Бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (резольвер)

Устройство относится к области электротехники, а именно к информационным электрическим машинам, и может быть использовано в качестве датчика обратной связи при управлении электрическими двигателями.
Известен синусно-косинусный вращающийся трансформатор, статорные и роторные пазы которого смещены на половину зубцового деления [1]. Недостатком такого устройства является высокий уровень функциональной погрешности, обусловленный низким уровнем технологичности конструкции.
Известен многополюсный вращающийся трансформатор, в котором с целью повышения точности в группах пазов магнитопровода, смещенных между собой на определенные углы, укладывается различное число проводников [2]. Недостатком данного устройства является сложность конструкции и технологии изготовления, обусловленная различием числа проводников в группах пазов магнитопровода.
Технической задачей предлагаемой полезной модели является уменьшение конструктивной и технологической сложности синусно-косинусного вращающегося трансформатора при низком уровне функциональной погрешности.
Задача достигается следующим образом. Предлагаемый бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (резольвер) имеет двухфазную и однофазную обмотки концентрического типа соответственно на статоре и роторе. Роторная обмотка получает питание через кольцевой трансформатор. Для уменьшения функциональной погрешности синусно-косинусного вращающегося трансформатора применена веерная сборка листов сердечника ротора, выполненных из пермаллоя, и скос пазов ротора на одно зубцовое деление. Уменьшение ошибки поворотного трансформатора в результате скоса пазов объясняется уменьшением пульсаций магнитного потока, обусловленных наличием пазов и зубцов. Функциональная погрешность, не превышающая 0,05%, обеспечивается при сочетании предлагаемых технических решений с тщательной технологией изготовления, обеспечивающей точность штамповки, равномерность воздушного зазора, отсутствие эксцентриситета между осью вала и наружной поверхностью ротора.
На фиг. 1 представлен предлагаемый бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (резольвер).
Пакеты статора и ротора 1 набираются из листов пермаллоя, при этом отдельные листы собирают в пакет так, что каждый последующий лист сдвигают относительно предыдущего на одно пазовое деление в выбранном направлении - по часовой или против часовой стрелки. В пазы статора и ротора укладываются по две взаимно перпендикулярные концентрические распределенные обмотки 2 таким образом, что взаимная индуктивность обмоток статора и ротора изменяется по синусоидальному (косинусоидальному) закону в зависимости от угла поворота ротора. Питание к обмотке ротора подается с помощью кольцевого трансформатора 3.
Устройство работает следующим образом.
При подключении первичной обмотки кольцевого трансформатора 3 к источнику переменного тока повышенной частоты на одной выходной обмотке 2 индуктируется э.д.с, пропорциональная синусу угла поворота ротора, а на второй выходной обмотке 2 - пропорциональная косинусу угла поворота ротора. Основное свойство бесконтактного синусно-косинусного вращающегося трансформатора состоит в том, что при повороте ротора коэффициент взаимной индукции между обмотками статора и ротора изменяется по закону синуса и косинуса угла поворота ротора, вследствие чего и величины э.д.с, наводимых в роторных обмотках, также изменяются по этим законам.
Основным показателем точности вращающихся трансформаторов является синусоидальность изменения выходного напряжения, на которую влияет наличие высших гармоник. В предлагаемом бесконтактном синусно-косинусно вращающемся трансформаторе (резольвере) для уменьшения высших гармоник в выходном напряжении применяется скос пазов ротора на одно зубцовое деление и веерная сборка листов сердечника ротора. Эти выводы справедливы, если кривая магнитного поля, действующего в воздушном зазоре, не искажается вследствие насыщения магнитопроводов статора и ротора. В предлагаемом бесконтактном синусно-косинусно вращающемся трансформаторе (резольвере) для уменьшения насыщения магнитопроводов сердечники ротора и статора выполнены из пермаллоя.
Бесконтактный синусно-косинусный вращающийся трансформатор (резольвер) предлагаемой конструкции спроектирован, изготовлен и испытан на предприятии АО «Чебоксарский электроаппаратный завод» (АО «ЧЭАЗ»).
Источники информации
1. SU 1131429 Синусно-косинусный вращающийся трансформатор.
2. SU 1185512 Многополюсный вращающийся трансформатор.
3. Хрущёв В.В. Электрические машины систем автоматики. Л.: Энергоатомиздат, 1985. - 368 с.
4. Чернышёв В.О. Поворотные трансформаторы и их применение в вычислительных и автоматических устройствах. М.-Л.: Энергия, 1965. - 104 с.