磁阻式旋转变压器的谐波分析与优化设计

发布时间：2019-11-03 07:14

【摘要】：在伺服控制系统中，为获得精确的角度位置信息需要对转子进行实时检测，磁阻式旋转变压器作为位置传感器具有结构简单、加工方便、可靠性好、抗干扰等优点，在国防、汽车、工业等领域应用极其广泛，有着很好的发展前景。 转子凸极径向磁路磁阻式旋转变压器无机械接触，加工简单、使用安全，但其绕组结构和转子凸极设计会导致气隙磁导中高次谐波含量较大，比相同尺寸的绕线式旋转变压器的精度低，本文针对转子凸极径向磁路磁阻式旋转变压器存在的精度问题，对结构进行优化设计，通过谐波分析的方法对输出精度进行研究。 首先，对传统的转子凸极径向磁路磁阻式旋转变压器的结构和工作原理进行了阐述，并对信号绕组呈正弦分布形式的磁阻式旋转变压器进行结构特点与工作原理的研究，详细分析了绕组设计方法和齿数选择对信号输出的影响，，通过解析法验证采用正弦绕组能够实现消除高次谐波的目的。 其次，通过电磁场仿真的方法，对常用的采用等匝绕组的磁阻式旋转变压器进行结构优化，分析不同的结构参数对输出电压大小和谐波含量的的影响，得出结构优化设计的一般规律。并对该种结构旋转变压器的输出精度进行实验探究。 再次，通过仿真对采用正弦信号绕组和等匝信号绕组两种结构的磁阻式旋转变压器的输出波形进行对比分析，并通过对比优化后的两种结构旋变的输出精度，验证了采用正弦信号绕组能够极大程度提高精度。研究了采用正弦信号绕组的磁阻式旋转变压器的定转子极槽配合关系，以及信号绕组的绕制方向对旋转变压器极对数的影响。搭建实验平台并测试样机，对测试结果进行研究和分析。 最后提出了一种新型的双通道粗精耦合径向磁路磁阻式旋转变压器，阐述了该种结构旋转变压器的结构、工作原理和优点。对该种结构的旋转变压器进行了解耦效果及可行性分析，针对粗机输出波形的精度问题，通过有限元仿真的方法研究精机极对数、转子系数比和叠加角度等因素对输出波形的的影响，优化输出波形，达到输出精度要求。实现了该种结构旋转变压器既能提供绝对位置信息又能提高输出精度的目的。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TM383.2

【参考文献】

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本文编号：2554970