本實用新型屬于檢測技術(shù)領域，涉及一種變壓器和旋轉(zhuǎn)體，尤其是旋轉(zhuǎn)變壓器和旋轉(zhuǎn)體。

背景技術(shù)：

電動汽車、工業(yè)自動化、機器人、紡織機械和航空航天等行業(yè)均離不開旋轉(zhuǎn)電機的高性能控制，因而需要電機旋轉(zhuǎn)角度傳感器，并且經(jīng)常要求將其應用在高溫環(huán)境下。

當前，光電式角度編碼器因可以容易地實現(xiàn)電機旋轉(zhuǎn)角度的檢測而得到了廣泛應用，但這種光電式角度編碼器含有光電元器件和半導體器件，因而無法應用在高溫環(huán)境中。

旋轉(zhuǎn)變壓器是一種可以實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)角度檢測的傳感器，由于其不使用光電轉(zhuǎn)換器件，因而可以在較高溫度的環(huán)境中使用?，F(xiàn)有的旋轉(zhuǎn)變壓器，尤其是電感式旋轉(zhuǎn)變壓器中，相近的定子齒上的繞組之間存在磁耦合現(xiàn)象，繞組中的位置信號容易受到其他繞組的磁耦合的影響，容易造成信號失真，影響位置檢測的精度。當前，對該干擾的解決方案是被動性的，即在該干擾產(chǎn)生后，在其后續(xù)連接的信號處理電路中進行去耦合處理和/或從算法上進行去耦合計算來抑制該磁耦合的影響，但是這些方法都會產(chǎn)生信號的延遲，不利于檢測系統(tǒng)的快速響應性能，同時也大大增加了系統(tǒng)的復雜性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種旋轉(zhuǎn)變壓器，以主動避免磁耦合干擾，優(yōu)化旋轉(zhuǎn)變壓器的精度和快速響應性能，簡化旋轉(zhuǎn)變壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

為了達到上述目的，本實用新型的解決方案是：

一種旋轉(zhuǎn)變壓器，包括定子和轉(zhuǎn)子，所述定子具有定子檢測齒，所述轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子凸極；所述旋轉(zhuǎn)變壓器還包括線圈，每個所述線圈繞在所述定子檢測齒上；所述定子還包括定子解耦齒，以減小或消除繞有線圈的不同的定子檢測齒之間的磁通干擾。

所述定子解耦齒的材料與所述定子檢測齒和定子本體的材料一致；優(yōu)選地，所述材料為導磁材料。

定子檢測齒數(shù)為4*K，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N；其中，K和N均為正整數(shù)，并且N/K不等于偶數(shù)，并且當K等于3*R且R為正整數(shù)時，N不等于2*R的正整數(shù)倍。

每個所述定子檢測齒上最多繞1個所述線圈；所述旋轉(zhuǎn)變壓器共包括四組定子線圈；每組定子線圈包括至少一個線圈；每個線圈的電感隨所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化；四組定子線圈組成具有四個接點的電路，由四個接點引出四根引出線；所述四根引出線中，兩根引出線為勵磁線，另外兩根引出線為信號線。

每個所述線圈在所在定子檢測齒上的相對位置相同；每個所述線圈的匝數(shù)相同，每個所述線圈的電感的直流分量相等，每個所述線圈的電感的幅值相等；每組所述定子線圈中的線圈分布相同。

所述定子檢測齒數(shù)為4，所述定子解耦齒數(shù)為4，所述轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于偶數(shù)；優(yōu)選地，所述定子檢測齒數(shù)為4，所述定子解耦齒數(shù)為4，所述轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為3。

或者，所述定子檢測齒數(shù)為8，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，所述轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于4的整數(shù)倍。優(yōu)選地，所述定子檢測齒數(shù)為8，所述定子解耦齒數(shù)為8，所述轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為10。

或者，所述定子檢測齒數(shù)為12，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，所述轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于2的整數(shù)倍。

或者，所述定子檢測齒數(shù)為16，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，所述轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于8的整數(shù)倍。

或者，所述定子檢測齒數(shù)為20，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，所述轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于10的整數(shù)倍。

或者，所述定子檢測齒數(shù)為24，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，所述轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于4的整數(shù)倍。

或者，所述定子檢測齒數(shù)為28，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，所述轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于14的整數(shù)倍。

或者，所述定子檢測齒數(shù)為32，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，所述轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于16的整數(shù)倍。

設置所述轉(zhuǎn)子凸極的形狀，以使得每個所述線圈的電感隨著所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化成正弦波式變化；或者，設置所述轉(zhuǎn)子凸極的形狀，以使得每個所述線圈的電感隨著所述轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化成三角波式變化。

所述旋轉(zhuǎn)變壓器具有定子機殼、端蓋、軸承和轉(zhuǎn)軸；所述定子包括定子鐵心，所述定子鐵心安裝在所述定子機殼上；所述轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心，所述轉(zhuǎn)子鐵心安裝在所述轉(zhuǎn)軸上，與整個所述轉(zhuǎn)子共同旋轉(zhuǎn)。

所述轉(zhuǎn)子布置在所述定子的內(nèi)部；或者，所述轉(zhuǎn)子布置在所述定子的外部。

一種具有上述旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)體，所述旋轉(zhuǎn)體包括旋轉(zhuǎn)體本體和所述旋轉(zhuǎn)變壓器；所述旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)角度與所述旋轉(zhuǎn)體本體的旋轉(zhuǎn)角度成規(guī)則的關(guān)系，以由所述旋轉(zhuǎn)變壓器檢測所述旋轉(zhuǎn)體的旋轉(zhuǎn)角度。

所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子鐵心安裝在所述旋轉(zhuǎn)體本體的轉(zhuǎn)軸上，與所述旋轉(zhuǎn)體本體同步轉(zhuǎn)動且形成一體式結(jié)構(gòu)，以檢測所述旋轉(zhuǎn)體本體的旋轉(zhuǎn)角度；所述旋轉(zhuǎn)變壓器的定子安裝在與所述旋轉(zhuǎn)體本體共用的機殼上。

或者，所述旋轉(zhuǎn)變壓器固定在所述旋轉(zhuǎn)體本體的端部；所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)軸與所述旋轉(zhuǎn)體本體的轉(zhuǎn)軸連接以使得所述旋轉(zhuǎn)變壓器和所述旋轉(zhuǎn)體本體同軸轉(zhuǎn)動；優(yōu)選地，所述旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)軸與所述旋轉(zhuǎn)體本體的轉(zhuǎn)軸通過聯(lián)軸節(jié)連接。

上述旋轉(zhuǎn)體本體為電動機。

由于采用上述方案，本實用新型的有益效果是：本實用新型旋轉(zhuǎn)變壓器和具有這種旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)體提出了一種主動避免磁耦合干擾的方式，大大優(yōu)化了旋轉(zhuǎn)變壓器的精度，同時提高了其快速響應性能，簡化了旋轉(zhuǎn)變壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1為一不帶定子解耦齒的旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖；

圖2為圖1中旋轉(zhuǎn)變壓器的磁通分布示意圖；

圖3為本實用新型第一實施例中旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖；

圖4為本實用新型第一實施例中旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本實用新型第一實施例中橋式電路的電路圖；

圖6為本實用新型第一實施例中旋轉(zhuǎn)變壓器的磁通分布示意圖；

圖7為本實用新型第二實施例中旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖；

圖8為本實用新型第三實施例中旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本實用新型第四實施例中旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖中：11-18、定子檢測齒；21-28、線圈；101-108：線圈；1101-1108、定子檢測齒；2、定子；3、轉(zhuǎn)子；4、轉(zhuǎn)軸；5、軸承；6、定子機殼；701～702、端蓋；801～804、引出線；9、定子解耦齒；2101-2104、定子檢測齒；301、旋轉(zhuǎn)變壓器與電動機共用的機殼；302、旋轉(zhuǎn)變壓器的定子；303、電動機的定子；304、旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子鐵心；305、電動機的轉(zhuǎn)子鐵心；306、轉(zhuǎn)軸；3071～3072、端蓋；308、軸承；3091～3094、旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線；3010、電動機的引線；3011、旋轉(zhuǎn)變壓器線圈；3012、電動機線圈；401、旋轉(zhuǎn)變壓器；402、電動機；403、電動機轉(zhuǎn)軸；404、旋轉(zhuǎn)變壓器引出線；405、電動機引線；406、螺釘。

具體實施方式

以下結(jié)合附圖所示實施例對本實用新型作進一步的說明。

通常，旋轉(zhuǎn)變壓器中通過信號處理電路來抑制磁耦合現(xiàn)象帶來的信號干擾，盡量提高旋轉(zhuǎn)變壓器檢測結(jié)果的準確性。圖1所示為一旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖。該旋轉(zhuǎn)變壓器中設有8個定子檢測齒(圖1中附圖標記11-18所示)，每個定子檢測齒上設置有一個線圈，各線圈相同。

當該旋轉(zhuǎn)變壓器工作時，各線圈的電感隨旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化，通過信號處理電路可檢測出旋轉(zhuǎn)角度。但是，由于各線圈中有電流通過，各線圈的電流在各自纏繞的定子檢測齒上產(chǎn)生磁通，并通過相鄰的定子檢測齒形成閉合回路。根據(jù)磁路原理，磁通的大部分經(jīng)過相鄰的定子檢測齒形成閉合回路。為了說明簡單，忽略流入相鄰線圈以外的磁通及漏感，則各線圈電流產(chǎn)生的磁通在定子檢測齒中的路徑如圖2所示。令Φ1是由線圈21中電流產(chǎn)生的磁通，Φ2是由線圈22中電流產(chǎn)生的磁通，……，Φ8是由線圈28中電流產(chǎn)生的磁通。由此可以看出，線圈21中電流產(chǎn)生的磁通Φ1交鏈相鄰線圈22和線圈28形成閉合回路，線圈22中電流產(chǎn)生的磁通Φ2交鏈相鄰線圈23和線圈21形成閉合回路，……，線圈28中電流產(chǎn)生的磁通Φ8交鏈相鄰線圈21和線圈27形成閉合回路。

令Ψ1為線圈21的總磁鏈，Ψ2為線圈22的總磁鏈，……，Ψ8為線圈28的總磁鏈，各線圈的總磁鏈可表示為：

Ψ1＝L100*i1+M12*i2+M18*i8

Ψ2＝L200*i2+M23*i3+M12*i1

……

Ψ8＝L800*i8+M18*i1+M78*i7

其中：M12為線圈21與線圈22間的互感，M23為線圈22與線圈23間的互感，……，M18為線圈21與線圈28間的互感；

i1、i2、……、i8分別為線圈21、線圈22、……、線圈28的電流；

L100、L200、……、L800分別為線圈21、線圈22、……、線圈28的電感。

從而，可以求得各線圈的電壓(V1、V2、……、V8分別為線圈21、線圈22、……、線圈28的電壓)為：

V1＝dΨ1/dt

＝L100*di1/dt+d(M12*i2+M18*i8)/dt

＝L100*di1/dt+ε1

V2＝dΨ2/dt

＝L200*di2/dt+d(M23*i3+M12*i1)/dt

＝L200*di2/dt+ε2

……

V8＝dΨ8/dt

＝L800*di8/dt+d(M18*i1+M78*i7)/dt

＝L800*di8/dt+ε8

其中：

ε1＝d(M12*i2+M18*i8)/dt

ε2＝d(M23*i3+M12*i1)/dt

……

ε8＝d(M18*i1+M78*i7)/dt

其中，ε1、ε2、……、ε8分別代表線圈21、線圈22、……、線圈28中信號電壓中的磁耦合影響成分；t表示時間。

由以上各線圈的信號電壓可以看出，信號電壓不僅與本線圈的電感和電流有關(guān)，還受到相鄰線圈的互感和相鄰線圈的電流產(chǎn)生的磁耦合作用的影響。若要保證檢測精度，就要在信號處理電路中對ε1、ε2、……、ε8部分進行補償處理，因此系統(tǒng)會變得復雜，成本會提高。為了實現(xiàn)低成本，通常忽略ε1、ε2、……、ε8的影響，而這種方式大大降低了精度，所以這種旋轉(zhuǎn)變壓器一般只適用于精度要求不高的用途。

本實用新型提出了一種能夠有效解決上述問題的旋轉(zhuǎn)變壓器。該旋轉(zhuǎn)變壓器包括定子和轉(zhuǎn)子，定子具有定子檢測齒和定子解耦齒，轉(zhuǎn)子具有轉(zhuǎn)子凸極。該旋轉(zhuǎn)變壓器還包括線圈，每個線圈繞在定子檢測齒上。在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒。定子解耦齒的長度最長不能抵達接觸轉(zhuǎn)子的位置。定子解耦齒的形狀可以與定子檢測齒的形狀相同，也可以不同。定子解耦齒的設置，尤其是其數(shù)量、位置和形狀的選擇，盡可能地減小或消除繞有線圈的不同的定子檢測齒之間的磁通干擾。

定子解耦齒的材料與定子檢測齒和定子本體的材料一致，均為導磁材料。優(yōu)選地，定子檢測齒數(shù)為4*K，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N；其中，K和N均為正整數(shù)，并且N/K不等于偶數(shù)，并且當K等于3*R且R為正整數(shù)時，N不等于2*R的正整數(shù)倍。每個線圈在所在定子檢測齒上的相對位置相同；每個線圈的匝數(shù)相同，每個線圈的電感的直流分量相等，每個線圈的電感的幅值相等；每個定子線圈中的線圈分布相同。

因此，在本實用新型旋轉(zhuǎn)變壓器中，可選擇設置定子檢測齒數(shù)為4，定子解耦齒數(shù)為4，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于偶數(shù)；尤其可選擇設置定子檢測齒數(shù)為4，定子解耦齒數(shù)為4，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為3；可選擇設置定子檢測齒數(shù)為8，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于4的整數(shù)倍；尤其可選擇設置定子檢測齒數(shù)為8，定子解耦齒數(shù)為8，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為10；可選擇設置定子檢測齒數(shù)為12，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于2的整數(shù)倍；可選擇設置定子檢測齒數(shù)為16，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于8的整數(shù)倍；可選擇設置定子檢測齒數(shù)為20，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于10的整數(shù)倍；可選擇設置定子檢測齒數(shù)為24，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于4的整數(shù)倍；可選擇定子檢測齒數(shù)為28，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于14的整數(shù)倍；可選擇設置定子檢測齒數(shù)為32，在每個繞有線圈的定子檢測齒的兩側(cè)均設置至少一個所述定子解耦齒，轉(zhuǎn)子凸極數(shù)為N，并且N不等于16的整數(shù)倍。

第一實施例：

第一實施例中，K取值為2，N取值為10，從而該旋轉(zhuǎn)變壓器具有8個定子檢測齒、8個定子解耦齒和10個轉(zhuǎn)子凸極。圖3所示為本實施例中該旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖。圖3中附圖標記9表示定子解耦齒，附圖標記1101-1108分別表示8個定子檢測齒。每兩個定子檢測齒之間設置有一個定子解耦齒，從而定子檢測齒和定子解耦齒交替分布。8個定子解耦齒的材料與定子檢測齒和定子本體相同，均為導磁材料。本實施例中，每個定子解耦齒布置在相鄰的定子檢測齒之間的正中央位置處。定子解耦齒最長不能抵達接觸轉(zhuǎn)子的位置。

定子包括定子鐵心，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心。定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心均采用硅鋼片沖壓形成。本實施例中，8個定子檢測齒沿定子鐵心均勻分布；10個轉(zhuǎn)子凸極沿轉(zhuǎn)子鐵心的圓周在其外圓上均勻分布，8個定子解耦齒設置在定子檢測齒之間沿定子鐵心均勻分布。

圖4所示為整個該旋轉(zhuǎn)變壓器的結(jié)構(gòu)示意圖。該旋轉(zhuǎn)變壓器包括定子2、轉(zhuǎn)子3、轉(zhuǎn)軸4、軸承5、定子機殼6、兩側(cè)的端蓋701和702、軸承室、四根引出線801、802、803、804。轉(zhuǎn)子鐵心固定在轉(zhuǎn)軸4上，能夠與轉(zhuǎn)軸4一同旋轉(zhuǎn)。軸承5安裝在轉(zhuǎn)軸4上，軸承5支撐轉(zhuǎn)子3平滑順暢地轉(zhuǎn)動。定子鐵心安裝固定在定子機殼6內(nèi)。軸承室設置在旋轉(zhuǎn)變壓器的兩側(cè)端蓋701和702上，軸承5的外圈安裝在兩個端蓋701和702的軸承室內(nèi)，保證轉(zhuǎn)軸4的中心線與定子2的內(nèi)圓中心線一致。在四根引出線801、802、803、804中，引出線801和802為勵磁線，引出線803和804為信號線。

每個定子檢測齒上有絕緣繞線骨架(圖3中未示出)。每個定子檢測齒上繞有1個線圈，8個定子檢測齒上共有8個線圈沿圓周分布，8個定子檢測齒沿圓周順時針分布依次為1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108。各線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化。本實施例中，通過電磁仿真選擇轉(zhuǎn)子凸極的形狀，使得線圈的電感的變化部分隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度呈正弦變化。

本實施例中，定子線圈共分為4組。每組定子線圈包括2個線圈；每個線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化。每組定子線圈中各線圈的電感的相位相等；四組定子線圈中，各組定子線圈的合成電感的相位依次相差90度。四組定子線圈組成橋式電路，圖5所示為該橋式電路的電路圖。圖5中，橋式電路的橋臂X_AC由定子檢測齒1101、1105上的線圈構(gòu)成，橋臂X_AD由定子檢測齒1102、1106上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BC由定子檢測齒1103、1107上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BD由定子檢測齒1104、1108上的線圈構(gòu)成。同一橋臂中的電感的基波相位相等，橋式電路的4個連接節(jié)點A、B、C、D分別用4根引線引出作為旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線801、802、803和804，其中引出線801和802為勵磁線，引出線803和804為信號線。

該旋轉(zhuǎn)變壓器工作時各線圈有電流通過并在各線圈中產(chǎn)生磁通。根據(jù)磁路原理，磁通分布主要經(jīng)過該線圈與相鄰解耦齒形成閉合磁路，其示意圖如圖6所示。定子檢測齒1101-1108上的線圈分別為101、102、103、104、105、106、107、108。由于上述定子檢測齒和線圈的分布有規(guī)律，按照順時針依次標記，因此在圖6中未一一標出，僅給出兩個示例。

令Ψ101為線圈101的總磁鏈、Ψ102為線圈102的總磁鏈、……、Ψ108為線圈108的總磁鏈，則各線圈的總磁鏈可表示為

Ψ101＝L101*i101

Ψ102＝L102*i102

……

Ψ108＝L108*i108

其中，L101、L102、……、L108分別為線圈101、102、……、108的電感；i101、i102、……、i108分別為線圈101、102、……、108的電流。

各線圈的信號電壓可表示為：

V101＝dΨ101/dt＝L101*di101/dt

V102＝dΨ102/dt＝L102*di102/dt

……

V108＝dΨ108/dt＝L108*di108/dt

其中，V101、V102、……、V108分別為線圈101、102、……、108的電壓；t為時間。

可見各線圈的磁鏈只與本線圈的電感和電流有關(guān)，而與其他線圈的電流無關(guān)，實現(xiàn)了解除線圈之間磁耦合的作用，在各線圈信號電壓中也消除了相鄰線圈的電流的影響，使測試系統(tǒng)處理簡單容易，精度大大提高。

本實施例中，正弦波位置信號產(chǎn)生的原理如下：

令定子檢測齒1101、1102、1103、1104、1105、1106、1107、1108上的線圈的電感分別為L101、L102、L103、L104、L105、L106、L107、L108。由圖3可以看出，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化，各定子齒與轉(zhuǎn)子凸極之間的間隙發(fā)生變化，使得各線圈的電感隨之變化，其變化周期為10。為了闡述方便，忽略電感的高次諧波，各線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₁的變化可以分別表示為：

L101＝L105＝L1+Lm₁*sin(10θm₁) 式(101)

L102＝L106＝L1+Lm₁*sin(10θm₁-90) 式(102)

L103＝L107＝L1+Lm₁*sin(10θm₁-180) 式(103)

L104＝L108＝L1+Lm₁*sin(10θm₁-270) 式(104)

其中，L1為各電感的直流分量；

Lm₁為各電感的基波幅值，

θm₁為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。

由此，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)1周，各線圈的電感的基波變化10次。

參照圖5的橋式電路圖，由定子檢測齒1101、1105上的線圈構(gòu)成的橋臂X_AC的電感L_AC為：

L_AC＝L101+L105＝2L1+2Lm₁*sin(10θm₁) 式(105)

由定子檢測齒1102、1106上的線圈構(gòu)成的橋臂X_AD的電感L_AD為：

L_AD＝L102+L106＝2L1+2Lm₁*sin(10θm₁-90) 式(106)

由定子檢測齒1103、1107上的線圈構(gòu)成的橋臂X_BC的電感L_BC為：

L_BC＝L103+L107＝2L1+2Lm₁*sin(10θm₁-180) 式(107)

由定子檢測齒1104、1108上的線圈構(gòu)成的橋臂X_BD的電感L_BD為：

L_BD＝L104+L108＝2L1+2Lm₁*sin(1θm₁-270) 式(108)

觀察式(101)-式(108)可知，橋式電路的四個橋臂的電感的基波分量是依次相差90度的正弦波，通過電路的簡單計算很容易求出橋式電路的接點C和接點D的輸出電壓是相位差90度的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₁的正弦信號，即能夠得到關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₁分別成正弦變化和余弦變化的電壓信號，此即為現(xiàn)有技術(shù)中求取轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度所需的基礎信號，因此將這些基礎信號傳送給后續(xù)連接的信號處理電路或者經(jīng)過簡單計算即可得到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₁。

由于設置了定子解耦齒，因此實際測得電壓值與上述各式中理論上計算的電感值所對應的電壓值更為接近，從而使得最終檢測到的旋轉(zhuǎn)角度的精度大大提高。

第二實施例：

第二實施例中，K取值為1，N取值為3，從而該旋轉(zhuǎn)變壓器具有4個定子檢測齒、4個定子解耦齒和3個轉(zhuǎn)子凸極。圖7所示為本實施例中該旋轉(zhuǎn)變壓器的定轉(zhuǎn)子的截面示意圖。定子包括定子鐵心，轉(zhuǎn)子包括轉(zhuǎn)子鐵心。定子鐵心和轉(zhuǎn)子鐵心均采用硅鋼片沖壓形成。本實施例中，4個定子檢測齒沿定子鐵心均勻分布；3個轉(zhuǎn)子凸極沿轉(zhuǎn)子鐵心的圓周在其外圓上均勻分布，4個定子解耦齒設置在定子檢測齒之間沿定子鐵心均勻分布。每個定子解耦齒布置在相鄰的兩個定子檢測齒之間正中央的位置。

每個定子檢測齒上有絕緣繞線骨架(圖7中未示出)。每個定子檢測齒上繞有1個線圈，4個定子檢測齒上共有4個線圈沿圓周分布，4個定子檢測齒沿圓周順時針分布依次為2101、2102、2103、2104。各線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化。本實施例中，通過電磁仿真選擇轉(zhuǎn)子凸極的形狀，使得線圈的電感的變化部分隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度呈正弦變化。

本實施例中，該旋轉(zhuǎn)變壓器的構(gòu)造在除了上述內(nèi)容以外的部分與第一實施例類似，因此其這些構(gòu)造可以參考第二實施例的圖4。

本實施例中，定子線圈共分為4組。每組定子線圈包括1個線圈；每個線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化而變化。每組定子線圈中各線圈的電感的相位相等；四組定子線圈中，各組定子線圈的合成電感的相位依次相差90度。四組定子線圈組成橋式電路，該橋式電路的電路圖可以參考第二實施例中的圖5。但是此時，橋式電路的橋臂X_AC由定子檢測齒2101上的線圈構(gòu)成，橋臂X_AD由定子檢測齒2102上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BC由定子檢測齒2103上的線圈構(gòu)成，橋臂X_BD由定子檢測齒2104上的線圈構(gòu)成。同一橋臂中的電感的基波相位相等，橋式電路的4個連接節(jié)點A、B、C、D分別用4根引線引出作為旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線801、802、803和804，其中引出線801和802為勵磁線，引出線803和804為信號線。

本實施例中，正弦波位置信號產(chǎn)生的原理如下：

令定子檢測齒2101、2102、2103、2104上的線圈的電感分別為L201、L202、L203、L204。由圖5可以看出，隨著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度的變化，各定子檢測齒與轉(zhuǎn)子凸極之間的間隙發(fā)生變化，使得各線圈的電感隨之變化，其變化周期為3。為了闡述方便，忽略電感的高次諧波，各線圈的電感隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₂的變化可以分別表示為

L201＝L2+Lm₂*sin(3θm₂) 式(201)

L202＝L2+Lm₂*sin(3θm₂-90) 式(202)

L203＝L2+Lm₂*sin(3θm₂-180) 式(203)

L204＝L2+Lm₂*sin(3θm₂-270) 式(204)

其中，L2為各電感的直流分量；

Lm₂為各電感的基波幅值，

θm₂為轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度。

由此，轉(zhuǎn)子每旋轉(zhuǎn)1周，各線圈的電感的基波變化3次。

參照圖5的橋式電路圖，由定子檢測齒2101上的線圈構(gòu)成的橋臂X_AC的電感L_AC為：

L_AC＝L201＝L2+Lm₂*sin(3θm₂) 式(205)

由定子檢測齒2102上的線圈構(gòu)成的橋臂X_AD的電感L_AD為：

L_AD＝L202＝L2+Lm₂*sin(3θm₂-90) 式(206)

由定子檢測齒2103上的線圈構(gòu)成的橋臂X_BC的電感L_BC為：

L_BC＝L203＝L2+Lm₂*sin(3θm₂-180) 式(207)

由定子檢測齒2104上的線圈構(gòu)成的橋臂X_BD的電感L_BD為：

L_BD＝L204＝L2+Lm₂*sin(3m₂-270) 式(208)

觀察式(201)-式(208)可知，橋式電路的四個橋臂的電感的基波分量是依次相差90度的正弦波，通過電路的簡單計算很容易求出橋式電路的接點C和接點D的輸出電壓是相位差90度的轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₂的正弦信號，即能夠得到關(guān)于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₂分別成正弦變化和余弦變化的電壓信號，此即為現(xiàn)有技術(shù)中求取轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度所需的基礎信號，因此將這些基礎信號傳送給后續(xù)連接的信號處理電路或者經(jīng)過簡單計算即可得到轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度θm₂。

由于設置了定子解耦齒，因此實際測得的電壓值與上述各式中理論上計算的電感值所對應的電壓值更為接近，從而使得最終檢測到的旋轉(zhuǎn)角度的精度大大提高。

以上實施例中，對轉(zhuǎn)子凸極的形狀的設置均使得線圈的電感的變化部分隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度呈正弦變化，在本實用新型中，也可以設置轉(zhuǎn)子凸極的形狀以使得線圈的電感的變化部分隨轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)角度呈三角波變化。

上述實施例中，轉(zhuǎn)子均布置在定子的內(nèi)部；在本實用新型中，轉(zhuǎn)子也可以布置在定子的外部。

本實用新型中，旋轉(zhuǎn)變壓器尤其為基于電感測量的磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器。

本實用新型還提出了一種具有上述旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)體。該旋轉(zhuǎn)體包括旋轉(zhuǎn)體本體和上述旋轉(zhuǎn)變壓器。其中，旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)動角度與旋轉(zhuǎn)體本體的轉(zhuǎn)動角度成規(guī)則的關(guān)系，因此能夠由旋轉(zhuǎn)變壓器檢測的角度得到旋轉(zhuǎn)體本體的轉(zhuǎn)動角度。

第三實施例：

第三實施例中，旋轉(zhuǎn)體本體為電動機。圖8所示為本實施例中旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖8中，301表示旋轉(zhuǎn)變壓器與電動機共用的機殼，302表示旋轉(zhuǎn)變壓器的定子，旋轉(zhuǎn)變壓器的定子302安裝在與電動機共用的機殼301上；303表示電動機的定子；304表示旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子鐵心，305表示電動機的轉(zhuǎn)子鐵心，旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子鐵心304與電動機的轉(zhuǎn)子鐵心305一同旋轉(zhuǎn)；306表示轉(zhuǎn)軸，旋轉(zhuǎn)變壓器的轉(zhuǎn)子鐵心304安裝在電動機的轉(zhuǎn)軸306上，從而旋轉(zhuǎn)變壓器與電動機同步轉(zhuǎn)動；3071、3072分別表示前后端蓋；308表示軸承，保證轉(zhuǎn)子相對定子順暢轉(zhuǎn)動；3091、3092、3093、3094表示旋轉(zhuǎn)變壓器的引出線，3091和3092為勵磁引線，3093和3094為信號引線；3010表示電動機的引線；3011表示旋轉(zhuǎn)變壓器線圈；3012表示電動機線圈。本實施例中，旋轉(zhuǎn)體為由旋轉(zhuǎn)變壓器與電動機本體構(gòu)成一體的一體式電動機。

第四實施例：

第四實施例中，旋轉(zhuǎn)體本體為電動機。圖9所示為本實施例中旋轉(zhuǎn)體的結(jié)構(gòu)示意圖。圖9中，401表示旋轉(zhuǎn)變壓器，402表示電動機，403表示電動機轉(zhuǎn)軸，404表示旋轉(zhuǎn)變壓器引出線，405表示電動機引線，406為螺釘。本實施例中，旋轉(zhuǎn)變壓器401安裝在電動機本體402的端部，電動機轉(zhuǎn)軸403與旋轉(zhuǎn)變壓器轉(zhuǎn)軸用聯(lián)軸節(jié)連接同步旋轉(zhuǎn)(圖9中未示出)。由此可見，本實施例中，旋轉(zhuǎn)體為旋轉(zhuǎn)變壓器與電動機本體構(gòu)成的分體式結(jié)構(gòu)。

本實用新型旋轉(zhuǎn)變壓器和具有這種旋轉(zhuǎn)變壓器的旋轉(zhuǎn)體提出了一種主動避免磁耦合干擾的方式，大大優(yōu)化了旋轉(zhuǎn)變壓器的精度，同時提高了其快速響應性能；此外，這種主動避免磁耦合干擾的方式使得后續(xù)連接的信號處理電路能夠得以簡化，進而簡化了旋轉(zhuǎn)變壓器的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。

上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領域的普通技術(shù)人員能理解和應用本實用新型。熟悉本領域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本實用新型不限于這里的實施例，本領域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型的揭示，不脫離本實用新型范疇所做出的改進和修改都應該在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。