CN109698594A - 转子线性半波轴向磁路磁阻式多极旋转变压器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种转子线性半波轴向磁路磁阻式多极旋转变压器，所述旋转变压器包括定子、转子、第一线圈A‑X和第二线圈B‑Y，所述转子由不导磁支撑材料制成；所述不导磁支撑材料的内外表面上沿其圆周方向均匀排列有若干对作为极磁路的导磁材料直线半波波带。本发明的转子正弦半波轴向磁路磁阻式旋转变压器是一种转子导磁波带呈锯齿形状的多极磁阻式旋转变压器，与全波正弦转子导磁波带磁阻式旋转变压器相比，转子采用半个直线波导磁带作为一对极磁路，这样对于多对极磁阻式旋变而言可以节省转子空间，可以在有限空间安置更多对极转子磁极。

Description

转子线性半波轴向磁路磁阻式多极旋转变压器

技术领域

本发明属于旋转变压器技术领域，涉及一种采用转子直线半波导磁带磁路结构的轴向磁路磁阻式旋转变压器。

背景技术

现有的轴向磁路磁阻式旋变变压器的转子结构均为全波正弦结构，导致转子体积过大，影响整个旋变所占几何空间。

发明内容

为了解决现有轴向磁路线性全波轴向磁路磁阻式旋转变压器结构复杂等问题，本发明提供了一种转子线性半波轴向磁路磁阻式多极旋转变压器。该变压器可以节省同样极对数的旋转变压器空间。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种转子线性半波轴向磁路磁阻式多极旋转变压器，包括定子、转子、第一线圈A-X和第二线圈B-Y，其中：

所述转子由不导磁支撑材料制成；

所述不导磁支撑材料的内外表面上沿其圆周方向均匀排列有若干对作为极磁路的导磁材料直线半波波带。

相比于现有技术，本发明具有如下优点：

1、本发明的转子正弦半波轴向磁路磁阻式旋转变压器是一种转子导磁波带呈锯齿形状的多极磁阻式旋转变压器，与全波正弦转子导磁波带磁阻式旋转变压器相比，转子采用半个直线波导磁带作为一对极磁路，这样对于多对极磁阻式旋变而言可以节省转子空间，可以在有限空间安置更多对极转子磁极。

2、本发明的旋转变压器具有以下两个特点：一、激磁绕组、信号绕组的正交设置可以尽量控制剩余电势的恒定分量；二、转子的合适的线性导磁结构可以保证气隙磁通的正弦变化，进而保证两相正交信号绕组的感应电势的正、余弦变化要求。

3、本发明的激磁绕组通以恒压交流电时，正弦绕组和余弦绕组分别输出电动势幅值随转子转角作一次正弦和余弦变化的电压。同时因其结构的特殊性，使得电势恒定分量减小。同时可以最大限度地消除安装偏心等带来的误差。

4、本发明的旋转变压器采用线性转子波带可以大幅度提高工艺性，便于批量加工，比正弦转子易于加工。

附图说明

图1为定转子平面图；

图2为转子结构展开图；

图3为定子轴向剖面图；

图4为定子励磁绕组；

图5为定转子铁芯尺寸相互关系。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本发明技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的保护范围中。

本发明提供了一种转子正弦半波轴向磁路磁阻式多极旋转变压器，如图1所示，所述旋转变压器包括定子1、转子2、第一线圈A-X、第二线圈B-Y，其中：

所述转子2的外表面与定子1的内表面之间设有气隙，气隙均匀精细加工。

所述转子2的外表面光滑，如图2所示，其由导磁材料直线半波波带2-2和不导磁支撑材料2-1(可以是铝合金等)构成；所述转子由不导磁支撑材料2-1制成；所述不导磁支撑材料2-1的内外表面上沿其圆周方向均匀排列有四对作为极磁路的导磁材料直线半波波带2-2，半波导磁带每对极的起点和末点在一条直线上。与以往该种结构旋变不同的是，本发明采用直线而形成锯齿波波形。

所述定子1由三块铁芯组装而成，轴向图如图3所示。定转子整体平面图如图1所示。所述铁芯轴向方向上H1分为三段：第一段H2、第二段H3和第三段H4；所述第一段H2和第二段H3的结构完全相同，第一段H2和第二段H3的内表面沿轴向开有多个通槽1-2，且相邻两个通槽1-2之间设有凸齿1-1，所述凸齿1-1沿内表面圆周方向均匀排列，个数为4N个，N的选择可以是任意的，其具体选择方案根据绕组工艺确定。在H2与H3上分别缠绕着正交信号绕组A相和B相的线圈，即：第一线圈A-X和第二线圈B-Y。2N个第一线圈A-X构成一对极结构，N极下的N个第一线圈A-X正向串联；S极下的N个线圈正向串联。H4为环形硅钢片叠成的铁芯，其与H2、H3的间隙中放置环形激磁绕组F1和F2，如图4所示。环形激磁绕组与正交信号绕组构成正交结构，这样做可以尽量大地削弱电势波形中的恒定分量。本发明中，定子也可由正交信号绕组构成，激磁绕组为环形集中绕组，正交信号绕组为高精度正弦绕组，以便最大程度消除谐波。

从图5所示，定子铁芯由上、中、下三段组成，d_上、d_中、d_下为三段铁芯厚度，R为转子半径，β为转子导磁斜环最大张角，l_r为转子波带厚度，l_s为定子上下齿硅钢片厚度。

磁阻式旋转变压器的结构中可以看到转子与定子一个齿的耦合面积是转子同时与定子上、下齿的耦合面积之和。假设在某一时刻转子与定子上齿的耦合面积为S_上，与定子下齿的耦合面积为S_下，则与定子一个齿总的耦合面积为S＝S_上+S_下。该斜面式磁阻式旋转变压器是一对极的，机械周期等于电周期，转子每转过一个机械周期，耦合面积S周期性变化一次。因此，适当地设置坐标系，就能够保证转子转动的一个机械周期时，耦合面积S将按照余弦规律周期性变化一次。

定子和转子之间的耦合面积可以表示为下式，与转子转角成严格的余弦函数关系：

式中：S-定转子铁芯耦合面积，K-耦合面积最大值，θ-转子转过角度，Z_S-定子齿数。

由上面的分析容易得到每个定子齿下的气隙磁导变化式为：

式中：Λ_i-气隙磁导，S-耦合面积，δ-气隙长度，C-磁导系数。

每个定子齿下的激磁磁通为：

式中：φ_i-定子齿下的激磁磁通，C₂-定子齿下的激磁磁通幅值。

由于定子激磁绕组是嵌在定子上下中的一个等匝集中绕组，因此当输入的激磁电压不变化时，激磁磁动势就会不变化。根据正余弦绕组采用等匝集中的连接方式，可以计算出正余弦绕组分别匝链的磁链为：

式中：ψ_s-正弦绕组磁链，ψ_c-余弦绕组磁链，N_2-激磁绕组匝数。

将式(3)带入式(4)，经过一定的化简，得到：

于是正交信号绕组的输出电势可以表示为：

式中：e_s-正弦感应电势，e_c-余弦感应电势，e_m-感应电势瞬时最大值。

正交信号绕组的幅值可以表示为：

式中：E_S-正弦感应电势幅值，E_C-余弦感应电势幅值。

Claims (2)

1.一种转子线性半波轴向磁路磁阻式多极旋转变压器，包括定子、转子、第一线圈A-X和第二线圈B-Y，其特征在于所述转子由不导磁支撑材料制成；所述不导磁支撑材料的内外表面上沿其圆周方向均匀排列有若干对作为极磁路的导磁材料直线半波波带。

2.根据权利要求1所述的转子线性半波轴向磁路磁阻式多极旋转变压器，其特征在于所述导磁材料直线半波波带每对极的起点和末点在一条直线上。