ЛИНЕЙНЫЙ ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР Советский патент 1968 года по МПК H02K27/00 

В области автоматики и вычислительной техники известны линейные вращающиеся трансформаторы, содержащие статор и ротор с обмотками, плотность витков в которых распределена по синусоидальному закону.

Предлагаемый трансформатор отличается от известных тем, что в нем в пазах обмотки возбуждения статора размещена дополнительная обмотка с прямоугольным распределением плотности витков, а в пазах выходной обмотки ротора расположено несколько дополнительных обмоток также с прямоугольным распределением плотности витков, причем оси основных и дополнительных обмоток ротора и статора совпадают одна с другой.

Это позволяет при уменьшении систематической погрешности воспроизведения линейной зависимости получить повышенную точность в пределах поворота ротора на угол +60°.

На фиг. 1 показана электрическая схема соединения обмоток линейного вращающегося трансформатора (ЛВТ); на фиг. 2, а - синусоидальный закон распределения плотности витков; на фиг. 2, б - прямоугольный закон распределения плотности витков; на фиг. 2, в - результирующее распределение линейной плотности проводников по расточке при сложении синусоидального и прямоугольного законов распределения плотности витков; на фиг. 3 - на развертке взаимное расположение площади, через которую проходит в воздушном зазоре магнитный поток дополнительной обмотки статора и одной из дополнительных обмоток ротора (с учетом скоса пазов ротора).

В описываемом ЛВТ в обмотках Р₁, Р₂ и С₃, С₄ применен синусоидальный закон распределения витков для получения с возможно большей точностью синусоидального (косинусоидального) закона изменения взаимоиндуктивности между обмотками C₁ С₂ и P₁ P₂, С₃ С₄ и P₁ Р₂,С₃ С₄ и Р₃ P₄ (см. фиг. 1). Эффективные числа витков обмоток выбираются таким образом, чтобы получить коэффициент трансформации между обмотками C₁ С₂ и P₁ Р₂, C₃ C₄ и P₁ P₂, равным, приблизительно, 0,5.

Дополнительная обмотка с прямоугольным распределением плотности витков укладывается в пазы вместе с одной из катушек С₁ С₂ основной синусоидально-распределительной обмотки. Конструктивно целесообразно дополнительную обмотку создавать путем соответствующего изменения числа витков в катушке основной обмотки C₁ С₂, лежащей в тех же пазах, что и дополнительная, исходя из условий допустимого коэффициента заполнения паза и других требований технологического характера. В результате сложения синусоидального закона распределения плотности витков (фиг. 2, а) с прямоугольным законом (фиг. 2, б) получается результирующая зависимость (фиг. 2, в).

Аналогичным образом создаются дополнительные обмотки в пазах ротора, но число витков в каждой катушке определяется расчетным путем, исходя из требования получения в этих обмотках, в результате взаимодействия с прямоугольной обмоткой статора, дополнительной компенсационной э.д.с., повторяющей при своем изменении закон изменения систематической ошибки с обратным знаком.

Определение чисел витков прямоугольных волн дополнительных обмоток ротора производится методом подбора из формулы:

где Е_2(α) - значение суммарной дополнительной компенсационной э.д.с. для определенных углов α поворота ротора;

µ₀ - магнитная проницаемость воздуха;

f - частота питающего напряжения;

U₁ - напряжение возбуждения;

- площадь (в воздушном зазоре), охватываемая витками прямоугольной дополнительной обмотки C₁ С₂;

K₃ - коэффициент заполнения магнитопровода;

Z_c - входное сопротивление статорной обмотки (при включении по схеме синусно-косинусного вращающегося трансформатора);

δ′ - приведенный воздушный зазор;

K_тр - коэффициент трансформации;

- число витков дополнительной прямоугольной обмотки С₁ С₂;

- числа витков к-й дополнительной прямоугольной роторной обмотки P₃ P₄;

K_2к - коэффициент, учитывающий какая часть потока, созданного ампер-витками прямоугольной обмотки статора, связана с витками прямоугольной роторной обмотки Р₃ Р₄ при определенном угле α поворота ротора;

n - число прямоугольных волн роторной обмотки Р₃ Р₄.

Числа витков принимаются со знаком плюс (положительная прямоугольная волна) или минус (отрицательная прямоугольная волна) в зависимости от того, увеличивают или уменьшают они витки в основных катушках обмоток. Коэффициент K_2к для определенных угловых положений ротора можно определить как отношение части площади находящейся внутри контура витков (на фиг. 3 заштрихована), ко всей площади.

Линейный вращающийся трансформатор, содержащий статор и ротор с обмотками, плотность витков в которых распределена по синусоидальному закону, отличающийся тем, что, с целью уменьшения систематической погрешности воспроизведения линейной зависимости, в пазах обмотки возбуждения статора размещена дополнительная обмотка с прямоугольным распределением плотности витков, а в пазах выходной обмотки ротора расположено несколько дополнительных обмоток также с прямоугольным распределением плотности витков, причем оси основных и дополнительных обмоток как ротора, так и статора совпадают друг с другом.