Вращающийся трансформатор

 

Изобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании вращающихся трансформаторов (ВТ), фазовращателей и других информационных электрических магаин. Целью изобретения является повышение точности путем устранения высшей гармоники порядка К взаимоиндукции гармоник. ВТ содержит один магнитопровод ротора или статора с и зубцами, на которых расположе-i на синусоидальная обмотка барабанного -типа с парами полюсов. Числа витков синусоидальной обмотки удовZ летворяют условиям 5Z W .cos О , г ,i W;sin Kc(j о, где i - номер па- Ui за, К z ntp, п 1,2,3,...,2 - число зубцов второго магнитопровода. Для случая, при котором вращающийся трансформатор на втором магнитопроводе имеет обмотку типа зубец-полюс, числа витков синусоидальной обмотки первого магнитопровода удовлетворяют тем же условиям при К 3р. Для случая, при котором вращающийся трансформатор имеет второй магнитопровод с числом зубцов Zj, несущий синусоидальную обмотку, числа витков синусоидальной обмотки первого магнитопровода удовлетворяют тем же условиям при К р. 1 ил. S (Л

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕа1УблИН (д) 4 Н 02 К 24/00 ф Еf Q ct) ;-.;.

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСНОМ,Ф СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОбРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ (21) 40511 67/24-07 (22) 08. 04. 86 (46) 07.05.88.Бюл. Р 17 (72) А.И.Милюков и Б.П.Леонов (53) 621.314.214.2 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

У 418939, кл. Н 02 К 24/00, 1972.

Авторское свидетельство СССР

11 1012397, кл, Н 02 К 24/00, 1983. (54) ВРАЩАЮЩИЙСЯ ТРАНСФОРМАТОР (57) Изобретение относится к электрическим машинам автоматических систем и вычислительной техники и может быть использовано при создании вращающихся трансформаторов (ВТ), фазовращателей и других информационных электрических машин. Белью изобретения является повышение точности путем устранения высшей гармоники порядка К взаимоиндукции гармоник ° ВТ содержит один магнитопровод ротора или статора с х зубцами, на которых расположе-, (ÄÄSUÄÄ 1394346 А1 на синусоидальная обмотка барабанного типа с ф парами полюсов. Числа витков синусоидальной обмотки удов2 летворяют условиям . 9,.cos К ; 0

1 = 4

t .Е w,-sin К Ы; = О, где i — номер па1

1 1 за, К = х п+р, и 1,2,3,...,й число зубцов второго магнитопровода.

Для случая, при котором вращающийся трансформатор на втором магнитопроводе имеет обмотку типа зубец-полюс, числа витков синусоидальной обмотки первого магнитопровода удовлетворяют тем же условиям при К Зр. Для случая, при котором вращающийся трансформатор имеет второй магнито- 1 провод с числом зубцов z< несущий синусоидальную обмотку, числа витков синусоидальной обмотки первого магнитопровода удовлетворяют тем же условиям при К z — р. 1 ил.

1394346

Изобретение относится к электротехнике и может быть использовано при создайии высокоточных информационных электрических микромашин типа вращающиеся трансформаторы (ВТ), Цель изобретения — повышение точности ВТ путем устранения высшей гармоники порядка К взаимоиндукции обмоток статора и ротора. 10

На чертеже представлена принципиальная схема взаимного расположения элементов предлагаемого трансформатора.

ВТ содержит магнитопровод статора 1 с числом пазов в и магнитопро.вод ротора 2 с числом пазов z .

На магнитопроводах расположены обмотки 3 и 4, имеющие р пар полюсов.

На каждом магнитопроводе может рас- 20 полагаться по две одинаковые квадратурные обмотки. Одна из этих обмоток (например, обмотка статора 3) выполнена синусоидальной, т.е. число витков в секциях, охватывающих i-й зубец 25 магнитопровода определяется по выражению

v; = v cos pd;

30 где i - номер зубца (1,2,3...,z); м — максимальное число проводников в секции; р — число пар полюсов обмотки;

d;" угловое расположение оси

i-ro зубца.

При расчете распределения чисел витков в секциях получаются дробные значения w " . Для выполнения об1 мотки в известных ВТ расчетные зна- 40 чения округляются до ближайшего цело- . го числа.

В результате этого в намагничивающей силе (НС ) обмотки появляется полный спектр высших гармоник.

Обмотка 4, расположенная на другом магнитопроводе (например, на роторе) может быть любого типа: зубецполюс, синусоидальная и пр.

НС этой обмотки, помимо гармоники Р, содержит высшую гармонику К, 50 которая обусловлена дискретностью распределения витков в пазах магнитопровода и которая в сравнении с другими высшими гармониками имеет

55 максимальную амплитуду.

В известных ВТ взаимодействие

К-х гармоник НС первичных и вторичных обмоток (3 н 4) приводит к снигде F()() — распределение НС вдоль воздушного зазора;

К z n + р, и 1,2,3...;

z — число зубцов второго магни-! топровода (ротора ).

Так как витки обмотки соединены последовательно и по ним протекает ток I, распределение НС пропорционально закону распределения витков на зубцах магнитопровода. Функция

F(af) может быть представлена в виде ступенчатой кривой. Значение этой функции против i-ro зубца магнитопровода равно (2) Р;(И) I w

Подставив (21 в равенство (1) и выполнив некоторые преобразования, получают

Р с(.+—

2)(2 " 1

1F(d)cosKddS - IX 1 w;cosKddsl

)= 1

ll

К7 i 1

I sin--z — v cosKd. О

У

К

1-s ())

1%

$F(S)sioKddS» " w, в(пК.1аио 1=1

It

Ы

К7(Isin — — 5 г 5

Зй

К to 1. v. з п КЫ., О

Опуская постоянные множители, эти равенства, можно записать в виде

v cos Ко{ О

fit

v > sin К ()(О.

i=1 (3) жению точности синусной зависимости выходного сигнала от угла поворота статора.

Физическая основа повышения точности ВТ заключается в следующем.

Кривая. распределения НС вдоль воздушного зазора для синусоидальной обмотки не содержит гармоники порядка К при следующих условиях:

2))

) F(d)cos КИ dd О;

1)7 (1)

) F (ot ) s in K t)(d tKt О. о

1394346

Следовательно, выполнение равенства (3) приводит к тому, что обмотка не взаимодействует с гармоникой порядка К НС другой обмотки, расположенной на втором магнитопроводе.

Выполнение равенства (3) производится путем округления расчетных чисел в и тк ов б оль шин с тв а с ек ций до ближайшего целого числа и округления в противоположную сторону у четного числа оставшихся секций; При этом не требуется подключения дополнительных сопротивлений.

Предлагаемый ВТ дает возможность повысить точность воспроизведения синусной зависимости выходного сигнала от угла поворота ротора за счет устранения взаимоиндукции между первичной и вторичной обмотками по од- 20 ной из высших пространственных гармоник НС статора и ротора. Если одна из обмоток (например, обмотка возбуждения) выполнена по типу зубецполюс, то число зубцов ее магнитопро- 25 вода равно 2р и она содержит помимо основной P-й гармоники HC также гармоники порядка ЗР,5Р,7Р и т.д.

Известно, что амплитуды гармоник убывают пропорционально квадрату но- З0 мера гармоники, поэтому обмотка зубец-полюс имеет следующие амплитуды высших гармоник:

1 у . Fе

3 (3P)> !ой (5P) 1 у, ф

7 (7P) ъР

40 где Fе — амплитуда P é гармоники НС.

Следовательно, наибольшую амплитуду имеет гармоника порядка ÇP и ее влияние на точность многополюсного

ВТ максимально. 45

Поэтому при наличии обмотки возбуждения типа зубец-полюс предлагаемый ВТ с целью устранения влияния гармоники НС порядка,ЗР имеет(выходную синусоидальную обмотку, распреде- 5р ления чисел витков которой удовлетворяет соотношению

w cos 3P о(; 0 ")

1= 1

С э -и ЗР о1; = 0

t=!

Выполнение этих равенств обеспечивает устранение в НС выходной обмотки гармоники порядка Зр, а следовательно исключает влияние гармоники этого порядка обмотки зубец-полюс на точность ВТ.

Если ВТ имеет синусоидальные обмотки на статоре, имеющем z зубцов, и на роторе, имеющем z z зубцов, то наибольшее влияние на снижение точности ВТ оказывает гармоника НС статора, имеющая порядок z< — р, и гармоника НС ротора, имеющая порядок г, — р, где 2, z — числа пазов магнитопроводов ротора и статора. Поэтому числа витков секций обмотки статора такого ВТ должны удовлетворять условияю

Z1

w соз (2 p) с ° о 0

1=1 1

Z т!

w, sin(z — р) о(О, а числа витков секций обмотки ротора должны удовлетворять условию

Z Q

cos (z - p)d; 0;

1 1 1

22 сw п (z1 Р)Ы1 0 °

1=!

Формула изобретения

Вращающийся трансформатор, содержащий магнитопроводы статора и ротора, один из которых выполнен с числом пазов z, в которых расположена синусоидальная обмотка с числом пар полюсов р, число витков которой, охватывающих зубцы магнитопроводов, on" ределено выражением

w,. = w cos pd; где w,. — число витков, охватывающих -й зубец;

w о, — максимальное число витков, охватывающих зубец магнитопровода; — номер зубца (i - 1,2,..., z); — угловое расположение оси

i-ro зубца с округлением расчетных чисел витков до целых значений, о т л и ч а ю— шийся тем, что, с целью повышения точности путем устранения высшей гармоники порядка К, взаимоиндукции обмоток статора и ротора, числа витков, охватывающих зубцы магнитопровода, удовлетворяют соотношениям. 1394346

Составитель В. Комаров

Редактор Н. Бобкова Техред I М.Дидык Корректор А. Обручар

Заказ 2232/52 Тираж 665 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам. изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-полиграфическое предприятие, г. Ужгород, ул. Проектная, 4

5 .С w,cos Кd 0; =1

+w sin Ка(„0, где К z и+р число пазов другого магнитопровода; и 1,2,3... °