CN109459069B - 差分绝对式圆感应同步器及其测角方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种差分绝对式圆感应同步器及其测角方法，包括转子和定子，转子上具有内、外圈的连续绕组，定子上具有分别处于转子的内、外圈的连续绕组感应下的内、外圈的分段绕组，转子内圈的连续绕组和定子内圈的分段绕组配合，构成内通道，转子外圈的连续绕组和定子外圈的分段绕组配合，构成外通道，外通道和内通道相差一个外通道周期。通过比较内通道和外通道的电角度的差值即可换算得到本差分绝对式圆感应同步器转过的角度。本同步感应器零位不受温度变化的影响，同时频率响应值很高，可以达到每分钟几千转的水平，原来的增量式同步感应器每分钟仅能达到几转至几十转。
Description
技术领域
本发明涉及圆感应同步器技术领域。
背景技术
圆感应同步器(又称平面变压器)为新型角位移传感器，是利用定子、转子平面绕组间电磁感应信号随位移变化的原理实现，与电子***匹配可以实现数字显示或数字控制。它是机电一体化产品的关键基础部件之一。克服了光栅、磁栅和容栅的缺点。
现有的圆感应同步器包括增量式圆感应同步器和绝对式圆感应同步器。增量式圆感应同步器只有一个通道，转子上具有连续绕组，定子具有分段绕组，分段绕组分为sin绕组和cos绕组，sin绕组和cos绕组间隔排布，当转子输入激磁，定子输出两个信号，一个为sin信号，另一个为cos信号，通过这两个信号可以计算得到一个周期内绝对坐标。增量式圆感应同步器的特点是在初态时停电后再启动，周期以外的数字丢失，但是在一个周期以内属于绝对坐标，数字不会丢失。
绝对式圆感应同步器具有两个通道，分为外圈的精通道和内圈的粗通道，外圈的精通道与增量式圆感应同步器相同，转子上是连续绕组，定子上是分段绕组，内圈的粗通道包括转子上的阿基米德螺旋线连续绕组和定子上的圆弧状分段绕组，绝对式圆感应同步器的机械转角的细分度由外圈的精通道得到，而机械转角的整分度由内圈的粗通道得到，整分度和细分度均绝对式。因为安装原因，转子和定子的内孔尺寸必须有差别，当温度发生变化，转子和定子热胀冷缩不一致，会带来粗、精通道两者的零位产生变化。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种抗干扰能力强、精度高、容易实施的圆感应同步器及其测角方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种差分绝对式圆感应同步器，包括转子和定子，转子上具有内、外圈的连续绕组，定子上具有分别处于转子的内、外圈的连续绕组感应下的内、外圈的分段绕组，转子内圈的连续绕组和定子内圈的分段绕组配合，构成内通道，转子外圈的连续绕组和定子外圈的分段绕组配合，构成外通道，内通道、外通道内的绕组结构形式与增量式圆感应同步器内的绕组结构形式相同，外通道和内通道相差一个外通道周期。
进一步限定，连续绕组由多根环形排布的有效导体在导体内端部与导体外端部正反串联连接而成，有效导体径向延伸，外通道的连续绕组和内通道的连续绕组串联连接。
进一步限定，外通道的连续绕组的引线端和内通道的连续绕组的引线端位于转子的外通道和内通道之间，其中两个相对的引线端通过串联导体进行连接，另外两个引线端分列串联导体的两侧。
进一步限定，内通道和外通道的分段绕组分为sin绕组和cos绕组，sin绕组和cos绕组环形间隔排布，sin绕组和cos绕组由多根扇形排布的有效导体在导体内端部与导体外端部正反串联连接而成，有效导体径向延伸。
进一步限定，外通道的各个分段绕组的进出线位于定子的外通道的外侧，内通道的各个分段绕组的进出线位于定子的内通道的内侧。
进一步限定，内通道的极对数为n-1，外通道的极对数为n。
进一步限定，外通道的极数为720，内通道的极数为718，分段绕组的sin绕组和cos绕组的极对数为4或8。
进一步限定，转子的内、外通道的连续绕组的励磁电压、频率相同。
一种上述差分绝对式圆感应同步器的测角方法，通过比较内通道和外通道的电角度的差值换算得到本差分绝对式圆感应同步器的机械角度的整分度，将外通道的电角度作为本差分绝对式圆感应同步器的机械角度的细分度。
本发明的有益效果是：本同步感应器的一个周期以外的机械角度可以通过内通道和外通道的差值得到，零位不受温度变化的影响。同时频率响应值很高，可以达到每分钟几千转的水平，原来的增量式同步感应器每分钟仅能达到几转至几十转。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明；
图1是现有技术的增量式圆感应同步器的转子上的连续绕组的结构示意图；
图2是现有技术的增量式圆感应同步器的定子上的分段绕组的结构示意图；
图3是本发明的转子上的连续绕组的局部结构示意图；
图4是本发明的定子上的分段绕组的局部结构示意图；
图中，1.转子，2.定子，3.连续绕组，4.分段绕组，5.有效导体，6.引线端，7.串联导体。
具体实施方式
如图1、2和3所示，一种差分绝对式圆感应同步器，包括转子1和定子2，定子2包括定子基板，定子基板上具有绝缘层和定子绕组层。转子1包括转子基板，在转子基板上具有绝缘层和定子绕组层，在转子绕组层上贴附绝缘膜及屏蔽铝箔，用于消除耦合电容的影响，只留下需要的电感量，达到高精度、高可靠性。
转子1上具有内、外圈的连续绕组3，定子2上具有分别处于转子1的内、外圈的连续绕组3感应下的内、外圈的分段绕组4，转子1内圈的连续绕组3和定子2内圈的分段绕组4配合，构成内通道，转子1外圈的连续绕组3和定子2外圈的分段绕组4配合，构成外通道，内通道、外通道内的绕组结构形式与增量式圆感应同步器内的绕组结构形式相同，内通道的极对数为n-1，外通道的极对数为n，外通道和内通道相差一个外通道周期。
例如：外通道的极数为720，内通道的极数为718，分段绕组4的各个sin绕组和cos绕组的极对数都为4或都为8。
连续绕组3由多根环形排布的有效导体5在导体内端部与导体外端部正反串联连接而成，有效导体5径向延伸，外通道的连续绕组3和内通道的连续绕组3串联连接。
外通道的连续绕组3的引线端6和内通道的连续绕组3的引线端6位于转子1的外通道和内通道之间，其中两个相对的引线端6通过串联导体7进行连接，另外两个引线端6分列串联导体7的两侧。
内通道和外通道的分段绕组4分为sin绕组和cos绕组，sin绕组和cos绕组环形间隔排布，sin绕组和cos绕组由多根扇形排布的有效导体5在导体内端部与导体外端部正反串联连接而成，有效导体5径向延伸。
外通道的各个分段绕组4的进出线位于定子2的外通道的外侧，内通道的各个分段绕组4的进出线位于定子2的内通道的内侧。
转子1的内、外通道的连续绕组3的励磁电压、频率相同。
本差分绝对式圆感应同步器的工作原理如下：
本差分绝对式圆感应同步器的机械转角QJ＝QJZ+QJS，QJZ为一个周期以外的机械角度(整分度)，QJS为一个周期以内的机械角度(细分度)。
当转子1加上励磁电压，此时定子2的sin绕组和cos绕组均感应出电压信号EA、EB。
以外通道的当前电角度θe外作为机械转角的细分度，要获得θe外，只要测得当前外通道的sin绕组和cos绕组的输出电压EA外、EB外即可θe外＝acrtan(EA外/EB外)，QJS＝θe外。
外通道和内通道相差一个外通道周期,在360°范围内外通道和内通道的电信号变化相差一个外通道周期,按照内通道的当前电角度θe内与外通道的当前电角度θe外每差10"，代表转子1转过1°的换算规则换算得到本差分绝对式圆感应同步器的机械角度的整分度。
Claims (8)
1.一种差分绝对式圆感应同步器，包括转子和定子，其特征是：所述的转子上具有内、外圈的连续绕组，定子上具有分别处于转子的内、外圈的连续绕组感应下的内、外圈的分段绕组，
转子内圈的连续绕组和定子内圈的分段绕组配合，构成内通道，
转子外圈的连续绕组和定子外圈的分段绕组配合，构成外通道，
内通道、外通道内的绕组结构形式与增量式圆感应同步器内的绕组结构形式相同，
外通道和内通道相差一个外通道周期；
所述的连续绕组由多根环形排布的有效导体在导体内端部与导体外端部正反串联连接而成，有效导体径向延伸，外通道的连续绕组和内通道的连续绕组串联连接。
2.根据权利要求1所述的差分绝对式圆感应同步器，其特征是：所述的外通道的连续绕组的引线端和内通道的连续绕组的引线端位于转子的外通道和内通道之间，其中两个相对的引线端通过串联导体进行连接，另外两个引线端分列串联导体的两侧。
3.根据权利要求1所述的差分绝对式圆感应同步器，其特征是：所述的内通道和外通道的分段绕组分为sin绕组和cos绕组，sin绕组和cos绕组环形间隔排布，sin绕组和cos绕组由多根扇形排布的有效导体在导体内端部与导体外端部正反串联连接而成，有效导体径向延伸。
4.根据权利要求2所述的差分绝对式圆感应同步器，其特征是：所述的外通道的各个分段绕组的进出线位于定子的外通道的外侧，
内通道的各个分段绕组的进出线位于定子的内通道的内侧。
5.根据权利要求1所述的差分绝对式圆感应同步器，其特征是：所述的内通道的极对数为n-1，外通道的极对数为n。
6.根据权利要求5所述的差分绝对式圆感应同步器，其特征是：所述的外通道的极数为720，内通道的极数为718，分段绕组的sin绕组和cos绕组的极对数为4或8。
7.根据权利要求1所述的差分绝对式圆感应同步器，其特征是：所述的转子的内、外通道的连续绕组的励磁电压、频率相同。
8.一种权利要求1所述的差分绝对式圆感应同步器的测角方法，其特征是：通过比较内通道和外通道的电角度的差值换算得到本差分绝对式圆感应同步器的机械角度的整分度，将外通道的电角度作为本差分绝对式圆感应同步器的机械角度的细分度。
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