定子和旋转变压器
阅读：1024发布：2021-01-25
专利汇可以提供定子和旋转变压器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且定子 （10）具有定子 铁 芯（12）和多个线圈，所述定子铁芯（12）具有多个环形地设置的磁极齿，所述多个线圈分别由电线缠绕在多个磁极齿上而形成，其中：用于单个 相位 的线圈组由多个线圈 串联 而成，从而使得磁通量分布为 正弦波 分布；所述用于单个相位的线圈组由多个线圈 匝 构成，所述线圈匝由缠绕在两个相邻磁极齿上的两个线圈串联而成；从定子的内部看，缠绕在两个磁极齿上的、组成每个线圈匝的两个线圈彼此按相反方向缠绕；从每个线圈的末端绕组伸出的电线连接至与该线圈的起动绕组相连的电线，再连接至沿相反方向缠绕的下一线圈的起动绕组，然后连接至接线 端子 。，下面是定子和旋转变压器专利的具体信息内容。
1. 一种定子，所述定子具有定子铁芯和多个线圈，所述定子铁芯具有多个环形地设置的磁极齿，所述多个线圈分别由电线缠绕在多个磁极齿上而形成，其中：
用于单个相位的线圈组由多个线圈串联而成，从而使得磁通量分布为正弦波分布；
所述用于单个相位的线圈组由多个线圈匝串联而成，所述线圈匝由缠绕在两个相邻磁极齿上的两个线圈构成；
从定子的内部看，缠绕在两个磁极齿上的、组成每个线圈匝的两个线圈彼此按相反方向缠绕；
从每个线圈的末端绕组伸出的电线连接至与该线圈的起动绕组相连的电线，再连接至沿相反方向缠绕的下一线圈的起动绕组，然后连接至接线端子。
2. 一种旋转变压器，包括转子和定子，所述转子由固定在旋转轴上的磁体构成，所述磁体的外周形成有凹陷部分和突出部分，所述定子具有定子铁芯和多个线圈，所述定子铁芯具有多个环形地设置在转子周围的磁极齿，所述多个线圈分别由电线缠绕在多个磁极齿上而形成；所述旋转变压器通过检测所述转子和所述定子之间的磁阻的变化来检测旋转轴的旋转位置，其中：
用于单个相位的线圈组由多个线圈匝串联而成，所述线圈匝由缠绕在两个相邻磁极齿上的两个线圈构成；
从定子的内部看，缠绕在两个磁极齿上的、组成每个线圈匝的两个线圈彼此按相反方向缠绕；
连接至所述用于单个相位的线圈组的两端的两个接线端子相邻地设置；
从每个线圈的末端绕组伸出的电线连接至与该线圈的起动绕组相连的电线，再连接至沿相反方向缠绕的下一线圈的起动绕组，然后连接至接线端子。
3. 根据权利要求2所述的旋转变压器，其特征在于，所述定子具有单相位的励磁线圈组和两相位的检测线圈组，以及6个接线端子，所述接线端子连接至所述励磁线圈组和检测线圈组的两个末端，所述6个接线端子都设置成彼此相邻。
定子和旋转变压器
技术领域
[0002] 本发明涉及定子，该定子具有定子铁芯和多个线圈，所述定子铁芯具有多个设置成环形的磁极齿，所述线圈通过分别由电线缠绕在多个磁极齿上而形成，并涉及具有该定子和转子的旋转变压器，该旋转变压器用于通过检测转子和定子之间的磁阻变化来检测旋转轴的旋转位置，并特别涉及能消除外磁场产生的，传递至励磁线圈从而影响所有的检测线圈导线的感应噪音的定子和旋转变压器，从而能增加角度检测精确度。
背景技术
[0003] 对于磁阻型旋转变压器，问题在于由励磁线圈连接部分产生的磁通量和外部磁场干扰与励磁线圈连接部分相邻的检测线圈连接部分，并导致角度检测精确度降低。对于这种问题具有无刷型旋转检测器的绕组设备能阻止角度检测精确度的下降，通过连续不断地在同一方向缠绕单个相位的线圈组中的相同极性的线圈，使得起动绕组和末端绕组交叉，然后，如果相同极性的磁极的缠绕完成，改变缠绕方向并在极性相反的另一方向缠绕剩下的线圈，使得起动绕组和末端绕组交叉而形成，该绕组设备已经被公开作为能降低从旋转变压器的绕组部分漏出的磁通量造成干扰（例如，参考JP 4199826 B）的检测绕组设备。JP4199826 B等公开的相关技术的线圈设备的实施例将结合附图描述。
[0004] 图1展示了线圈组14（正弦相位），该线圈组14围绕相关技术的磁阻型旋转变压器的定子10缠绕。图1中所示的定子的定子铁芯12具有24个齿节，该24个齿节在内孔上，并且每个齿节具有电线在该齿节上缠绕从而形成线圈。形成的线圈串联从而形成检测线圈组14，同时，每个线圈组14以2个齿为单独一匝构成一个相位。图1中所示的黑点代表电线在齿节上的缠绕位置。
[0005] 图2为示意地展示了从定子铁芯12的内孔看过去的，使用图1中所示的缠绕方法的检测线圈组14（正弦相位）的设置模式的发展图。设置该正弦相位的线圈组14的方法将结合图2来描述。
[0006] 正弦相位是由齿节号码组（3，4），（7，8），（11，12），（15，16），（19，20）和（23，24）组成的。同样，齿节号码组 （3，4），（11，12）和（19，20）与齿节号码组（7，8），（15，16）和（23，24）具有相位通过180°抵消的结构。因此，从输出端S依次缠绕齿节号3，8，11，16，19和24的电线在齿节号24反转，依次缠绕齿节号23，20，15，12，7和4并连接至输出端 。这也适用于以下其它的文字字符。缠绕线圈的方向（电线在每个齿节上的缠绕方向，在图2中通过在每个齿节下的箭头展示了该方向）与线圈之间的连接方向（在图2中通过连接线圈之间的电线上的箭头展示了该方向）相同。具体地，在线圈之间的连接方向为逆时针方向的情况下，线圈的缠绕方向从定子的内部看也是逆时针的方向，而在线圈之间的连接方向为顺时针方向的情况下，线圈的缠绕方向从定子的内部看也是顺时针的方向。
[0007] 对于图2所示的用于检测线圈的，正弦相位的，在线圈之间的连接方向反转的齿节号24处的设置模式，由于一次转动产生不想要的间隙，每个线圈节中的绕组数不一样，因而降低了角度检测精确度。
[0008] 同样，图5a展示了从初级线圈一边看过去的旋转变压器的等效电路的示意图。对于正弦相位的单体，电线从输出端S依次缠绕在齿节号3，8，11，16，19和24周围，在齿节号24处反转，依次缠绕在齿节号23，20，15，12，7和4，并连接至输出端S。结果，连接线圈之间的电线互相之间是反向的，并且是相邻的，这意味着消除由于外部磁场产生的任何干扰是可能的，以及增加角度检测精确度是可能的。但是，以该相关的先前技术，如图5a所示，不可能消除由外部磁场产生，传递至励磁线圈并干扰所有的检测线圈的感应噪音，因而降低了角度检测精确度。
[0009] 实际上，对于JP 4199826 B公开的相关技术，问题在于在线圈之间的连接方向反转的齿节，由于一次转动产生不想要的间隙，每个线圈节中的绕组数不一样，因而降低了角度检测精确度。同样，对于JP 4199826 B公开的技术，其仅公开了检测线圈，而用于检测线圈的每个相的简化体可能降低噪音的干扰，但有个问题，由图5a可知，不可能消除从励磁线圈传出并干扰所有的检测线圈的感应噪音。因此，需要设计出能恰当地连接励磁线圈和检测线圈的技术从而增加角度检测精确度。
发明内容
[0010] 本发明提供定子和旋转变压器，该旋转变压器通过有效地匹配每个线圈的绕组数，使连接每个励磁线圈和检测线圈之间的电线在同一个方向能消除由外部磁场产生，传递至励磁线圈并影响检测线圈的感应噪音，从而能增加角度检测的精确度。
[0011] 本发明的定子具有定子铁芯和多个线圈，该定子铁芯具有多个设置成环形的磁极齿，所述多个线圈分别由电线缠绕在多个磁极齿上而形成，其中用于单个相位的线圈组由多个线圈串联形成，从而使得磁通量分布为正弦波分布，所述用于单个相位的线圈组由多个线圈匝串联而成，所述线圈匝由缠绕在两个相邻的磁极齿上的两个线圈构成。从定子内部看，缠绕在两个磁极齿上的、组成每个线圈匝的两个线圈彼此按相反方向缠绕，并且从每个线圈的末端绕组伸出的电线连接至与该线圈的起动绕组相连的电线，连接至沿相反方向缠绕的下一个线圈的起动绕组，然后连接至接线端子。
[0012] 本发明另一方面的旋转变压器具有转子和定子，所述转子由固定在旋转轴上的磁体构成，所述磁体的外周形成不平整部分，所述定子具有定子铁芯和多个线圈，所述定子铁芯具有多个环形地设置在转子周围的磁极齿，所述多个线圈分别由电线缠绕在多个磁极齿上而形成；所述旋转变压器通过检测所述转子和所述定子之间的磁阻的变化来检测旋转轴的旋转位置，其中用于单个相位的线圈组由多个线圈匝串联而成，所述线圈匝由缠绕在两个相邻磁极齿上的两个线圈构成；从定子的内部看，缠绕在两个磁极齿上的、组成每个线圈匝的两个线圈彼此按相反方向缠绕；连接至所述用于单个相位的线圈组的两端的两个接线端子相邻地设置；并且从每个线圈的末端绕组伸出的电线连接至与该线圈的起动绕组相连的电线，再连接至沿相反方向缠绕的下一线圈的起动绕组，然后连接至接线端子。
[0013] 在这种情况下，定子具有单相位的励磁线圈组和两相位的检测线圈组，并且连接至励磁线圈和检测线圈组的两端的6个接线端子都设置成彼此相邻，这是优选的。根据本发明，每个线圈的绕组数是相匹配的，并且可能使连接励磁线圈和检测线圈的每一个线圈之间的电线在同一方向。结果可能消除由外部磁场产生，传递至励磁线圈并影响所有的检测线圈的感应噪音，并可能增加角度检测精确度。
附图说明
[0014] 图1为展示了相关技术的线圈组的设置模式的实施例的图。
[0015] 图2为示意性展示了从定子内孔看，图1所示的用于检测线圈组的设置模式的发展图。
[0016] 图3a为展示了本发明的实施例中的励磁线圈组的设置模式的图。
[0017] 图3b为展示了本发明的实施例中的检测线圈组（正弦相位）的设置模式的图。
[0018] 图3c为展示了本发明的实施例中的检测线圈组（余弦相位）的设置模式的图。
[0019] 图4a为示意性展示了从定子内孔看，图3a所示的设置模式的发展图。
[0020] 图4b为示意性展示了从定子内孔看，图3b所示的设置模式的发展图。
[0021] 图4c为示意性展示了从定子内孔看，图3c所示的设置模式的发展图。
[0022] 图5a为传统旋转变压器的等效电路图。
[0023] 图5b为该实施例的旋转变压器的等效电路图。具体实施例
[0024] 以下结合附图描述本发明的一个实施例。图3a-图3c 是缠绕在本发明的实施例的磁阻型旋转变压器的定子10上的线圈的示意图。图3a展示励磁线圈组18，图3b展示检测线圈组14（正弦相位），而图3c展示检测线圈组16（余弦相位）。如图3a-图3c所示，旋转变压器的定子铁芯12具有24个齿节，该24个齿节单独提供在内孔上，并且每个齿节有一根电线在该齿节上缠绕从而形成一个线圈。本实施例的定子10具有一个单相位的励磁线圈组18和两相位的检测线圈组14（正弦相位和余弦相位）。各相位的线圈组14,16和
18是由多个单独的线圈串连而成。图3所示的黑点代表被各个电线缠绕的齿节。
18是由多个单独的线圈串连而成。图3所示的黑点代表被各个电线缠绕的齿节。
[0025] 图4a为示意性展示了从定子10的内孔看，图3a所示的励磁线圈组18的设置模式的发展图。励磁线圈组18的设置将结合图4a来描述。
[0026] 如图3a和图4a所示，缠绕励磁线圈组18使得相邻的齿节的磁通量方向相反。同样，励磁线圈组18通过由多个线圈匝串联而成，所述线圈匝由缠绕在两个相邻的磁极齿上的两个线圈构成。在本实施例中，励磁线圈组18由12匝组成，也就是齿节号（1, 2）, （3,4）, （5, 6）, （7, 8）, （9, 10）, （11, 12）, （13, 14）, （15, 16）, （17, 18）, （19,
20）, （21, 22）和（23, 24）。
20）, （21, 22）和（23, 24）。
[0027] 励磁线圈组18具有一条电线，该电线从输出端E开始，在定子10的圆周上以逆时针方向延伸，所述电线缠绕齿节号2，并且一旦在齿节号2上的缠绕完成之后，在定子10圆周上朝相反方向（顺时针方向）反转，并在下一个齿节（1号）上缠绕。然后，一旦电线在齿节号1上的缠绕完成之后，该电线在定子10圆周上再次朝相反方向（逆时针方向）反转，并延伸至下一个齿节（6号）。然后，在此之后，以相同步骤，依次重复缠绕齿节号5,10, 9, 14,13, 18, 17, 22, 21, 23, 19, 20, 15, 16, 11, 12, 7, 8, 3, 4, 24,并且最终电线连接至输出端 。即，对于所有齿节，从线圈的末端绕组伸出的电线如此延伸以连接至与该线圈的起动绕组相连的电线，并连接至沿相反方向缠绕的下一个线圈的起动绕组，然后连接至接线端子。
[0028] 同样，关于线圈的缠绕方向，从定子10内部看，对于两个相邻的磁极齿，缠绕方向是相反的，所以，从定子10内部看，齿节号{2n （N=1, ..., 12）]是以逆时针方向缠绕的，而从定子10内部看，齿节号{2n-1 （n=1, ..., 12）]是以顺时针方向缠绕的。
[0029] 其次，检测线圈组14和16将结合图4b和图4c来描述。两个检测线圈组，即正弦线圈组14和余弦线圈组16.检测线圈组14和16中的任何一个由多个线圈匝串联而成，所述线圈匝由缠绕在两个相邻磁极齿上的两个线圈构成。在本实施例中，正弦相位由一组齿节号（3, 4）, （7, 8）, （11, 12）, （15, 16）, （19, 20）和（23, 24）组成。同样，一组齿节组号（3, 4）, （11, 12） 和（19, 20）与一组齿节组号（7, 8）, （15, 16） 和 （23, 24）有相位通过180°抵消的结构。
[0030] 组成正弦相位的电线从输出端S开始在定子10的圆周上以逆时针方向延伸，缠绕在齿节号4上，并且在定子10的圆周上以朝着齿节号3的、相反的方向（顺时针方向）反转。然后，一旦电线在齿节号3上的缠绕完成之后，该电线在定子10圆周上朝相反方向（逆时针方向）再次反转，随后， 以同样的步骤，依次缠绕齿节号12, 11, 20, 19, 23, 15, 16, 7,
8和 24，并最终连接至输出端 。即，对于正弦相位的检测线圈组14，从线圈的末端绕组伸出的电线同样如此延伸以连接至与该线圈的起动绕组相连的电线，并连接至沿相反方向缠绕的下一个线圈的起动绕组，然后连接至接线端子。
8和 24，并最终连接至输出端 。即，对于正弦相位的检测线圈组14，从线圈的末端绕组伸出的电线同样如此延伸以连接至与该线圈的起动绕组相连的电线，并连接至沿相反方向缠绕的下一个线圈的起动绕组，然后连接至接线端子。
[0031] 同样，从定子10内部看，对于两个相邻的磁极齿，构成正弦相位的线圈的缠绕方向是分别相反的。具体地，从定子10内部看，齿节号3, 8, 11, 16, 19和 24以逆时针方向缠绕，而从定子是内部看，齿节号4, 7, 12, 15, 20 和 23以顺时针方向缠绕。
[0032] 以下将描述余弦相位的检测线圈组16。余弦相位线圈组16由一组齿节号1, 2）, （5, 6）, （9, 10）, （13, 14）, （17, 18）和（21, 22）组成。同样，一组齿节号（1, 2）, （9, 10） 和 （17, 18） 与齿节号（5, 6）, （13, 14） 和（21, 22）具有相位通过180°抵消的结构。
[0033] 组成余弦相位的电线从输出端C开始在定子10的圆周上以逆时针方向延伸，缠绕在齿节号2上，并且在定子10的圆周上以朝着齿节号1的、相反的方向（顺时针方向）反转。然后，一旦电线在齿节号1上的缠绕完成之后，电线在定子10的圆周上再次朝相反方向（逆时针方向）反转。随后，以同样的步骤，电线依次缠绕齿节号10, 9, 18, 17, 21, 13, 14,
5, 6和22，并最终连接至输出端 。即，同样对于余弦相位的检测线圈组16，从线圈的末端绕组伸出的电线也如此延伸以连接至与该线圈的起动绕组相连的电线，并连接至沿相反方向缠绕的下一个线圈的起动绕组，然后连接至接线端子。
5, 6和22，并最终连接至输出端 。即，同样对于余弦相位的检测线圈组16，从线圈的末端绕组伸出的电线也如此延伸以连接至与该线圈的起动绕组相连的电线，并连接至沿相反方向缠绕的下一个线圈的起动绕组，然后连接至接线端子。
[0034] 从定子10的内部看，对于两个相邻的磁极齿，组成余弦相位的线圈的缠绕方向是分别相反的。因此，从定子10的内部看，齿节号1, 6, 9, 14, 17和 22以顺时针方向缠绕，而从定子10的内部看，齿节号2, 5, 10, 13, 18和21以逆时针方向缠绕，在此，关于图4a所示的励磁线圈组18的设置模式，励磁线圈组18连接自输出端E，
依次缠绕齿节号2, 1, 6, 5, 10, 9, 14, 13, 18, 17, 22, 21, 23, 19, 20, 15, 16,
11, 12, 7, 8, 3, 4和24，并连接至输出端 。因而，连接线圈之间的电线相对彼此是反向的，并且是相邻的，这意味着消除由外磁场产生的任何干扰是可能的，以及增加角度检测精确度是可能的。
依次缠绕齿节号2, 1, 6, 5, 10, 9, 14, 13, 18, 17, 22, 21, 23, 19, 20, 15, 16,
11, 12, 7, 8, 3, 4和24，并连接至输出端 。因而，连接线圈之间的电线相对彼此是反向的，并且是相邻的，这意味着消除由外磁场产生的任何干扰是可能的，以及增加角度检测精确度是可能的。
[0035] 同样，对于图4b所示的正弦相位的检测线圈组的设置模式，正弦相位连接自输出端S，依次缠绕齿节号4, 3, 12, 11, 20, 19, 23, 15, 16, 7, 8 和24，并连接至输出端。因此，连接线圈之间的电线相对彼此是反向的，并且是相邻的，这意味着消除由外磁场产生的任何干扰是可能的，以及增加角度检测精确度是可能的。
[0036] 与正弦相位相似，对于图4c所示的余弦的检测线圈组16的设置模式，余弦相位连接自输出端C，依次缠绕齿节号2, 1, 10, 9, 18, 17, 21, 13, 14, 5, 6和22，并连接至输出端 。此时连接线圈之间的电线相对彼此是反向的，并且是相邻的，这意味着消除由外磁场产生的任何干扰是可能的，以及增加角度检测精确度是可能的。
[0037] 同样，在缠绕完齿节后，由于电线在定子10的圆周上重复反转，因此组成励磁和检测线圈组14,16和18的所有线圈的输入端线圈和输出端线圈以该方式重复，所述方式是一样的。结果，由于绕组数几乎匹配每个线圈，所以增加角度检测精确度是可能的。
[0038] 同样，六个接线端子都设置成相邻的，并且连接各自的励磁线圈和检测线圈组14,16和18的电线的方向是相同的，而且各自的线圈是相邻的。因此，该实施例的旋转变压器的等效电路的示意图变成图5b所示。在这种情况下，消除由外部磁场产生，传递至励磁线圈并干扰所有检测线圈的感应噪音是可能的，而且增加角度检测精确度是可能的。
[0039] 同样在这种情况下，对于励磁线圈的磁极齿的缠绕方向，从定子10的内部看，齿节号[2n （n=1, .... 12）] 以顺时针方向缠绕，而从定子10的内部看，齿节号[2n-1（n=1, ..., 12）] 以逆时针方向缠绕。上述的实施例也能获得相同的效果。同样，对于检测线圈，类似地，相对于正弦相位的线圈的磁极齿的缠绕方向，从定子10的内部看，齿节号3，8，11，16，19和24以顺时针方向缠绕，而从定子10的内部看，齿节号4，7，12，15，20和23以逆时针方向缠绕，这也是可能的。类似地，相对于余弦相位的线圈的磁极齿的缠绕方向，从定子
10的内部看，齿节号1，6，9，14，17和22以逆时针方向缠绕，而从定子10的内部看，齿节号
2，5，10，13，18和21以顺时针方向缠绕，这也是可能的。同样，对于该实施例，已经示例了具有24个齿节的情况，但显而易见的是该实施例也能适用于具有不同齿数的旋转变压器。
10的内部看，齿节号1，6，9，14，17和22以逆时针方向缠绕，而从定子10的内部看，齿节号
2，5，10，13，18和21以顺时针方向缠绕，这也是可能的。同样，对于该实施例，已经示例了具有24个齿节的情况，但显而易见的是该实施例也能适用于具有不同齿数的旋转变压器。
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