阅读说明：本技术 一种双通道旋转变压器线圈绕组方法 (Two-channel rotary transformer coil winding method ) 是由 王银 于 2020-12-16 设计创作，主要内容包括：本发明属于旋转变压器领域,涉及一种双通道旋转变压器线圈绕组方法；本发明定子粗机(1)采用了I型或II型正弦绕组,定子精机(2)采用了III型正弦绕组；转子粗机(3)用了I型或II型正弦绕组,转子精机(4)采用了集中式绕组；通过穷举法调节其中2个线圈的计算导体数,使精机正余弦输出的正交误差尽可能小；通过穷举法进行分层,使槽内抵消匝数最少；通过控制粗机、精机转子线圈匝数,使2者磁力线密度相差数倍,粗机对精机的影响近乎于无；通过配置嵌线顺序使粗机正余弦绕组、精机正余弦绕组均对称分布,粗机、精机的精度均可得到保证；本发明能有效降低传感器的正交误差、零位误差和高次谐波,特别适用于角度测量精度要求高的场合。(The invention belongs to the field of rotary transformers, and relates to a double-channel rotary transformer coil winding method; the stator roughing machine (1) adopts an I-type or II-type sinusoidal winding, and the stator finishing machine (2) adopts a III-type sinusoidal winding; the rotor roughing machine (3) adopts an I-type or II-type sinusoidal winding, and the rotor finishing machine (4) adopts a centralized winding; the number of calculated conductors of 2 coils is adjusted through an exhaustion method, so that the quadrature error output by sine and cosine of the fine machine is as small as possible; layering is carried out through an exhaustion method, so that the number of offsetting turns in the groove is minimum; the number of turns of the rotor coils of the roughing machine and the finishing machine is controlled, so that the density of the magnetic lines of force of 2 lines of force is different by several times, and the influence of the roughing machine on the finishing machine is almost zero; the sine and cosine windings of the roughing machine and the sine and cosine windings of the finishing machine are symmetrically distributed by configuring the wire embedding sequence, so that the precision of the roughing machine and the precision of the finishing machine can be ensured; the invention can effectively reduce the orthogonal error, the zero error and the higher harmonic of the sensor, and is particularly suitable for occasions with high angle measurement precision requirements.)

一种双通道旋转变压器线圈绕组方法

技术领域

本发明属于旋转变压器领域，涉及一种双通道旋转变压器线圈绕组方法。

背景技术

双通道旋转变压器是一种高精度的角度位置传感器,广泛应用于航空、航天、船舶、兵器及精密机械等高精度控制领域。

现有技术中双通道旋转变压器精机定子绕组设计时过于依赖技术人员的经验，根据技术人员的经验对初算的匝数进行调节，以满足正交误差的要求。通常试探性的调节其中2个槽的匝数，再校核精度误差和高次谐波，设计过程繁琐。

由于粗、精机之间存在理论零位误差，因此在粗机与精机定子嵌线时，通常先嵌一次线圈后测试，再根据测试结果调节定子精机线圈的起绕槽。

发明内容

本发明的目的是：提供一种双通道旋转变压器线圈绕组方法。

本发明的技术方案是：

一种双通道旋转变压器线圈绕组方法，其特征在于，对于定子粗机1采用了I型或II型正弦绕组，定子精机2采用了III型正弦绕组；对于转子粗机3用了I型或II型正弦绕组，转子精机4采用了集中式绕组。

所述定子粗机1绕组起始槽任意，记为第1槽；定子精机2起始绕组齿为n,其值为下式取最小值时n的值，n＝0、1、2……p，其中p为极对数，Ns为定子槽数；

所述定子精机2按公式计算所有槽匝数后圆整作为有效匝数，当得出的有效匝数之和为-1时，将单元绕组中计算匝数小数部分最接近0.5的匝数加1；当有效匝数为1时，将单元绕组中计算匝数小数部分最接近0.5的匝数减1；当有效匝数为0时；单元绕组匝数保持不变。

所述定子精机2正交误差大于精机设计精度要求的1/5时，则通过调节其中2个槽内有效匝数来提高精度：其中1个槽内有效匝数加1，另一个槽内有效匝数减1，调节槽的选择通过如下方式来确定：

分别计算所有槽有效匝数与该槽电角度余弦值的乘积，并求和为S_N·C；采用穷举法计算所有两槽电角度余弦值之差；并取绝对值为S_C-C；将绝对值为S_C-C与S_N·C作差；并按从小到大进行排序；通过反正切计算精度值，满足不大于精机设计精度要求的1/5的保留，不满足要求的给予删除，如下式：

其中Ns是定子槽数，Ni是第i个槽内有效匝数，ai是第i个槽的电气角度，Eerror是精机精度设计精度；

所述满足不大于精机设计精度要求的1/5的按如下公式校核高次谐波值，对满足要求的匝数保留，不满足要求的给予删除，其中Z0是单元槽数，Ni是第i个槽内有效匝数，Ns是定子槽数，p是极对数，ν是谐波次数，；

所述定子精机2按槽内抵消匝数最少分层：

采用穷举法，给定第1槽上层导体数，从0匝开始直至有效匝数，分别计算得到各槽上下层导体数，上下层导体数为异号的，取小值为该槽内抵消匝数，对所有槽内抵消匝数求和，当抵消匝数为0，则可确定第1槽导体数，或者抵消匝数为最小值，确定第1槽导体数。

所述转子精机4绕组产生的磁通量应当为转子粗机3绕组产生的磁通量至少10倍以上。

所述定子粗机1、定子精机2及转子粗机3在嵌线时保证正弦相与余弦相电气参数一致；

转子按如下方式嵌线：先嵌转子精机4线圈，第1槽为顺时针，依次反相嵌线，完成所有线圈的嵌线；再嵌转子粗机3线圈，第1槽与转子精机4线圈同槽，且电流方向与精机线圈相同，转子粗机3正弦、余弦绕组分别分成2组线圈，按正弦、余弦、余弦、正弦分别嵌线；

定子按如下方式嵌线：先嵌定子精机2正弦线圈，隔槽相嵌，再嵌定子精机2余弦线圈逐槽相嵌，再将剩余的一半定子精机2正弦线圈隔槽相嵌；精机线圈嵌完后，定子粗机1线圈，粗机正余弦绕组分成2组线圈，按正弦、余弦、余弦、正弦分别嵌线。

本发明的优点是：本发明的一种双通道旋转变压器线圈绕组具有精度高、正交误差、零位误差和高次谐波小的优点。

附图说明

图1是本发明双通道旋转变压器绕组结构示意图。

图2是本发明双通道旋转变压器定子粗机绕组示意图。

图3是本发明双通道旋转变压器定子精机绕组示意图。

图4是本发明双通道旋转变压器转子粗机绕组示意图。

图5是本发明双通道旋转变压器转子精机绕组示意图。

图6是本发明双通道旋转变压器粗机、精机绕组零位配置示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加明白清楚，以下结合附图及实施实例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

本具体实例粗机为1对极，精机为16对极。转子32槽，定子36槽。粗机与精机共磁路。

图1是本发明双通道旋转变压器绕组结构示意图。本具体实例定子粗机1采用了II型正弦绕组，定子精机2采用了III型正弦绕组；转子粗机3采用了II型正弦绕组，转子精机4采用了集中式绕组。如此配置线圈，当转子粗机3线圈激励产生磁场时，在定子精机2各线圈上产生的感应电动势方向有正有负，其感应电动势之和为0；当转子精机4线圈通电时，其形成了16组闭合磁力线，在定子粗机1线圈上，磁通量变化量始终为0，定子粗机1不会产生感应电动势，因此粗精机旋变同时激励时，1对极旋变与16对极旋变之间不会产生相互干扰；

图2是本发明双通道旋转变压器定子粗机绕组示意图。定子粗机1采用了II型正弦绕组，线圈为同心式布局，槽内线圈有效匝数按1个正弦周期规律变化。

图3是本发明双通道旋转变压器定子精机绕组示意图。定子精机2采用了III型正弦绕组，线圈为链式布局，槽内线圈有效匝数按16个正弦周期规律变化。

按公式计算匝数后圆整作为有效匝数，当得出的单元绕组有效匝数之和为-1时，将单元绕组中计算匝数小数部分最接近0.5的匝数加1；当单元绕组有效匝数为1时，将单元绕组中计算匝数小数部分最接近0.5的匝数减1；当单元绕组有效匝数为0时，单元绕组匝数保持不变，如此配置可使精机线圈分层可行，并使产生的高次谐波幅值最小；如下例所示。

W＝176	槽1	槽2	槽3	槽4	槽5	槽6	槽7	槽8	槽9	和值
											理论匝	124.45	-74.38	15.34	45.55	-100.95	144.17	-170.00	175.33	-159.51	0
圆整	124	-74	15	46	-101	144	-170	175	-160	-1
											调整	124	-74	15	46	-101	144	-170	175	-159	0

计算正交误差大于精机设计精度要求的1/5时，则调节其中2个线圈的匝数，其中1个线圈匝数加1，另一个线圈匝数减1。调节的线圈通过如下方式来定：

分别计算所有槽有效匝数与该槽电角度余弦值的乘积，并求和为1.6220，采用穷举法计算任意两槽电角度余弦值之和，其中一槽的电角度余弦取其相反数；作为示例，将第2槽匝数-74减小1匝为-75，将第5槽-101槽匝数-101增加1匝为-100；通过反正切计算精度值，精度由7.052′提高到0.4501′；

调节后的匝数见下表。

采用穷举法，给定第1槽上层导体数，从0匝开始直至有效匝数，分别计算得到各槽上下层导体数，上下层导体数为异号的，取小值为该槽内抵消匝数，对所有槽内抵消匝数求和，当抵消匝数为0，则可确定第1槽导体数，或者总抵消匝数为最小值，确定第1槽导体数；本例得到分层如下，第1槽上层导体数为64，槽内抵消总匝数为0。

图4是本发明双通道旋转变压器转子粗机绕组示意图。转子粗机3采用了II型正弦绕组，线圈为同心式布局，槽内线圈有效匝数按1个正弦周期规律变化。

图5是本发明双通道旋转变压器转子精机绕组示意图。转子精机4采用了集中式绕组，槽内线圈有效匝数均相同，相连槽线圈电流方向相反，共分为16个周期变化。

图6是本发明双通道旋转变压器粗机、精机绕组零位配置示意图。1对极旋变的绕组起始齿任意齿，多对极旋变的起始绕组齿为35。

粗机是1对极旋转变压器，当转子粗机3与定子粗机1同心式线圈轴线垂直时，此时定子粗机1输出电压最小，粗机处于电气0°位置；由于III型正弦绕组的起始电气角度为45°，集中绕组的起始电气角度为90°，两者相差45°，因此为了使精机与粗机零位尽量满足不大于30′，调节定子精机线圈的起始绕线槽，使定子精机2与转子精机4耦合输出电压最小，定子相连槽电气角度为160度，则线圈旋转2个槽后为365°，即5°，与集中绕组的电气角度90°，相差85°，此时耦合最小；粗机旋变与精机旋变具有最小的电气零位差。

精机转子线圈产生的磁通量为粗机转子线圈产生的磁通量数倍以上，由于精机精度大于粗机，因此会降低将粗机对精机精度的影响；

在嵌线时保证正弦相与余弦相电气参数一致；转子按如下方式嵌线：先嵌转子精机4线圈，第1槽为顺时针，依次反相嵌线，完成所有线圈的嵌线；再嵌转子粗机3线圈，第1槽与精机线圈同槽，且电流方向与精机线圈相同，转子粗机3正弦、余弦绕组分别分成2组线圈，按正弦、余弦、余弦、正弦分别嵌线；定子按如下方式嵌线：先嵌定子精机2正弦线圈，隔槽相嵌，再嵌定子精机2余弦线圈逐槽相嵌，再将剩余的一半定子精机2正弦线圈隔槽相嵌；精机线圈嵌完后，嵌粗机线圈，粗机正余弦绕组分成2组线圈，按正弦、余弦、余弦、正弦分别嵌线。