正弦形转子轴向磁路旋转变压器的研究

摘要

旋转变压器是伺服控制系统中常见的角度位置传感器。其具有精度高、耐高温、耐高湿、抗干扰等优点,在很多领域都有着广泛应用。尤其是磁阻式旋转变压器,由于转子既没有滑环也没有绕组,与光电码盘等其他位置传感器相比具有较高的可靠性,在国防、航天、汽车等领域有着无可替代的位置。目前现有的磁阻式旋转变压器都为径向磁路结构,这种磁阻式旋变大多体积较大,不适合狭小空间中应用。
　　本文提出了一种新结构的正弦形转子轴向磁路旋转变压器,具有结构紧凑、可靠性高、抗干扰能力强等优点,特别适合在狭小空间中应用。对径向磁路和轴向磁路两种旋转变压器的工作原理进行了分析。应用微积分法解析计算了轴向磁路旋转变压器定转子间耦合面积的变化规律,并在此基础上给出了正弦形转子轴向磁路旋转变压器的数学模型和工作原理。对正弦形转子轴向磁路旋转变压器进行了电磁性能分析。采用电磁场有限元分析法计算了不同极对数正弦形转子轴向磁路旋转变压器的输出电势,分析了其包络线中各次的谐波含量。分析了多极旋转变压器精度高于单极旋转变压器的原因。利用电磁场有限元法对正弦形转子轴向磁路旋转变压器进行了结构参数优化。尤其是对定子齿数和转子磁极形状进行了重点优化。得出了不同极对数旋变的设计规律,为设计这种正弦形转子轴向磁路旋转变压器提供了参考依据。对定转子偏心对正弦形转子轴向磁路旋转变压器精度的影响进行了分析。从理论上研究了误差产生的原因和同相线圈间的补偿作用原理,并利用有限元软件仿真计算了偏心时旋转变压器的输出电势,得出了正弦形转子轴向磁路旋转变压器受偏心影响较小的结论。利用一对极轴向磁路旋转变压器作为样机,对偏心的影响进行了实验研究。

目录

摘 要

Abstract

目 录

第1章 绪 论

1.1 课题背景及研究意义

1.2 磁阻式旋转变压器发展概述

1.3 旋转变压器基本工作原理

1.4 旋转变压器的主要指标

1.5 论文的主要研究内容

第2章 正弦形转子轴向磁路旋转变压器原理

2.1 引言

2.2 径向磁路旋转变压器原理

2.3 轴向磁路磁旋转变压器原理

2.4 本章小结

第3章 正弦形转子轴向磁路旋转变压器的电磁场分析

3.1 引言

3.2 一对极正弦形转子轴向磁路旋转变压器的电磁场分析

3.3 多对极正弦形转子轴向磁路旋转变压器的电磁场分析

3.4 多极旋转变压器提高测角精度的原理分析

3.5 本章小结

第4章 正弦形转子轴向磁路旋转变压器的结构参数优化

4.1 结构参数优化概述

4.2 定子齿数优化

4.3 转子磁极形状优化

4.4 绕组分布形式优化

4.5 本章小结

第5章 定转子偏心对精度影响的研究

5.1 引言

5.2 定子径向偏心的影响

5.3 转子径向偏心影响

5.4 轴向偏心影响

5.5 偏心影响的实验研究

5.6 本章小结

结 论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果

哈尔滨工业大学硕士学位论文原创性声明

哈尔滨工业大学硕士学位论文使用授权书

致 谢