本發(fā)明屬于檢測技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種變壓器和旋轉(zhuǎn)體，尤其是旋轉(zhuǎn)變壓器和旋轉(zhuǎn)體。

背景技術(shù)：

電動汽車、工業(yè)自動化、機(jī)器人、紡織機(jī)械和航空航天等行業(yè)均離不開旋轉(zhuǎn)電機(jī)的高性能控制，因而需要電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度傳感器，并且經(jīng)常要求將其應(yīng)用在高溫環(huán)境下。

當(dāng)前，光電式角度編碼器因可以容易地實(shí)現(xiàn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)角度的檢測而得到了廣泛應(yīng)用，但這種光電式角度編碼器含有光電元器件和半導(dǎo)體器件，因而無法應(yīng)用在高溫環(huán)境中。

旋轉(zhuǎn)變壓器是一種可以實(shí)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度檢測的傳感器，由于其不使用光電轉(zhuǎn)換器件，因而可以在較高溫度的環(huán)境中使用。但是，當(dāng)前旋轉(zhuǎn)變壓器存在諸多缺點(diǎn)：現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器在小型化輕量化上達(dá)到了一個(gè)階段的極限，難以突破當(dāng)前的瓶頸；其定子檢測齒上繞有多組繞組，通常繞有三組繞組，使得其制造工藝很復(fù)雜，且由于繞組的位置不同使得旋轉(zhuǎn)變壓器的一致性受到不利影響；由于定子檢測齒上繞有多組繞組，在使用過程中，很容易由于振動沖擊等原因出現(xiàn)不同繞組間短路和斷線等問題，進(jìn)而導(dǎo)致旋轉(zhuǎn)變壓器失效，可靠性降低；傳統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器包含至少6根引出線，不僅增加了連接線的故障風(fēng)險(xiǎn)，而且使得引出線的連接和調(diào)試很繁瑣。

同時(shí)，現(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器，尤其是電感式旋轉(zhuǎn)變壓器中，相近的定子齒上的繞組之間存在磁耦合現(xiàn)象，繞組中的位置信號容易受到其他繞組的磁耦合的影響，容易造成信號失真，影響位置檢測的精度。當(dāng)前，對該干擾的解決方案是被動性的，即在該干擾產(chǎn)生后，在其后續(xù)連接的信號處理電路中進(jìn)行去耦合處理和/或從算法上進(jìn)行去耦合計(jì)算來抑制該磁耦合的影響，但是這些方法都會產(chǎn)生信號的延遲，不利于檢測系統(tǒng)的快速響應(yīng)性能，同時(shí)也大大增加了系統(tǒng)的復(fù)雜性。

此外，現(xiàn)有技術(shù)中，為了提高旋轉(zhuǎn)變壓器的可靠性，通常將兩臺旋轉(zhuǎn)變壓器安裝在同一旋轉(zhuǎn)體上，當(dāng)其中一組旋轉(zhuǎn)變壓器的線圈出現(xiàn)故障失效時(shí)，信號電路切換到與另一組旋轉(zhuǎn)變壓器繞組連接，以繼續(xù)完成旋轉(zhuǎn)體的角度測試工作。但是這種方法中，因?yàn)樾枰谛D(zhuǎn)體上安裝兩套或多套旋轉(zhuǎn)變壓器，將會使旋轉(zhuǎn)體軸向長度增加，體積變大，成本大大增加。由此可見，現(xiàn)有技術(shù)中存在著旋轉(zhuǎn)變壓器檢測系統(tǒng)的占用體積和可靠性之間的相互制約問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要目的在于進(jìn)一步促進(jìn)旋轉(zhuǎn)變壓器的小型化和輕量化，且繞線和連接線更為簡單有效，次要目的在于在提高旋轉(zhuǎn)變壓器的檢測精度和可靠性的同時(shí)，簡化旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)造。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明的解決方案是：

一種旋轉(zhuǎn)變壓器，包括定子和轉(zhuǎn)子，定子包括定子軛和定子檢測齒，所述定子檢測齒設(shè)置在所述定子軛上；所述定子軛所跨越的角度小于360度；轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子鐵心的表面設(shè)置有轉(zhuǎn)子凸極；定子檢測齒數(shù)為4*K，K為正整數(shù)；轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，N為正整數(shù)；N大于1時(shí)，N個(gè)所述轉(zhuǎn)子凸極沿所述轉(zhuǎn)子的圓周表面均勻分布；所述定子軛和所述定子檢測齒由導(dǎo)磁材料制成；所述轉(zhuǎn)子鐵心由導(dǎo)磁材料構(gòu)成；每個(gè)所述定子檢測齒上最多繞1個(gè)線圈；所述旋轉(zhuǎn)變壓器包括至少一套檢測線圈系統(tǒng)；每套檢測線圈系統(tǒng)包括多個(gè)繞在所述定子檢測齒上的線圈，所述線圈的電感隨所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化，以根據(jù)所述線圈的電感的變化檢測所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。

每套所述檢測線圈系統(tǒng)中，多個(gè)所述線圈構(gòu)成橋式電路，所述橋式電路的各橋臂由一個(gè)所述線圈構(gòu)成或由多個(gè)所述線圈串聯(lián)構(gòu)成，從所述橋式電路的橋臂相交的接點(diǎn)處引出引出線，作為勵(lì)磁線或信號線；每套所述檢測線圈系統(tǒng)既包含勵(lì)磁線，又包含信號線；各所述橋臂的線圈的合成電感的基波相位依次相差90度。

每套所述檢測線圈系統(tǒng)中：包括至少四組定子線圈，每組定子線圈包括至少一個(gè)所述線圈；所有組所述定子線圈組成橋式電路，每組定子線圈構(gòu)成所述橋式電路的一個(gè)橋臂；所述橋式電路中，每兩個(gè)相交的橋臂在相交處構(gòu)成一個(gè)接點(diǎn)，從每個(gè)所述接點(diǎn)處引出一根引出線；優(yōu)選地，每套所述檢測線圈系統(tǒng)中：各組所述定子線圈內(nèi)線圈的數(shù)量和分布相同；優(yōu)選地，每套檢測線圈系統(tǒng)均包括四組定子線圈，構(gòu)成四橋臂的橋式電路，具有四個(gè)接點(diǎn)，從四個(gè)所述接點(diǎn)處引出四根引出線，其中兩根所述引出線為勵(lì)磁線，另外兩根所述引出線為信號線。

所述旋轉(zhuǎn)變壓器包括兩套或兩套以上的檢測線圈系統(tǒng)；至少兩套所述檢測線圈系統(tǒng)的線圈設(shè)置在同一個(gè)定子上。

各套所述檢測線圈系統(tǒng)之間，勵(lì)磁線共用，信號線獨(dú)立；或者，各套所述檢測線圈系統(tǒng)之間，勵(lì)磁線獨(dú)立，信號線獨(dú)立。

設(shè)置所述轉(zhuǎn)子凸極的形狀，以使得每個(gè)所述線圈的電感的變化部分隨著所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化成正弦波變化；或者，設(shè)置所述轉(zhuǎn)子凸極的形狀，以使得每個(gè)所述線圈的電感的變化部分隨著所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化成三角波變化。

所述定子檢測齒沿所述定子軛的更靠近所述轉(zhuǎn)子的一側(cè)的圓周表面分布，相鄰的定子檢測齒相隔設(shè)定的角度布置，以使得各所述橋臂上的線圈的合成電感的基波相位依次相差90度。

所述定子還包括定子輔助齒，以改善磁路系統(tǒng)的對稱性；所述定子輔助齒設(shè)置在所述定子檢測齒的外側(cè)；所述定子輔助齒的材料為導(dǎo)磁材料。

所述定子還包括定子解耦齒，以減少繞有線圈的所述定子檢測齒之間的磁耦合；所述定子解耦齒設(shè)置在繞有線圈的所述定子檢測齒的兩側(cè)，繞有線圈的所述定子檢測齒之間至少設(shè)置1個(gè)定子解耦齒；所述定子解耦齒的材料為導(dǎo)磁材料。

所述轉(zhuǎn)子布置在所述定子的內(nèi)部；或者，所述轉(zhuǎn)子布置在所述定子的外部。

一種具有上述旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體包括旋轉(zhuǎn)體本體和所述旋轉(zhuǎn)變壓器；所述旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)角度與所述旋轉(zhuǎn)體本體的旋轉(zhuǎn)角度成規(guī)則的關(guān)系，以通過所述旋轉(zhuǎn)變壓器檢測所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度。

所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子鐵心安裝在所述旋轉(zhuǎn)體本體的轉(zhuǎn)軸上，與所述旋轉(zhuǎn)體本體同步轉(zhuǎn)動且形成一體式結(jié)構(gòu)，以檢測所述旋轉(zhuǎn)體本體的旋轉(zhuǎn)角度；所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子安裝在與所述旋轉(zhuǎn)體本體共用的定子機(jī)殼上。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)體本體為電動機(jī)。

或者，所述旋轉(zhuǎn)變壓器固定在所述旋轉(zhuǎn)體本體的端部；所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)軸與所述旋轉(zhuǎn)體本體的轉(zhuǎn)軸連接以使得所述旋轉(zhuǎn)變壓器和所述旋轉(zhuǎn)體本體同軸轉(zhuǎn)動。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)軸與所述旋轉(zhuǎn)體本體的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸節(jié)連接。

優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)體本體為電動機(jī)。

由于采用上述方案，本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明旋轉(zhuǎn)變壓器和具有這種旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)體中，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子軛所跨越的角度小于360度，極大地促進(jìn)了旋轉(zhuǎn)變壓器的小型化和輕量化，且能夠?qū)崿F(xiàn)在每個(gè)定子檢測齒上最多繞1個(gè)線圈，大大簡化了生產(chǎn)工藝，有效防止了由于繞組的位置不同使得旋轉(zhuǎn)變壓器的一致性受到不利影響，并克服了現(xiàn)有技術(shù)中同一定子檢測齒上不同繞組間的短路風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，僅具有一套檢測線圈系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線可以減少到僅4根，降低了接線風(fēng)險(xiǎn)和安裝、維護(hù)與調(diào)試的繁瑣性。

通過設(shè)置定子解耦齒和/或定子輔助齒，主動避免磁耦合干擾的方式，大大優(yōu)化了旋轉(zhuǎn)變壓器的精度，同時(shí)提高了其快速響應(yīng)性能，簡化了旋轉(zhuǎn)變壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。此外，能夠在同一個(gè)定子上設(shè)置兩套或兩套以上的檢測線圈系統(tǒng)，在使用過程中，可以將一套或多套檢測線圈系統(tǒng)作為備用系統(tǒng)，在當(dāng)前使用的檢測線圈系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，切換到另一套檢測線圈系統(tǒng)繼續(xù)工作，大大提高了旋轉(zhuǎn)角度檢測的可靠性；也可以使兩套或多套檢測線圈系統(tǒng)同時(shí)工作檢測旋轉(zhuǎn)角度，檢測結(jié)果相互對比，也能夠大大提高檢測結(jié)果的可靠性。由此可見，本發(fā)明能在一個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器上設(shè)置兩套或兩套以上的檢測線圈系統(tǒng)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中具有同等可靠性的多旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)，所需設(shè)置的旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)量少，所占用的體積少，成本大大降低；相比于現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置相同數(shù)量旋轉(zhuǎn)變壓器的多旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)，在占用體積相同時(shí)，可靠性則大大提高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖；

圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例中橋式電路的電路圖；

圖3為本發(fā)明第二實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖；

圖4為本發(fā)明第三實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖；

圖5為本發(fā)明第四實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖；

圖6為本發(fā)明第四實(shí)施例中橋式電路的電路圖；

圖7為本發(fā)明第六實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖所示實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明。

本發(fā)明提出了一種旋轉(zhuǎn)變壓器。該旋轉(zhuǎn)變壓器包括定子和轉(zhuǎn)子；定子包括定子軛和定子檢測齒，定子檢測齒設(shè)置在定子軛上；定子軛所跨越的角度小于360度。轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心，轉(zhuǎn)子鐵心的表面設(shè)置有轉(zhuǎn)子凸極；定子檢測齒數(shù)為4*K，K為正整數(shù)；轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，N為正整數(shù)。N大于1時(shí)，N個(gè)轉(zhuǎn)子凸極沿轉(zhuǎn)子的圓周表面均勻分布；定子軛和定子檢測齒均由導(dǎo)磁材料制成；轉(zhuǎn)子鐵心也由導(dǎo)磁材料構(gòu)成。每個(gè)定子檢測齒上最多繞1個(gè)線圈。

本發(fā)明中，該旋轉(zhuǎn)變壓器包括至少一套檢測線圈系統(tǒng)。每套檢測線圈系統(tǒng)包括多個(gè)繞在定子檢測齒上的線圈，線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化，以根據(jù)線圈的電感的變化檢測轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。

每套檢測線圈系統(tǒng)中，多個(gè)線圈構(gòu)成橋式電路，橋式電路的各橋臂由一個(gè)線圈構(gòu)成或由多個(gè)線圈串聯(lián)構(gòu)成，從橋式電路的橋臂相交的接點(diǎn)處引出引出線，作為勵(lì)磁線或信號線；每套檢測線圈系統(tǒng)既包含勵(lì)磁線，又包含信號線。各橋臂的線圈的合成電感的基波相位依次相差90度。

每套檢測線圈系統(tǒng)中：包括至少四組定子線圈，每組定子線圈包括至少一個(gè)上述線圈；所有組定子線圈組成橋式電路，每組定子線圈構(gòu)成橋式電路的一個(gè)橋臂；橋式電路中，每兩個(gè)相交的橋臂在相交處構(gòu)成一個(gè)接點(diǎn)，從每個(gè)接點(diǎn)處引出一根引出線。

優(yōu)選地，每套檢測線圈系統(tǒng)中：各組定子線圈內(nèi)線圈的數(shù)量和分布相同。

優(yōu)選地，每套檢測線圈系統(tǒng)均包括四組定子線圈，構(gòu)成四橋臂的橋式電路，具有四個(gè)接點(diǎn)，從四個(gè)接點(diǎn)處引出四根引出線，其中兩根引出線為勵(lì)磁線，另外兩根引出線為信號線。

旋轉(zhuǎn)變壓器可以包括兩套或兩套以上的檢測線圈系統(tǒng)，其中至少兩套檢測線圈系統(tǒng)的線圈設(shè)置在同一個(gè)定子上。

各套檢測線圈系統(tǒng)之間，可以勵(lì)磁線共用，信號線獨(dú)立；也可以勵(lì)磁線獨(dú)立，信號線獨(dú)立。

定子檢測齒沿定子軛的更靠近轉(zhuǎn)子的一側(cè)的圓周表面分布，相鄰的定子檢測齒相隔一定的角度布置，以使得各橋臂上的線圈的合成電感的基波相位依次相差90度，上述一定的角度為設(shè)定的角度。

本發(fā)明中，定子還可以包括定子輔助齒，即不纏繞線圈的定子齒，以改善磁路系統(tǒng)的對稱性，提高檢測精度(若沒有設(shè)置定子輔助齒，最外側(cè)的定子檢測齒與內(nèi)側(cè)的定子檢測齒的磁阻會不一致，從而使得各定子檢測齒上線圈的電感的基波幅值和直流分量不一致，對檢測精度造成不利影響)；定子輔助齒設(shè)置在定子檢測齒的外側(cè)；定子輔助齒的材料為導(dǎo)磁材料。定子輔助齒上不纏繞線圈。

本發(fā)明中，定子還可以包括定子解耦齒，即不纏繞線圈的定子齒，以減少繞有線圈的定子檢測齒之間的磁耦合；定子解耦齒設(shè)置在繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)，繞有線圈的定子檢測齒之間至少設(shè)置1個(gè)定子解耦齒；定子解耦齒的材料為導(dǎo)磁材料。

第一實(shí)施例：

本實(shí)施例中，K＝1、N＝4，因而該旋轉(zhuǎn)變壓器的定子檢測齒數(shù)為4，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為4。圖1所示為該旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖。定子包括定子軛和定子檢測齒，定子檢測齒設(shè)置在定子軛上；定子軛所跨越的角度小于360度，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心。定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心均采用硅鋼片沖壓形成。本實(shí)施例中，4個(gè)轉(zhuǎn)子凸極沿轉(zhuǎn)子鐵心表面圓周上均勻分布，4個(gè)定子檢測齒沿定子軛的圓周表面分布，4個(gè)定子檢測齒沿圓周順時(shí)針分布依次為1101、1102、1103、1104。定子檢測齒1101與定子檢測齒1102之間的夾角為22.5度，定子檢測齒1102與定子檢測齒1103之間的夾角為22.5度，定子檢測齒1103與定子檢測齒1104之間的夾角為22.5度；每個(gè)定子檢測齒上有絕緣繞線骨架(圖1中未示出)。每個(gè)定子檢測齒上繞有1個(gè)線圈，每個(gè)線圈匝數(shù)相同。各線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化。本實(shí)施例中，通過電磁仿真選擇轉(zhuǎn)子凸極的形狀，使得線圈的電感的變化部分隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度呈正弦變化。

本實(shí)施例中，共包括四組定子線圈。每組定子線圈包括1個(gè)線圈；四組定子線圈中，各組定子線圈的合成電感的基波相位依次相差90度。四組定子線圈組成橋式電路，圖2所示為該橋式電路的電路圖。圖2中，橋式電路的橋臂X_AC由定子檢測齒1101上的線圈構(gòu)成，橋臂X_AD由定子檢測齒1102上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BC由定子檢測齒1103上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BD由定子檢測齒1104上的線圈構(gòu)成。橋式電路的4個(gè)接點(diǎn)A、B、C、D分別用4根引線引出作為旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線，其中兩根引出線為勵(lì)磁線，另外兩根引出線為信號線。

該旋轉(zhuǎn)變壓器包括定子、轉(zhuǎn)子、轉(zhuǎn)軸、軸承、定子機(jī)殼、兩側(cè)的端蓋、軸承室、四根引出線。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸上，能夠與轉(zhuǎn)軸一同旋轉(zhuǎn)。軸承安裝在轉(zhuǎn)軸上，軸承支撐轉(zhuǎn)子平滑順暢地轉(zhuǎn)動。定子鐵心安裝固定在定子機(jī)殼內(nèi)。軸承室設(shè)置在旋轉(zhuǎn)變壓器的兩側(cè)端蓋上，軸承的外圈安裝在兩個(gè)端蓋的軸承室內(nèi)，保證轉(zhuǎn)軸的中心線與定子的內(nèi)圓中心線一致。

本實(shí)施例中，正弦波位置信號產(chǎn)生的原理如下：

令定子檢測齒1101、1102、1103、1104上的線圈的電感分別為L101、L102、L103、L104。由圖1可以看出，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化，各定子檢測齒與轉(zhuǎn)子凸極之間的間隙發(fā)生變化，使得各線圈的電感隨之變化，其變化周期為4。各線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₁的變化可以分別表示為(在此，忽略線圈之間的磁耦合干擾和磁路不對稱)：

L101＝L1+Lm₁*sin(4θm₁) 式(101)

L102＝L1+Lm₁*sin(4θm₁-90) 式(102)

L103＝L1+Lm₁*sin(4θm₁-180) 式(103)

L104＝L1+Lm₁*sin(4θm₁-270) 式(104)

其中，L1為各電感的直流分量；

Lm₁為各電感的基波幅值；

θm₁為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。

參照圖2的橋式電路圖，由定子檢測齒1101上的線圈構(gòu)成的橋臂X_AC的電感L_AC為：

L_AC＝L101＝L1+Lm₁*sin(4θm₁) 式(105)

由定子檢測齒1102上的線圈構(gòu)成的橋臂X_AD的電感L_AD為：

L_AD＝L102＝L1+Lm₁*sin(4θm₁-90) 式(106)

由定子檢測齒1103上的線圈構(gòu)成的橋臂X_BC的電感L_BC為：

L_BC＝L103＝L1+Lm₁*sin(4θm₁-180) 式(107)

由定子檢測齒1104上的線圈構(gòu)成的橋臂X_BD的電感L_BD為：

L_BD＝L104＝L1+Lm₁*sin(4θm₁-270) 式(108)

觀察式(101)-式(108)可知，橋式電路的四個(gè)橋臂的電感的基波分量是依次相差90度的正弦波，通過電路的簡單計(jì)算很容易求出橋式電路的接點(diǎn)C和接點(diǎn)D的輸出電壓是相位差90度的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₁的正弦信號，即能夠得到關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₁分別成正弦變化和余弦變化的電壓信號，此即為現(xiàn)有技術(shù)中求取轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度所需的基礎(chǔ)信號，因此將這些基礎(chǔ)信號傳送給后續(xù)連接的信號處理電路或者經(jīng)過簡單計(jì)算即可得到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₁。

本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子軛所跨越的角度小于360度，極大地促進(jìn)了旋轉(zhuǎn)變壓器的小型化和輕量化；同時(shí)，本實(shí)施例能夠?qū)崿F(xiàn)在每個(gè)定子檢測齒上最多繞1個(gè)線圈，大大簡化了生產(chǎn)工藝，有效防止了由于繞組的位置不同使得旋轉(zhuǎn)變壓器的一致性受到不利影響，并克服了現(xiàn)有技術(shù)中同一定子檢測齒上不同繞組間的短路風(fēng)險(xiǎn)。此外，旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線可以減少到僅4根，降低了接線風(fēng)險(xiǎn)和安裝、維護(hù)與調(diào)試的繁瑣性。

第二實(shí)施例：

本實(shí)施例中，K＝1、N＝5，因而該旋轉(zhuǎn)變壓器的定子檢測齒數(shù)為4，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為5。圖3所示為該旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖。定子包括定子軛和定子檢測齒，定子檢測齒設(shè)置在定子軛上；定子軛所跨越的角度小于360度，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心。定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心均采用硅鋼片沖壓形成。本實(shí)施例中，5個(gè)轉(zhuǎn)子凸極沿轉(zhuǎn)子鐵心表面圓周上均勻分布。4個(gè)定子檢測齒沿定子軛的圓周表面分布，4個(gè)定子檢測齒沿圓周順時(shí)針分布依次為2101、2102、2103、2104。定子檢測齒2101與定子檢測齒2102之間的夾角為18度，定子檢測齒2102與定子檢測齒2103之間的夾角為18度，定子檢測齒2103與定子檢測齒2104之間的夾角為18度；在每個(gè)定子檢測齒上有絕緣繞線骨架(圖3中未示出)。每個(gè)定子檢測齒上繞有1個(gè)線圈，在定子檢測齒2101的逆時(shí)針18度位置設(shè)有1個(gè)定子輔助齒2105，在定子檢測齒2104的順時(shí)針18度位置設(shè)有1個(gè)定子輔助齒2106。每個(gè)線圈匝數(shù)相同。各線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化。本實(shí)施例中，通過電磁仿真選擇轉(zhuǎn)子凸極的形狀，使得線圈的電感的變化部分隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度呈正弦變化。

本實(shí)施例中，共包括四組定子線圈。每組定子線圈包括1個(gè)線圈；四組定子線圈中，各組定子線圈的電感的相位依次相差90度。四組定子線圈組成橋式電路，該橋式電路的電路圖可以借用第一實(shí)施例中橋式電路的電路圖，即圖2。但是此時(shí)，橋式電路的橋臂X_AC由定子檢測齒2101上的線圈構(gòu)成，橋臂X_AD由定子檢測齒2102上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BC由定子檢測齒2103上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BD由定子檢測齒2104上的線圈構(gòu)成。從橋式電路的4個(gè)接點(diǎn)A、B、C、D處分別用4根引線引出作為旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線，其中兩根引出線為勵(lì)磁線，另外兩根引出線為信號線。

本實(shí)施例中，該旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)造在除了上述內(nèi)容以外的部分與第一實(shí)施例類似。

通過以上設(shè)置，利用與第一實(shí)施例類似的方法容易證明，橋式電路的四個(gè)橋臂的電感的基波分量是依次相差90度的正弦波，通過電路的簡單計(jì)算很容易求出橋式電路的接點(diǎn)C和接點(diǎn)D的輸出電壓是相位差90度的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₂的正弦信號，即能夠得到關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₂分別成正弦變化和余弦變化的電壓信號，此即為現(xiàn)有技術(shù)中求取轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度所需的基礎(chǔ)信號，因此將這些基礎(chǔ)信號傳送給后續(xù)連接的信號處理電路或者經(jīng)過簡單計(jì)算即可得到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₂。

除了具有第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)以外，本實(shí)施例還通過設(shè)置定子輔助齒，主動避免磁耦合干擾的方式，大大優(yōu)化了旋轉(zhuǎn)變壓器的精度(若沒有設(shè)置定子輔助齒，最外側(cè)的定子檢測齒與內(nèi)側(cè)的定子檢測齒的磁阻會不一致，從而使得各定子檢測齒上線圈的電感的基波幅值和直流分量不一致，對檢測精度造成不利影響)，同時(shí)提高了其快速響應(yīng)性能，簡化了旋轉(zhuǎn)變壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

第三實(shí)施例：

本實(shí)施例中，K＝1、N＝6，因而該旋轉(zhuǎn)變壓器的定子檢測齒數(shù)為4，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為6。圖4所示為該旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖。定子包括定子軛和定子檢測齒，定子檢測齒設(shè)置在定子軛上；定子軛所跨越的角度小于360度，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心。定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心均采用硅鋼片沖壓形成。本實(shí)施例中，6個(gè)轉(zhuǎn)子凸極在轉(zhuǎn)子鐵心表面圓周上均勻分布。4個(gè)定子檢測齒沿定子軛的圓周表面分布，4個(gè)定子檢測齒沿圓周順時(shí)針分布依次為3101、3102、3103、3104。定子檢測齒3101與定子檢測齒3102之間的夾角為15度，定子檢測齒3102與定子檢測齒3103之間的夾角為15度，定子檢測齒3103與定子檢測齒3104之間的夾角為15度；在每個(gè)定子檢測齒上有絕緣繞線骨架(圖4中未示出)。每個(gè)定子檢測齒上繞有1個(gè)線圈，在每個(gè)定子檢測齒的兩側(cè)均設(shè)有1個(gè)定子解耦齒，分別為3105、3106、3107、3108、3109，各定子解耦齒與相鄰的定子檢測齒之間的夾角為7.5度。每個(gè)線圈匝數(shù)相同。各線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化。本實(shí)施例中，通過電磁仿真選擇轉(zhuǎn)子凸極的形狀，使得線圈的電感的變化部分隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度呈正弦變化。

本實(shí)施例共包括四組定子線圈。每組定子線圈包括1個(gè)線圈；四組定子線圈中，各組定子線圈的合成電感的基波相位依次相差90度。四組定子線圈組成橋式電路，該橋式電路的電路圖可以借用第一實(shí)施例中橋式電路的電路圖，即圖2。但是此時(shí)，橋式電路的橋臂X_AC由定子檢測齒3101上的線圈構(gòu)成，橋臂X_AD由定子檢測齒3102上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BC由定子檢測齒3103上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BD由定子檢測齒3104上的線圈構(gòu)成。橋式電路的4個(gè)接點(diǎn)A、B、C、D分別用4根引線引出作為旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線，其中兩根引出線為勵(lì)磁線，另外兩根引出線為信號線。

通過以上設(shè)置，利用與第一實(shí)施例類似的方法容易證明，橋式電路的四個(gè)橋臂的電感的基波分量是依次相差90度的正弦波，通過電路的簡單計(jì)算很容易求出橋式電路的接點(diǎn)C和接點(diǎn)D的輸出電壓是相位差90度的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₃的正弦信號，即能夠得到關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₃分別成正弦變化和余弦變化的電壓信號，此即為現(xiàn)有技術(shù)中求取轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度所需的基礎(chǔ)信號，因此將這些基礎(chǔ)信號傳送給后續(xù)連接的信號處理電路或者經(jīng)過簡單計(jì)算即可得到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₃。

除了具有第一實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)以外，本實(shí)施例還通過設(shè)置定子解耦齒，主動避免磁耦合干擾的方式，大大優(yōu)化了旋轉(zhuǎn)變壓器的精度，同時(shí)提高了其快速響應(yīng)性能，簡化了旋轉(zhuǎn)變壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

第四實(shí)施例：

本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)變壓器包括兩套檢測線圈系統(tǒng)，前述三個(gè)實(shí)施例中的電橋電路均相當(dāng)于一套檢測線圈系統(tǒng)。本實(shí)施例中，K＝2、N＝8，因而定子檢測齒數(shù)為8，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為8。定子包括定子軛和定子檢測齒，定子檢測齒設(shè)置在定子軛上；定子軛所跨越的角度小于360度，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心。定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心由硅鋼片制成，定子軛上還設(shè)有定子輔助齒，圖5所示為該旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖。8個(gè)轉(zhuǎn)子凸極在轉(zhuǎn)子鐵心表面圓周上均勻分布。8個(gè)定子檢測齒沿定子軛的圓周順時(shí)針方向排布依次為4101、4102、4103、4104、4105、4106、4107、4108。每個(gè)定子檢測齒上饒有1個(gè)線圈。

該旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)的第一套檢測線圈系統(tǒng)由繞在定子檢測齒4101、4102、4103、4104上的4個(gè)線圈組成。定子檢測齒4101與定子檢測齒4102之間的夾角為11.25度，定子檢測齒4102與第定子檢測齒4103之間的夾角為11.25度，定子檢測齒4103與定子檢測齒4104之間的夾角為11.25度；在每個(gè)定子檢測齒上有絕緣繞線骨架(圖5中未示出)。每個(gè)線圈匝數(shù)相同。

該旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)的第二套檢測線圈系統(tǒng)由繞在定子檢測齒4105、4106、4107、4108上的4個(gè)線圈組成。定子檢測齒4105與定子檢測齒4106之間的夾角為11.25度，定子檢測齒4106與定子檢測齒4107之間的夾角為11.25度，定子檢測齒4107與定子檢測齒4108之間的夾角為11.25度；在每個(gè)定子檢測齒上有絕緣繞線骨架(圖5中未示出)。每個(gè)線圈匝數(shù)相同。

本實(shí)施例中，在定子檢測齒4101逆時(shí)針方向11.25度處設(shè)有1個(gè)定子輔助齒4109，在定子檢測齒4108順時(shí)針方向11.25度處設(shè)有1個(gè)定子輔助齒4111，在定子檢測齒4104與定子檢測齒4105之間11.25度處設(shè)有1個(gè)定子輔助齒4110。

上述各線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化。本實(shí)施例中，通過電磁仿真選擇轉(zhuǎn)子凸極的形狀，使得線圈的電感的變化部分隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度呈正弦變化。

本實(shí)施例中，第一套檢測線圈系統(tǒng)包括4組定子線圈。每組定子線圈包括1個(gè)線圈；四組定子線圈中，各組定子線圈的合成電感的基波相位依次相差90度。該四組定子線圈組成第一橋式電路，如圖6左側(cè)的電路圖所示。圖6中，第一橋式電路的橋臂X_AC1由定子檢測齒4101上的線圈構(gòu)成，橋臂X_AD1由定子檢測齒4102上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BC1由定子檢測齒4103上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BD1由定子檢測齒4104上的線圈構(gòu)成。第一橋式電路的4個(gè)接點(diǎn)A1、B1、C1、D1分別用4根引線引出作為旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線，其中兩根引出線為勵(lì)磁線，另外兩根引出線為信號線。

通過以上設(shè)置，利用與第一實(shí)施例類似的方法容易證明，第一橋式電路的四個(gè)橋臂的電感的基波分量是依次相差90度的正弦波，通過電路的簡單計(jì)算很容易求出第一橋式電路的接點(diǎn)C1和接點(diǎn)D1的輸出電壓是相位差90度的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₄的正弦信號，即能夠得到關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₄分別成正弦變化和余弦變化的電壓信號，此即為現(xiàn)有技術(shù)中求取轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度所需的基礎(chǔ)信號，因此將這些基礎(chǔ)信號傳送給后續(xù)連接的信號處理電路或者經(jīng)過簡單計(jì)算即可得到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₄。

本實(shí)施例中，第二套檢測線圈系統(tǒng)包括4組定子線圈。每組定子線圈包括1個(gè)線圈；四組定子線圈中，各組定子線圈的合成電感的基波相位依次相差90度。該四組定子線圈組成第二橋式電路，如圖6中右側(cè)的電路圖所示。圖6中，第二橋式電路的橋臂X_AC2由定子檢測齒4105上的線圈構(gòu)成，橋臂X_AD2由定子檢測齒4106上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BC2由定子檢測齒4107上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BD2由定子檢測齒4108上的線圈構(gòu)成。從第二橋式電路的4個(gè)接點(diǎn)A2、B1、C2、D2分別用4根引線引出作為旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線，其中兩根引出線為勵(lì)磁線，另外兩根引出線為信號線。

通過以上設(shè)置，利用第一實(shí)施例類似的方法容易證明，第二橋式電路的四個(gè)橋臂的電感的基波分量是依次相差90度的正弦波，通過電路的簡單計(jì)算很容易求出第二橋式電路的接點(diǎn)C2和接點(diǎn)D2的輸出電壓是相位差90度的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₄的正弦信號，即能夠得到關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₄分別成正弦變化和余弦變化的電壓信號，此即為現(xiàn)有技術(shù)中求取轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度所需的基礎(chǔ)信號，因此將這些基礎(chǔ)信號傳送給后續(xù)連接的信號處理電路或者經(jīng)過簡單計(jì)算即可得到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₄。

除了具有第一實(shí)施例和第二實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)以外，本實(shí)施例在同一個(gè)定子上設(shè)置兩套檢測線圈系統(tǒng)，在使用過程中，可以將一套檢測線圈系統(tǒng)作為備用系統(tǒng)，在當(dāng)前使用的檢測線圈系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，切換到另一套檢測線圈系統(tǒng)繼續(xù)工作，大大提高了旋轉(zhuǎn)角度檢測的可靠性；也可以使兩套檢測線圈系統(tǒng)同時(shí)工作檢測旋轉(zhuǎn)角度，檢測結(jié)果相互對比，也能夠大大提高檢測結(jié)果的可靠性。其相比于現(xiàn)有技術(shù)中具有同等可靠性的多旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)，所需設(shè)置的旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)量少，所占用的體積少，成本大大降低；相比于現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置相同數(shù)量旋轉(zhuǎn)變壓器的多旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)，在占用體積相同時(shí)，可靠性則大大提高。

以上實(shí)施例中，對轉(zhuǎn)子凸極的形狀的設(shè)置均使得線圈的電感的變化部分隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度呈正弦變化，在本發(fā)明中，也可以設(shè)置轉(zhuǎn)子凸極的形狀以使得線圈的電感的變化部分隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度呈三角波變化。

上述實(shí)施例中，轉(zhuǎn)子均布置在定子的內(nèi)部；在本發(fā)明中，轉(zhuǎn)子也可以布置在定子的外部。

上述實(shí)施例中，相鄰的定子檢測齒的夾角與定子軛所跨越的角度均為能夠滿足要求的最小值。上述實(shí)施例中，相鄰的定子檢測齒之間相隔的角度相等，即等間距布置，但是在本發(fā)明中，相鄰的定子檢測齒之間相隔的角度并不一定相等，即并不一定要等間距布置。

本發(fā)明還提出了一種具有上述旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)體。該旋轉(zhuǎn)體包括旋轉(zhuǎn)體本體和上述旋轉(zhuǎn)變壓器。其中，旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)角度與旋轉(zhuǎn)體本體的旋轉(zhuǎn)角度成規(guī)則的關(guān)系，因此能夠由旋轉(zhuǎn)變壓器檢測的旋轉(zhuǎn)角度得到旋轉(zhuǎn)體本體的旋轉(zhuǎn)角度。

第五實(shí)施例：

第五實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)體本體為電動機(jī)。旋轉(zhuǎn)變壓器與電動機(jī)共用機(jī)殼，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子安裝在與旋轉(zhuǎn)體本體共用的機(jī)殼上。旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子鐵心安裝在旋轉(zhuǎn)體本體的轉(zhuǎn)軸上，與電動機(jī)的轉(zhuǎn)子鐵心一同旋轉(zhuǎn)。本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)體為旋轉(zhuǎn)變壓器與電動機(jī)本體構(gòu)成一體的一體式電動機(jī)。

第六實(shí)施例：

第六實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)體本體為電動機(jī)。圖7所示為本實(shí)施例中旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖7中，601表示旋轉(zhuǎn)變壓器，602表示電動機(jī)，603表示電動機(jī)轉(zhuǎn)軸，604表示旋轉(zhuǎn)變壓器引出線，605表示電動機(jī)引線，606為螺釘。本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)變壓器601安裝在電動機(jī)本體602的端部，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸603與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)軸用聯(lián)軸節(jié)連接同步旋轉(zhuǎn)(圖7中未示出)。由此可見，本實(shí)施例中，旋轉(zhuǎn)體為旋轉(zhuǎn)變壓器與電動機(jī)本體構(gòu)成的分體式結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明旋轉(zhuǎn)變壓器和具有這種旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)體中，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子軛所跨越的角度小于360度，極大地促進(jìn)了旋轉(zhuǎn)變壓器的小型化和輕量化，且能夠?qū)崿F(xiàn)在每個(gè)定子檢測齒上最多繞1個(gè)線圈，大大簡化了生產(chǎn)工藝，有效防止了由于繞組的位置不同使得旋轉(zhuǎn)變壓器的一致性受到不利影響，并克服了現(xiàn)有技術(shù)中同一定子檢測齒上不同繞組間的短路風(fēng)險(xiǎn)。同時(shí)，僅具有一套檢測線圈系統(tǒng)的旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線可以減少到僅4根，降低了接線風(fēng)險(xiǎn)和安裝、維護(hù)與調(diào)試的繁瑣性。

本發(fā)明通過設(shè)置定子解耦齒和/或定子輔助齒，主動避免磁耦合干擾的方式，大大優(yōu)化了旋轉(zhuǎn)變壓器的精度，同時(shí)提高了其快速響應(yīng)性能，簡化了旋轉(zhuǎn)變壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。此外，能夠在同一個(gè)定子上設(shè)置兩套或兩套以上的檢測線圈系統(tǒng)，在使用過程中，可以將一套或多套檢測線圈系統(tǒng)作為備用系統(tǒng)，在當(dāng)前使用的檢測線圈系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，切換到另一套檢測線圈系統(tǒng)繼續(xù)工作，大大提高了旋轉(zhuǎn)角度檢測的可靠性；也可以使兩套或多套檢測線圈系統(tǒng)同時(shí)工作檢測旋轉(zhuǎn)角度，檢測結(jié)果相互對比，也能夠大大提高檢測結(jié)果的可靠性。由此可見，本發(fā)明能在一個(gè)旋轉(zhuǎn)變壓器上設(shè)置兩套或兩套以上的檢測線圈系統(tǒng)，相比于現(xiàn)有技術(shù)中具有同等可靠性的多旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)，所需設(shè)置的旋轉(zhuǎn)變壓器數(shù)量少，所占用的體積少，成本大大降低，進(jìn)一步促進(jìn)了旋轉(zhuǎn)變壓器的小型化和輕量化；相比于現(xiàn)有技術(shù)中設(shè)置相同數(shù)量旋轉(zhuǎn)變壓器的多旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)，在占用體積相同時(shí)，可靠性則大大提高。

上述的對實(shí)施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和應(yīng)用本發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實(shí)施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實(shí)施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于這里的實(shí)施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。