Многополюсный вращающийся трансформатор Советский патент 1984 года по МПК H02K24/00 H02M5/32 

12

OfS

сд

со

00

Фиг.1

Изобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники, в часности к вращающимся трансформаторам.

Известны многополюсние синуснокосинусные вращающиеся трансформаторы ВТ, содержащие синусоидально распределенные обмотки на магнитопроводах с определенным соотношением чисел зубцов магнитопроводов и чисел пар полюсов обмоток 1}.

Недостатком указанных многополюсных ВТ является невысокая точность из-за проявления систематических погрешностей от неточности изготовления ВТ.

Известен также многополюсный ВТ, содержащий магнитопровод ротора и магнитопровод статора, выполненные каждый в виде двух магнитопроводов с нечетным числом зубцов. На магнитопроводах расположены входные и выходные обмотки 2.

Недостаток известного ВТ также обусловлен невысокой точностью воспроизведения синусоидальных зависимостей, присущей входящим в устройства элементарным ВТ, в виде систематических погрешностей, связанных с зубчатостью строения магнитопроводов и технологической пргрешностью изготовления.

Цель изобретения - повышение точности многополюсного враща,ощегося трансформатора.

Поставленная цель достигается тем, что в многополюсно;- вращающемс трансформаторе, содержащем ротор и статор, выполненные в виде двух одинаковых групп магнитопроводов с нечетным числом зубцов и установленными на них синусоидально распредел ными входными синусными и косинусными выходными обмотками,имеющими четное число пар полюсов, взаимное расположение осей обмоток ротора и статора одной группы магнитопроводов смещено относительно взаимного расположения осей обмоток ротора и с затора другой группы.магнитопроводов на 180, одноименные выходные обмотки соединены последовательно, а входные обмотки - параллельно.

На фиг.1 показана принципиальная схема размещения узлов многополюсного ВТ; на фиг. 2 - принципиальная электрическая схема соединения обмоток ВТ.

Многополюсный ВТ (фиг.1) содержит ротор 1, имеющий два одинаковых магнитопровода 2 и 3, закрепленных на одном валу, и статор, выполненный из двух корпусов 4 и 5, имеющих возможность взаимного разворота. В Каждом корпусе 4 и 5 статора закреплены одинаковые магнитопроводы 6 и

Магнитопроводы 6 и 7 статора и магнитопроводы 2 и 3 ротора попарно (пакеты 2, 6 и 3, 1) расположены в одних плоскостях соосно с зазором 8 между пакетами. Числа зубцов всех магнитопроводов нечетные, причем магнитопроводы ротора и статора имеют разные числа пазов.

На каждом магнитопроводе 2 и .3 ротора размещено по одной синусоидально распределенной обмотке 9 и 10. Обмотки 9 и 10 выполнены одинаковыми и одинаково расположены относительно зубцовых слоев магнитопроводов 2 и 3.

На каждом магнитопроводе 6 и 7 статора размещено по паре синусоидально распределенных квадратурных (сдвинутых между собой по положению на 90 эл.град. } обмоток 11 и 1.2. Пары обмоток 11 и 12 выполнены oдинaкoвы и и одинаково расположены относительно зубцовых слоев магнитопроводов б и 7. Пара обмоток 11 состоит из синусной 13 (фиг.2/ и косинусной 14 обмоток, а пара обмоток 12 - из синусной 15 и ..косинусной 16 обмоток. Выводы синусных обмоток обозначены С, С г косинусных К , Kg.

Обмотки 9, 13 и 14 образуют систму обмоток одного элементарного ВТ, а обмотки 10, 15 и 16 - систему обмоток второго элементарного ВТ. Все обмотки имеют одно и тоже четное число пар полюсов.

Обмотки 9 и 10 роюра соединены между собой параллельно (фиг.2) и образуют цепь возбуждения предлагаемого многополюсного ВТ. На фиг. 2 выводы этих обмоток обозначены В , В 2- Обмотки 13 и 15 статора соединены последовательно и образую первую (синусную ) выходную цепь, а обмотки 14 и 16 также соединены посдовательно и образуют вторую (косинусную ) выходную цепь.

При определенном взаимном положнии осей обмоток ротора относительно осей обмоток статора напряжение на одной из выходных обмоток каждой системы равно нулю. Такое взаимное положение осей обмоток принимается за нулевое.

В предлагаемом многополюсном ВТ совмещены те нулевые положения этих обмоток, при которых взаимное расположение осей системы обмоток ротора и статора на первой паре магнитопроводов (ротор - статор )-2 и 6 относительно взаимного расположения осей системы обмоток ротора и статора на второй паре магнитопроводов (ротор - статор ) 3 и 7 при любом положении ротора смещеьо на 180« Это показано на фиг. 2 совмещением положений осей всех синусных и косинусных обмоток статора и разв ротом осей обмоток ротора на 180 Такое выполнение многополюсног ВТ позволяет повысить точность во произведения синусоидальных завис мостей в результате снижения ампл туд искажающих пространственных г моник и выходных напряжениях обмо ток при повороте ротора ВТ. Покажем это на примере синусно (первый выход )выходной обмотки. В поле любой обмотки имеются только гармоники, кратные числам зубцов магнитопроводов + р/ где р - число пар полюсов; между первичными и вторичными цепями взаимо действуют только гармоники одного порядка. При проектировании ВТ зубцы маг нитопроводов выбирают в таком коли честве , чтобы совпадающие между первичными и вторичными обмотками гармоники имели возможно более высокий порядок, так как амплитуды высших пространственных взаимодействующих гармоник уменьшаются пропорционально третьей степени от номера (порядка ) гармоники. Этим достигается высокая теоретическая точность ВТ. Однако, по технологическим причинам поле любой (например, первичной / обмотки искажается и появляется спектр других гармони номера которых совпадают с имеющимися гармониками другой (например вторичной) обмотки. В результате Технологические гармоники также проявляются в виде спектров гармоник , кратных числам зубцов магнитопроводов jf р. Наиболее сильной определяющей погрешность ВТ из это го спектра является низкая гармони ка (z- р), которая в частном случае может быть ниже основной, т.е. (Z-pKP- Таким образом, выходное напряжение обмотки 13 элементарного ВТ, образованного на магнитопроводах 2 и 6, с учетом низшей гармоники из технологического спектра гармоник может быть представлено в виде U AstnPo6 -A5tn((o6+V)+esin(Z2-P/ ) .(f/ где oi - угол поворота ротора; 2 - число пазов ротора; 22 число пазов статора; А - амплитуда первой (основной пространственной гармоники А,В- амплитуды соответственно гармоник порядка (), (72-Р); ., - постоянные углы сдвига нул вых положений гармоник пор ка (2 -р , (Zj- Р ). Учитывая, что элементарный ВТ, образованный на второйпаре магнитопроводов 3 и 7, имеет точно же конструкцию, но нулевое положение выходной обмотки 15 сдвинуто на 180°, выходное напряжение обмотки 15 может быть записано в виде u sinp(oiMao°)()(ct-t-i6o°ttit (2-P)(8°)(2) (амплитуды высших гармоник, которые могут иметь другие, присущие частному образцу ВТ, значения обозначены теми же, что в выражении (1 |, буквами с двумя штрихами . Учитывая, что р четное чило, а Z и Zj нечетные числа, выражение (2 ) записывается в виде u| AsinPot-X sin())(Z,j-Pj(oi+). Так как напряжения обмоток 13 И 15 при последовательном включении складывается, выходное напряжение на первом выходе U zU+U 2AsinPot4(A-A)sin()(oi + ); HB-e)5in()(c(.+f) .(4) Таким образом, в предлагаемом многополюсном ВТ выходное напряжение первой (основнойj гармоники удваивается, а амплитуды низших из технологических гармоник равны разнице амплитуд соответствующих гармоник обмоток 13 и 15. При идентичности технологических процессов разности (л- и (3 - стремятся к нулю, а относительно первой гармоники, амплитуда которой удвоилась, проявление погрешности уменьшается в два раза. Устройство работает следующим образом. При подаче на вход многополюсного ВТ напряжения Ug в зазоре между магнитопроводами ротора и статора 2 И 6, 3 и 7 наводятся пространственные синусоидальные поля с периодом р. В зависимости от угла поворота оС на выходных обмотках 13-16 индуктируются напряжения соответственно U K-5inPoC i о UgK-cosPoL ; UgК-sinPot ; U iC-cosPoL, о где К - коэффициент трансформации. Так как напряжения обмоток 13 и 15, 14 и 16 складываются, то на первом выходе многополюсного ВТ и 2ицК51поС , а на второй 1)- 2UgKcosci .

Такимобразо1у{гВ предлагаемом многополюсном ВТ в результате вычитания амплитуд совпадающих по фазе низших пространственных гармоник выходного напряжения исключаются погрешности, обусловленные технологическими отклонениями изготовления ВТ, и одновременно в два рада -.увеличивается коэффициент передачи по напряжению. В итоге повышается точность ВТ,

МНОГОПОЛЮСНЫЙ ВРАЦАЮЩИПСЯ ТРАНСФОРМАТОР, содержащий ротор и статор, выполненные в виде двух одинаковых групп магнитопроводов с нечетным числом зубцов и установленными на них синусоидально распределенными входными синусными и косинусными выходными обмотками с четным числом пар полюсов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, взаимное расположение обмоток статора и ротора одной группы магнитопроводов смещено относительно взаимного расположения обмоток статора и ротора другой группы магнитопроводов на 180°, одноименные выходные обмотки соединены последовательно, а входные обмотки - параплельно.

Л

UySCospd

Л

t/f Sinpoi