RU193505U1

RU193505U1 - Non-contact sine-cosine rotary transformer (resolver)

Info

Publication number: RU193505U1
Application number: RU2019127148U
Authority: RU
Inventors: Александр Александрович Афанасьев; Владимир Александрович Ваткин; Алексей Николаевич Матюнин
Original assignee: Акционерное общество "Чебоксарский электроаппаратный завод"
Priority date: 2019-08-27
Filing date: 2019-08-27
Publication date: 2019-10-31

Abstract

Устройство относится к области электротехники, а именно к информационным электрическим машинам, и может быть использовано в качестве датчика обратной связи при управлении электрическими двигателями.Бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (резольвер) содержит статор и ротор в виде магнитопроводов с пазами на наружной и внутренней сторонах, имеет двухфазные на статоре и однофазные на роторе концетрические распределенные обмотки, кольцевой трансформатор, с целью повышения точности и обеспечения технологичности конструкции применен скос пазов ротора на одно зубцовое деление и веерная сборка листов сердечника ротора. Сердечники ротора и статора выполнены из пермаллоя.Решением технической задачи является уменьшение конструктивной и технологической сложности синусно-косинусного вращающегося трансформатора при низком уровне функциональной погрешности.The device relates to the field of electrical engineering, namely to information electric machines, and can be used as a feedback sensor for controlling electric motors. A non-contact sine-cosine rotating transformer (resolver) contains a stator and a rotor in the form of magnetic circuits with grooves on the outer and inner sides has two-phase on the stator and single-phase on the rotor concentric distributed windings, a ring transformer, in order to improve accuracy and ensure the manufacturability of truktsii applied bevel grooves on one rotor tooth pitch, and fan-shaped sheets of the rotor core assembly. The rotor and stator cores are made of permalloy. The solution to the technical problem is to reduce the structural and technological complexity of the sine-cosine rotating transformer with a low level of functional error.

Description

Устройство относится к области электротехники, а именно к информационным электрическим машинам, и может быть использовано в качестве датчика обратной связи при управлении электрическими двигателями.The device relates to the field of electrical engineering, namely to information electric machines, and can be used as a feedback sensor for controlling electric motors.

Известен синусно-косинусный вращающийся трансформатор, статорные и роторные пазы которого смещены на половину зубцового деления [1]. Недостатком такого устройства является высокий уровень функциональной погрешности, обусловленный низким уровнем технологичности конструкции.Known sine-cosine rotary transformer, the stator and rotor grooves of which are offset by half the tooth division [1]. The disadvantage of this device is the high level of functional error due to the low level of manufacturability of the design.

Известен многополюсный вращающийся трансформатор, в котором с целью повышения точности в группах пазов магнитопровода, смещенных между собой на определенные углы, укладывается различное число проводников [2]. Недостатком данного устройства является сложность конструкции и технологии изготовления, обусловленная различием числа проводников в группах пазов магнитопровода.A multi-pole rotary transformer is known, in which, with the aim of increasing accuracy, a different number of conductors is stacked in groups of grooves of the magnetic circuit that are offset from each other by certain angles [2]. The disadvantage of this device is the complexity of the design and manufacturing technology, due to the difference in the number of conductors in the groove groups of the magnetic circuit.

Технической задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение конструктивной и технологической сложности синусно-косинусного вращающегося трансформатора при низком уровне функциональной погрешности.The technical task of the proposed utility model is to reduce the structural and technological complexity of a sine-cosine rotating transformer with a low level of functional error.

Задача достигается следующим образом. Предлагаемый бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (резольвер) имеет двухфазную и однофазную обмотки концентрического типа соответственно на статоре и роторе. Роторная обмотка получает питание через кольцевой трансформатор. Для уменьшения функциональной погрешности синусно-косинусного вращающегося трансформатора применена веерная сборка листов сердечника ротора, выполненных из пермаллоя, и скос пазов ротора на одно зубцовое деление. Уменьшение ошибки поворотного трансформатора в результате скоса пазов объясняется уменьшением пульсаций магнитного потока, обусловленных наличием пазов и зубцов. Функциональная погрешность, не превышающая 0,05%, обеспечивается при сочетании предлагаемых технических решений с тщательной технологией изготовления, обеспечивающей точность штамповки, равномерность воздушного зазора, отсутствие эксцентриситета между осью вала и наружной поверхностью ротора.The task is achieved as follows. The proposed non-contact sine-cosine rotating transformer (resolver) has a two-phase and single-phase concentric type windings respectively on the stator and rotor. The rotor winding receives power through a ring transformer. To reduce the functional error of the sine-cosine rotary transformer, a fan assembly of rotor core sheets made of permalloy and a bevel groove of the rotor for one tooth division were used. The decrease in the error of the rotary transformer as a result of the beveling of the grooves is explained by a decrease in the pulsations of the magnetic flux due to the presence of grooves and teeth. A functional error not exceeding 0.05% is ensured by combining the proposed technical solutions with a careful manufacturing technology that ensures stamping accuracy, uniform air gap, and the absence of eccentricity between the shaft axis and the outer surface of the rotor.

На фиг. 1 представлен предлагаемый бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (резольвер).In FIG. 1 shows the proposed non-contact sine-cosine rotating transformer (resolver).

Пакеты статора и ротора 1 набираются из листов пермаллоя, при этом отдельные листы собирают в пакет так, что каждый последующий лист сдвигают относительно предыдущего на одно пазовое деление в выбранном направлении - по часовой или против часовой стрелки. В пазы статора и ротора укладываются по две взаимно перпендикулярные концентрические распределенные обмотки 2 таким образом, что взаимная индуктивность обмоток статора и ротора изменяется по синусоидальному (косинусоидальному) закону в зависимости от угла поворота ротора. Питание к обмотке ротора подается с помощью кольцевого трансформатора 3.The stator and rotor 1 packages are drawn from permalloy sheets, while the individual sheets are collected in a package so that each subsequent sheet is shifted relative to the previous one by one groove division in the selected direction - clockwise or counterclockwise. Two mutually perpendicular concentric distributed windings 2 are laid in the grooves of the stator and rotor in such a way that the mutual inductance of the stator and rotor windings changes according to a sinusoidal (cosine) law depending on the angle of rotation of the rotor. Power to the rotor winding is supplied using a ring transformer 3.

Устройство работает следующим образом.The device operates as follows.

При подключении первичной обмотки кольцевого трансформатора 3 к источнику переменного тока повышенной частоты на одной выходной обмотке 2 индуктируется э.д.с, пропорциональная синусу угла поворота ротора, а на второй выходной обмотке 2 - пропорциональная косинусу угла поворота ротора. Основное свойство бесконтактного синусно-косинусного вращающегося трансформатора состоит в том, что при повороте ротора коэффициент взаимной индукции между обмотками статора и ротора изменяется по закону синуса и косинуса угла поворота ротора, вследствие чего и величины э.д.с, наводимых в роторных обмотках, также изменяются по этим законам.When the primary winding of the ring transformer 3 is connected to an alternating current source of increased frequency, an emf proportional to the sine of the angle of rotation of the rotor is induced on one output winding 2, and on the second output winding 2 is proportional to the cosine of the angle of rotation of the rotor. The main property of a non-contact sine-cosine rotary transformer is that when the rotor is rotated, the mutual induction coefficient between the stator and rotor windings changes according to the law of sine and cosine of the rotor rotation angle, as a result of which the emf induced in the rotor windings also change by these laws.

Основным показателем точности вращающихся трансформаторов является синусоидальность изменения выходного напряжения, на которую влияет наличие высших гармоник. В предлагаемом бесконтактном синусно-косинусно вращающемся трансформаторе (резольвере) для уменьшения высших гармоник в выходном напряжении применяется скос пазов ротора на одно зубцовое деление и веерная сборка листов сердечника ротора. Эти выводы справедливы, если кривая магнитного поля, действующего в воздушном зазоре, не искажается вследствие насыщения магнитопроводов статора и ротора. В предлагаемом бесконтактном синусно-косинусно вращающемся трансформаторе (резольвере) для уменьшения насыщения магнитопроводов сердечники ротора и статора выполнены из пермаллоя.The main indicator of the accuracy of rotating transformers is the sinusoidality of the output voltage, which is affected by the presence of higher harmonics. In the proposed non-contact sine-cosine rotating transformer (resolver), to reduce the higher harmonics in the output voltage, the bevel of the rotor grooves for one tooth division and the fan assembly of the sheets of the rotor core are used. These conclusions are valid if the magnetic field curve acting in the air gap is not distorted due to saturation of the stator and rotor magnetic circuits. In the proposed non-contact sine-cosine rotating transformer (resolver) to reduce the saturation of the magnetic cores, the cores of the rotor and stator are made of permalloy.

Бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (резольвер) предлагаемой конструкции спроектирован, изготовлен и испытан на предприятии АО «Чебоксарский электроаппаратный завод» (АО «ЧЭАЗ»).The non-contact sine-cosine rotary transformer (resolver) of the proposed design was designed, manufactured and tested at the enterprise of Cheboksary Electric Apparatus Plant JSC (CHEAZ JSC).

Источники информацииInformation sources

1. SU 1131429 Синусно-косинусный вращающийся трансформатор.1. SU 1131429 Sine-cosine rotary transformer.

2. SU 1185512 Многополюсный вращающийся трансформатор.2. SU 1185512 Multi-pole rotary transformer.

3. Хрущёв В.В. Электрические машины систем автоматики. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 368 с.3. Khrushchev V.V. Electric machines for automation systems. L .: Energoatomizdat, 1985 .-- 368 p.

4. Чернышёв В.О. Поворотные трансформаторы и их применение в вычислительных и автоматических устройствах. М.-Л.: Энергия, 1965. - 104 с.4. Chernyshev V.O. Rotary transformers and their application in computing and automatic devices. M.-L.: Energy, 1965. - 104 p.

Claims

A non-contact sine-cosine rotating transformer (resolver) containing a stator and a rotor in the form of magnetic circuits with grooves on the outer and inner sides, having two-phase on the stator and single-phase on the rotor concentric distributed windings, a ring transformer, characterized in that in order to reduce the functional error and To ensure technological design, the bevel of the rotor grooves for one tooth division and the fan assembly of the sheets of the rotor core are applied, while the rotor and stator cores are made of ermalloya.