阻Rc两端的电压信号为检测信号的余弦输出。

通过上述构造，旋转变压器100的第一检测部110和第二检测部120可以分别提供相应周期的信号输出。

图3为依据本实用新型第三实施方式的旋转变压器示意图。

如图所示，电容器C1耦合到第一检测部110，用于调整该正弦检测信号的相位，并且未有设置电容器耦合到第二检测部120。因此，相较于图2，本实施方式中的正弦检测信号没有相位偏移，但余弦信号仍然存在相位偏移。在一些注重测量正弦检测信号的应用中，本实施方式可以降低产品成本。可以理解的，也可以通过电容器C2耦合到第二检测部120，并且不设置电容器耦合到第一检测部110。如此，在一些注重测量余弦检测信号的应用中，本实施方式同样可以降低产品成本。

图4为依据本实用新型实施方式的电机系统示意图。

电机系统包括旋转变压器100、励磁电源200、信号处理装置300和电机400。具体地，励磁电源200耦合至旋转变压器100，以向旋转变压器100提供励磁电源；旋转变压器100耦合至电机400，基于电机400的工作状态来生成检测信号。具体地，当电机400处于旋转状态时，旋转变压器100的转子也处于旋转状态，进而能够测量电机400当前的工作参数，比如，位置、角度和速度。旋转变压器100向信号处理装置300提供正弦、余弦检测信号，基于检测信号来及时确定电机400的工作状态。

可以理解的，根据应用的需求，这里的正弦和/或余弦检测信号的相位被调整为指定值。

为了提升现有的旋转变压器的适用性，本实用新型还提出了一种相位调节装置，其耦合在负载与旋转变压器之间，用来调节所接收到的信号的相位。图5为依据本实用新型实施方式的相位调节装置的示意图。

如图所示，相位调节装置500包括：输入接口501，用于接收来自旋转变压器的至少一个检测信号，譬如正弦和/或余弦信号；输出接口502，用于提供经相位调整的至少一个检测信号；电容模块503，耦合在输入接口501与输出接口502之间，用于调整检测信号的相位，进而减少检测信号的相位受旋转变压器中的检测线圈的影响。

在一种实施例中，电容模块503中包含电容值可调的电容器，或者是可选择性接入的电容器阵列。

图6为依据本实用新型实施方式的采用图5的相位调节装置的电机系统示意图。

如图所示，电机系统600包括电机610；旋转变压装置620，其耦合至电机610，可以基于电机的工作状态来生成检测信号，譬如，正弦、余弦检测信号。相位调节装置630,耦合至旋转变压装置620,用于调整检测信号的相位，进而减少检测信号的相位受旋转变压装置620中的检测线圈的影响；信号处理装置640，其耦合至相位调节装置630，以接收经相位调整的检测信号，并基于经相位调整的检测信号来确定电机610的工作状态。

上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本实用新型。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本实用新型不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本实用新型的揭示，不脱离本实用新型范畴所做出的改进和修改都应该在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种旋转变压装置，包括用于接收励磁电源的输入接口，其特征在于，还包括：

转子；

第一检测部，其包括第一输出接口、第二输出接口以及第一检测线圈，所述第一、第二输出接口用于提供第一检测信号，其中，响应于所述转子的转动，所述第一检测线圈生成所述第一检测信号，其中，所述第一检测部还包括第一相位调节器，所述第一相位调节器耦合在所述第一检测线圈与所述第一或第二输出接口之间，用于调整所述第一检测信号的相位；以及

第二检测部，其包括第三输出接口、第四输出接口以及第二检测线圈，用于提供第二检测信号，其中，所述第二检测信号基于所述第二检测线圈根据所述转子的转动而产生，并且所述第一、第二检测信号正交。

2.根据权利要求1所述的旋转变压装置，其特征在于，所述第一相位调节器是容性器件，并且能够减小所述第一检测信号的相位受所述第一检测线圈的影响。

3.根据权利要求2所述的旋转变压装置，其特征在于，所述第一相位调节器包括第一电容器，所述第一电容器的电容值与所述第一检测线圈的电感值相关联。

4.根据权利要求1至3任一项所述的旋转变压装置，其特征在于，所述第二检测部还包括：

第二相位调节器，其耦合在所述第二检测线圈与所述第三或第四输出接口之间，用于调整所述第二检测信号的相位。

5.根据权利要求4所述的旋转变压装置，其特征在于，所述第二相位调节器是容性器件，并且能够减小所述第二检测信号的相位受所述第二检测线圈的影响。

6.根据权利要求5所述的旋转变压装置，其特征在于，所述第二相位调节器包括第二电容器，所述第二电容器的电容值与所述第二检测线圈的电感值相关联。

7.根据权利要求4所述的旋转变压装置，其特征在于，所述旋转变压装置还包括壳体，用于容纳所述第一检测部、第二检测部以及转子。

8.一种电机系统，包括电机，其特征在于，还包括：

如权利要求1至7任一项所述的旋转变压装置，其耦合至所述电机，用于基于所述电机的工作状态来生成检测信号；

励磁电源，其耦合至所述旋转变压装置，用于向所述旋转变压装置提供励磁电源；以及

信号处理装置，其耦合至所述旋转变压装置，以接收所述检测信号，并基于所述检测信号来确定所述电机的工作状态。

9.一种相位调节装置，其特征在于，包括：

输入接口，用于耦合至旋转变压器，并且接收来自所述旋转变压器的至少一个检测信号；

电容模块，耦合至所述输入接口，用于调整所述至少一个检测信号的相位，进而减少所述至少一个检测信号的相位受所述旋转变压器中的检测线圈的影响；以及

输出接口，耦合至所述电容模块，用于输出经相位调整后的所述至少一个检测信号。

10.一种电机系统，其特征在于，包括：

电机；

旋转变压装置，其耦合至所述电机，用于基于所述电机的工作状态来生成检测信号；

如权利要求9所述的相位调节装置，其耦合至所述旋转变压装置，用于对所述检测信号的相位进行调整；以及

信号处理装置，其耦合至所述相位调节装置，以接收经相位调整的检测信号，并基于所述经相位调整的检测信号来确定所述电机的工作状态。