阅读说明：本技术 一种轴向磁通永磁旋转变压器 (Axial magnetic flux permanent magnet rotary transformer ) 是由 孙乐 程明 罗哲君 李霄翔 于 2019-11-14 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种轴向磁通永磁旋转变压器，包括定子与转子；所述转子正对定子设置，且定子与转子之间有气隙，所述定子包括定子铁心、定子齿、永磁体以及多层PCB板，所述定子齿等间距设置在定子铁心的一面，所述永磁体等间距嵌入定子铁心轭部，所述多层PCB板设置在定子铁心设置有定子齿的一面，所述多层PCB板上设置有绕组，所述绕组包括交替设置的正弦反馈绕组与余弦反馈绕组，所述转子面向定子一侧呈波浪形曲面，凸起部分形成转子凸极。本发明转子高速运行中，无需注入高频电压信号，永磁体可以直接感应出正余弦反馈信号。(The invention discloses an axial magnetic flux permanent magnet rotary transformer, which comprises a stator and a rotor; the rotor is just to the stator setting, and has the air gap between stator and the rotor, the stator includes stator core, stator tooth, permanent magnet and multilayer PCB board, the equidistant setting of stator tooth is in the one side of stator core, the equidistant embedding of permanent magnet stator core yoke portion, the multilayer PCB board sets up the one side that is provided with the stator tooth at stator core, be provided with the winding on the multilayer PCB board, the winding is including sine feedback winding and the cosine feedback winding of alternative setting, the rotor is the wave curved surface towards stator one side, and the bulge forms the rotor salient pole. In the high-speed operation of the rotor, a high-frequency voltage signal does not need to be injected, and the sine and cosine feedback signals can be directly induced by the permanent magnet.)

一种轴向磁通永磁旋转变压器

技术领域

本发明属于磁通永磁电机，具体为一种轴向磁通永磁旋转变压器。

背景技术

目前电机驱动的位置反馈有测量式与估算式两种方法，其中运用到传感器的测量法常用的有增量式/绝对值式光电编码器或旋转变压器。编码器成本较高，使用寿命较短，在工作环境恶劣及高速、超高速的场合不适用。现有技术中，旋转变压器的应用非常普遍，其中径向式旋转变压器较为常见，但存在构造复杂，不易散热等缺点。

传统旋转变压器为绕线型旋转变压器，将线圈套在定子齿上。绕线型旋转变压器结构复杂，人工占比高，自动化程度较低，换型难度高，产品一致性差，稳定性差，潜在失效风险高。

发明内容

本发明的目的在于提出了一种轴向磁通永磁旋转变压器。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种轴向磁通永磁旋转变压器，包括定子与转子；所述转子正对定子设置，且定子与转子之间有气隙，所述定子包括定子铁心、定子齿、永磁体以及多层PCB板，所述定子齿等间距设置在定子铁心的一面，所述永磁体等间距嵌入定子铁心轭部，所述多层PCB板设置在定子铁心设置有定子齿的一面，所述多层PCB板上设置有绕组，所述绕组包括交替设置的正弦反馈绕组与余弦反馈绕组，所述转子面向定子一侧呈波浪形曲面，凸起部分形成转子凸极。

优选地，所述转子凸极个数与永磁体个数相同。

优选地，所述永磁体个数、凸极个数均为偶数。

优选地，所述定子齿个数与永磁体个数成比例。

优选地，相邻两个永磁体间设置有4个定子齿。

优选地，所述绕组还包括激励绕组，所述正弦反馈绕组与余弦反馈绕组设置在多层PCB板靠近定子齿的k层，所述激励绕组均匀设置在多层PCB板剩余的n-k层，n为多层PCB板的总层数。

优选地，所述每层PCB板上的绕组个数与定子齿个数相同，且绕组正对定子齿设置。

优选地，所述气隙宽度在1mm以内。

优选地，所述定子铁心由硅钢片叠压而成。

本发明与现有技术相比，其显著优点为：本发明转子高速运行中，无需注入高频电压信号，永磁体可以直接感应出正余弦反馈信号，具有体积小、重量轻、便于维护、经济高效等显著优点；本发明采用PCB，避免了人工接线的差错，并实现电子元器件自动装插或贴装、自动焊锡、自动检测，保证了设备治疗量，提高了劳动生产率，降低成本，并便于维修。

下面结合附图对本发明做进一步详细的描述。

附图说明

图1是本发明的轴向磁通永磁旋转变压器示意图。

图2是本发明的轴向磁通永磁旋转变压器***示意图。

图3是本发明的轴向磁通永磁旋转变压器的定子、PCB、永磁体装配部分示意图。

图4是本发明的轴向磁通永磁旋转变压器工作原理示意图。

图5是本发明优选实例在高低速情况下的输出信号。

具体实施方式

如图1～3所示，一种轴向磁通永磁旋转变压器，包括定子1与转子2；所述转子2正对定子设置，且定子1与转子2之间有气隙3，所述定子1包括定子铁心11、定子齿12、永磁体13以及多层PCB板14，所述定子齿12等间距设置在定子铁心11的一面，所述永磁体13等间距嵌入定子铁心11轭部，所述多层PCB板14设置在定子铁心11设置有定子齿12的一面，所述多层PCB板14上设置有绕组，所述绕组包括交替设置的正弦反馈绕组与余弦反馈绕组，所述转子2面向定子一侧呈波浪形曲面，凸起部分形成转子凸极22。

进一步的实施例中，所述转子凸极22个数与永磁体13个数相同。

进一步的实施例中，所述永磁体13个数、凸极22个数均为偶数。

进一步的实施例中，所述定子齿12个数与永磁体13个数成比例。

进一步的实施例中，相邻两个永磁体13间设置有4个定子齿12。

进一步的实施例中，所述绕组还包括激励绕组，所述正弦反馈绕组与余弦反馈绕组设置在多层PCB板14靠近定子齿12的k层，所述激励绕组均匀设置在多层PCB板14剩余的n-k层，n为多层PCB板14的总层数。

进一步的实施例中，所述每层PCB板上的绕组个数与定子齿个数相同，且绕组正对定子齿设置。

进一步的实施例中，所述气隙3宽度在1mm以内。

进一步的实施例中，所述定子铁心11由硅钢片叠压而成。

在具体实施例中，可将定子铁心11设计为一个整体，在其中嵌入偶数个永磁体13，永磁体极***替排列。

由于一个磁极下有四个定子齿12，因此相邻两个定子齿12的距离是90度电角度16，PCB14上排布的正弦反馈绕组与余弦反馈绕组交替布置于多层PCB板14上，所以正弦反馈绕组与余弦反馈绕组的反馈信号相差90度电角度，即正交。

如图4所示，随着转子2转动，定子永磁体13激励产生恒定磁场强度，磁力线穿过多层PCB板14与转子铁心21，气隙3长度产生周期性变化，在正弦反馈绕组与余弦反馈绕组中的磁链也随之产生周期性变化；根据上述原理，正弦反馈绕组与余弦反馈绕组感应出的信号正交。

如图5所示，低速下，通过在励磁绕组中注入高频电压信号，进而从正弦反馈绕组与余弦反馈绕组中获得高频反馈信号；如图5所示，高速下，关闭励磁绕组中高频电压信号后，通过定子上的初级永磁体13在正弦反馈绕组与余弦反馈绕组中感应出的空载反电动势。