具有较小输出共地误差的旋转变压器.pdf

本发明涉及一种具有较小输出共地误差的旋转变压器，由定子和转子构成，按分装式或整体式两种结构形式存在，定子由定子机壳、定子铁芯及缠绕其上的定子绕组构成，转子由转子轴套、转子铁芯及缠绕其上的转子绕组构成，其中：转子绕组或/和定子绕组的两相绕组均由环形线圈组及同心线圈组交替布置而成，两相绕组的两极下的环形线圈组及同心线圈组均为对称布置。本发明旋转变压器输出绕组相间分布电容大大减小，输出共地正交误差和零位电压也就大大减小，从而减小系统测角误差，提高系统精度，同时拓宽旋转变压器激磁频率的使用范围，满足某些特殊系统对旋转变压器激磁频率高、输出共地误差小的使用要求。

1.  一种具有较小输出共地误差的旋转变压器，由定子和转子构成，定子由定子机壳、定子铁芯及缠绕其上的定子绕组构成，转子由转子轴套、转子铁芯及缠绕其上的转子绕组构成，该定子绕组和转子绕组均为电气上正交的两相绕组，该两相绕组均由两极下的线圈组反向连接构成，其特征在于：转子绕组或/和定子绕组的两相绕组均由环形线圈组及同心线圈组交替布置而成，两相绕组的两极下的环形线圈组及同心线圈组均为对称布置。

2.  根据权利要求1所述的具有较小输出共地误差的旋转变压器，其特征在于：所述的环形线圈组为沿转子或定子铁芯内轴向连续缠绕一组转子或定子铁芯槽而成。

3.  根据权利要求2所述的具有较小输出共地误差的旋转变压器，其特征在于：所述的环形线圈组绕制于转子铁芯与转子轴套之间或定子铁芯与定子机壳之间预留的机械间隙处。

4.  根据权利要求1所述的具有较小输出共地误差的旋转变压器，其特征在于：所述的转子绕组或/和定子绕组由三型或以上厚皮漆包线绕制而成。

5.  根据权利要求1所述的具有较小输出共地误差的旋转变压器，其特征在于：所述的转子绕组或/和定子绕组的两相绕组的相邻同心线圈组在其相交叉的径向端部各自绑线。

6.  根据权利要求4所述的具有较小输出共地误差的旋转变压器，其特征在于：所述的转子绕组或/和定子绕组相层叠的环形线圈组与同心线圈组各自绑线。

具有较小输出共地误差的旋转变压器
技术领域
本发明属于旋转变压器领域，特别涉及一种具有较小输出共地误差的旋转变压器。
背景技术
旋转变压器在测角系统中的作用是完成角模变换，将机械角度变换成电相位模拟信号或幅值模拟信号，然后经鉴相或鉴幅测得输入角度。如在惯性导航系统中与感应同步器一起完成船体纵摇、横摇、方位变化角度的测量。旋转变压器是一种电感性元件，按照磁场耦合的原理，当旋转变压器采用原方或副方补偿时，输出电压应严格按照副方相对于原方的角度呈正余弦关系，但各绕组之间存在分布电容，因而实际上绕组间还存在电场耦合。当输出绕组不共地时，相间分布电容无法与输出绕组间构成回路，因而对输出电压信号的干扰不大。但是，由于目前测量系统的特殊要求(如减少一根连结线，以降低线路复杂程度)，需要将旋转变压器输出的两相低端短接并与系统“地”相连结。但由此以来，输出绕组相间分布电容即会对元件精度造成很大的影响。其原因为：当输出绕组共地时，相间分布电容通过“地”与输出绕组间构成回路，回路电流将在输出绕组的电抗上产生压降，从而造成输出端电压的空间相位发生偏移，形成了角度误差，即造成旋转变压器正交误差变大；同时回路电流也将在输出绕组电阻上产生压降，因而也就造成了零位电压增加；特别是在激磁电源频率较高(如4kHz以上)的情况下，输出共地时的正交误差远远大于不共地时的正交误差，造成系统测角误差大大增加，甚至不能完成测角功能。
现有旋转变压器存在以上弊端的原因之一为：其定转子都采用同心式绕组，绕组匝数与所在槽数的电角度的正弦成比例关系，线圈端部沿铁芯圆周跨越相应槽距离，并与另一相绕组的线圈在端部交叉，离旋转变压器轴线越远则线圈匝数越多，跨越的距离也就越远，与另一相绕组在端部交叉的也就越多，导体间的面积也就越大，因此相间分布电容较大，离轴线较远的那些线圈形成的分布电容占主要部分。目前，尚未发现能够解决上述问题的旋转变压器。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种可减小输出绕组相间分布电容，从而减小旋转变压器输出共地时的正交误差和零位电压，特别是减小旋转变压器在较高频率(4kHz以上)激磁情况下的正交误差和零位电压的旋转变压器。
本发明解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：
一种具有较小输出共地误差的旋转变压器，由定子和转子构成，定子由定子机壳、定子铁芯及缠绕其上的定子绕组构成，转子由转子轴套、转子铁芯及缠绕其上的转子绕组构成，该定子绕组和转子绕组均为电气上正交的两相绕组，该两相绕组均由两极下的线圈组反向连接构成，其特征在于：转子绕组或/和定子绕组的两相绕组均由环形线圈组及同心线圈组交替布置而成，两相绕组的两极下的环形线圈组及同心线圈组均为对称布置。
而且，所述的环形线圈组为沿转子或定子铁芯内轴向连续缠绕一组转子或定子铁芯槽而成。
而且，所述的环形线圈组绕制于转子铁芯与转子轴套之间或定子铁芯与定子机壳之间预留的机械间隙处。
而且，所述的转子绕组或/和定子绕组由三型或以上厚皮漆包线绕制而成。
而且，所述的转子绕组或/和定子绕组的两相绕组的相邻同心线圈组在其相交叉的径向端部各自绑线。
而且，所述的转子绕组或/和定子绕组相层叠的环形线圈组与同心线圈组各自绑线。
本发明的优点和积极效果是：
1.本旋转变压器将转子绕组或/和定子绕组离轴线较远的同心式线圈组改为环形线圈组，该环形线圈组为从转子或定子铁芯槽内沿轴向缠绕而成，由于该环形线圈组的线圈端部不再跨越转子铁芯或定子铁芯端面较远的距离，两相线圈原来在端部和槽内都进行电容耦合，改为混和式绕组后两相线圈大部分在槽内进行电容耦合，端部则较少，因此两相绕组间分布电容的极面积大大减小，从而减小绕组相间分布电容，进而达到减小输出共地误差的目的。
2.本旋转变压器转子绕组或/和定子绕组漆包线采用三型或以上的厚皮漆包线，由于漆包线由漆皮和裸线组成，线间还存在浸渍漆或灌胶，漆皮和浸渍漆(或灌胶)就形成了分布电容极间介质，漆皮的厚度和浸渍漆的厚度就是分布电容极间距离，因此增加漆包线漆皮厚度就可以增加属于两相绕组的两根导体间的距离，即增加分布电容极间距离，因而进一步减小分布电容，从而减小旋转变压器输出共地误差。
3.本旋转变压器中将作为输出边的转子或定子上所绕制的转子绕组或定子绕组的相邻同心线圈组在其相交叉的径向端部各自绑线，并将相层叠的环形线圈组与同心线圈组各自绑线，可大大减少两相绕组间相邻导体的数量，从而减小分布电容极面积，进而减小两相绕组在端部形成的分布电容。
4.本发明输出绕组相间分布电容大大减小，输出共地正交误差和零位电压也就大大减小，从而可减小系统测角误差，提高系统精度，同时拓宽旋转变压器激磁频率的使用范围，满足某些特殊系统对旋转变压器激磁频率高、输出共地误差小的使用要求。
附图说明
图1为本发明旋转变压器的结构示意图；
图2为图1的左视图(局部剖视)；
图3为本发明旋转变压器转子(输出边)绕组连线示意图；
图4为本发明旋转变压器转子(输出边)绕组绑线结构示意图；
图5为图4的C-C向旋转剖视图。
具体实施方式
下面结合附图、通过具体实施例对本发明作进一步详述。以下实施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本发明的保护范围。
一种具有较小输出共地误差的旋转变压器，由定子2和转子1构成，其安装结构为分装式或整体式。定子由定子机壳11、定子铁芯16及缠绕其上的定子绕组23构成，转子由转子轴套12、转子铁芯15及缠绕其上的转子绕组22构成。定子绕组和转子绕组均为电气上正交的A、B两相绕组，该两相绕组均由两极下的线圈组反向连接构成，绕组匝数与所在槽数的电角度的正弦成比例关系。
本旋转变压器的创新之处为：如图1、5所示，转子绕组的两相绕组均由环形线圈组25及同心线圈组24交替布置而成，两相绕组的两极下的环形线圈组及同心线圈组均为对称布置。环形线圈组为沿转子铁芯内轴向连续缠绕一组转子铁芯槽而成。其绕制工艺为：如图3所示连线图，转子A相绕组17的同心式线圈组6从安装后所对应转子轴套上所制两凸台14中心位置处开始绕制，绕制到过凸台处开始绕制环形线圈组7。从绕制起点对称180°处开始绕制另一极下的线圈组，同样采用先绕制同心式线圈组后绕制环形线圈组的方式，两极下的两组线圈组绕制好后反向连结形成转子A相绕组。另一相绕组即B相绕组20与A相绕组电气上正交，从绕组A绕制起点过90°处开始绕制，先绕制B相同心线圈组8，绕制到过凸台处开始绕制环形线圈组4，B相绕制起点180°处开始绕制另一极下的线圈组，也是先绕制同心线圈组，后绕制环形线圈组，两极下的线圈组绕制好后反向连结形成转子B相绕组。转子A、B两相绕组绕制完成后，对其端部及槽内线圈进行整形，然后装入转子轴套内，转子轴套与转子铁芯之间预留用于绕制环形线圈组的机械间隙13。转子绕组由三型或以上厚皮漆包线绕制而成。
由于属于各相的绕组端部分开绑线，可大大减少两相绕组间相邻导体的数量，从而减小分布电容极面积，减小两相绕组在端部形成的分布电容，因此本旋转变压器采用在对应四个凸台位置，转子A相绕组、B相绕组的相邻同心线圈组在其相交叉的径向端部各自分开进行绑线；在两凸台之间区域，将分两层布置的转子A相绕组的同心线圈组与属于转子B相绕组的环形线圈组各自分开进行绑线，将属于转子B相绕组的同心式线圈组与属于转子A相绕组的环形线圈组也各自分开进行绑线，如图1、4、5中所示。A相绕组绑线标号为18，B相绕组绑线标号为19。另外，由于线圈组在端部绑线的松紧、绑线间隔对分布电容也有一定的影响。绑线越紧、间隔越小，相当于分布电容极间距离越小，则分布电容越大。因此绑线时要选择合适的松紧程度和绑线间隔，要保证线圈固定好，不散开，但不宜过紧，端部及轴向尺寸满足要求即可。绕组绕制完毕后，可用浸漆或灌胶方式对线圈再次进行固定。
本发明的旋转变压器输出绕组相间分布电容大大减小，输出共地正交误差和零位电压也就大大减小，甚至可以减小到输出不共地时正交误差和零位电压的水平(输出不共地时也存在正交误差和零位电压，主要是旋转变压器的结构和工艺性误差)，即可忽略相间分布电容对旋转变压器输出共地误差的影响，从而减小系统测角误差，提高系统精度。同时，由于减小相间分布电容，则可拓宽旋转变压器激磁频率的使用范围，满足某些特殊系统对旋转变压器激磁频率高、输出共地误差小的使用要求。
需要说明的是：一般情况下，旋转变压器的定子激磁(输入)，转子输出即作为输出边。也可以采用转子激磁，定子输出的方式，此时可在定子上实施上述技术方案，以同样方式绕制定子绕组的A相同心线圈组3、A相环形线圈组10、B相同心线圈组9、B相环形线圈组5。当转子激磁，定子为输出边时，定子机壳与定子铁芯间留有机械间隙21用于绕制环形绕组，定子机壳上留有四个凸台用于安装定子铁芯，具体实施方式与上述过程类似，在此不再赘述。当然，也可以同时在定、转子上实施上述技术方案，则具有更佳降低输出共地误差的效果。