一種大尺寸、雙余度、無接觸多極旋轉(zhuǎn)變壓器的研制
周奇慧，李建好，許興斗，劉永平，劉春志
(中國(guó)電子科技集團(tuán)公司第二十一研究所，上海200233)
0引 言
旋轉(zhuǎn)變壓器是一種電感性精密角度傳感測(cè)量元件，具有精度高、輸出信號(hào)大、抗干擾能力強(qiáng)和環(huán)境適應(yīng)性好等特點(diǎn)。無接觸旋轉(zhuǎn)變壓器利用環(huán)形變壓器，將激磁信號(hào)從定子耦合到轉(zhuǎn)子，取代一般旋轉(zhuǎn)變壓器中電刷和滑環(huán)結(jié)構(gòu)，省略了電刷與滑環(huán)的電接觸和機(jī)械接觸，具有更高的可靠性。
本項(xiàng)目是為某船舶研究所研制的，因系統(tǒng)較龐大，維護(hù)困難，用戶對(duì)本產(chǎn)品的要求是機(jī)械尺寸大、可靠性高、盡量減少維護(hù)次數(shù)。為了滿足系統(tǒng)對(duì)高可靠勝的要求，本項(xiàng)目環(huán)形變壓器和旋轉(zhuǎn)變壓器均采用冗余設(shè)計(jì)，即產(chǎn)品包含兩個(gè)瓦為備份的無接觸多極旋轉(zhuǎn)變壓器，進(jìn)一步提高可靠性。同時(shí)，在項(xiàng)目的設(shè)計(jì)、工藝、試驗(yàn)方面采取了一些特殊的措施，滿足了用戶的需求。
1電磁結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
產(chǎn)品的主要特點(diǎn)有：尺寸大、扁薄型(外形尺寸φ940 mm×195 mm)；純多極(極對(duì)數(shù)為18)；激磁頻率高(2 000 hz)；變壓比低(輸入7 v／輸出2 v)。結(jié)構(gòu)尺寸大、扁薄型，使結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和加工難度增大；電壓低、頻率高，導(dǎo)致磁密低、抗干擾能力差、分布電容等對(duì)電氣精度的影響增大。雖然電氣誤差的要求不是特別高(小于正負(fù)1’)，但是這種結(jié)構(gòu)尺寸、頻率和變壓比還是有相當(dāng)大的難度。
整體結(jié)構(gòu)上采用雙余度設(shè)計(jì)，環(huán)形變壓器部分采用單體雙備份，旋轉(zhuǎn)變壓器部分采用繞組備份。綜合考慮各部分的機(jī)械強(qiáng)度，合理分配各零部件的結(jié)構(gòu)尺寸。整體結(jié)構(gòu)圖如圖l所示。
為了保證電氣精度，定、轉(zhuǎn)子繞組均采用同心式正弦繞組，沖片材料采用冷軋無取向硅鋼片。
為了提高抗干擾能力，合理分配環(huán)形變壓器與旋轉(zhuǎn)變壓器兩級(jí)參數(shù)匹配，盡量提高旋轉(zhuǎn)變壓器部分的激磁電壓以提高其內(nèi)部磁密。
2可靠性設(shè)計(jì)
2 1工藝可靠性的整體設(shè)計(jì)
工藝可靠性設(shè)計(jì)的整體思路為拼裝式工藝，即所有零部件加工好后，分別壓入機(jī)殼、軸套，不再進(jìn)行車削、磨削等機(jī)加ll，避免由此帶來的多余物。
2 2絕緣設(shè)計(jì)
環(huán)形變壓器因尺寸大，無法采用常規(guī)的裹覆絕緣材料或做絕緣骨架等方法絕緣。為了解決絕緣問題，環(huán)形轉(zhuǎn)子用ff4鍍銀銅芯聚四氟乙烯絕緣線直接在環(huán)形轉(zhuǎn)子鐵心上繞制：環(huán)彤定子線圈用ff4鍍銀銅芯聚四氟乙烯絕緣線在工裝上繞制好預(yù)固定后，再塞入環(huán)形定子內(nèi)，環(huán)形定子鐵心齒上開兩個(gè)溝槽，內(nèi)插環(huán)氧板，用以固定支撐環(huán)形定子線圈。如圖2所示。
2 3環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)
為了保證振動(dòng)等機(jī)械應(yīng)力條件f的適應(yīng)性，提高產(chǎn)品絕緣性能，旋轉(zhuǎn)變壓器繞組及環(huán)形變壓器繞組采用浸漆工藝。
為了保證潮濕、霉菌、鹽霧等條件下的適應(yīng)性，定子內(nèi)孔、轉(zhuǎn)子外圓均噴環(huán)氧鐵紅底漆，機(jī)殼、軸套的非配合面噴軍綠漆進(jìn)行防護(hù)。
3試驗(yàn)技術(shù)
轉(zhuǎn)子的重量約100kg，加上轉(zhuǎn)于試驗(yàn)工裝的重量，大大超出光學(xué)分度頭所能承受的****重量(40 kg)，無法采用傳統(tǒng)的方法測(cè)試其電氣性能。因此，試驗(yàn)時(shí)定制專用平臺(tái)、試驗(yàn)工裝，利用一能承重超過100 kg的轉(zhuǎn)臺(tái)以及寬頻帶編碼器，采用相對(duì)測(cè)試法以等效的方法測(cè)試其電氣性能。試驗(yàn)安裝示意圖如3所示。由于該無接觸多極旋轉(zhuǎn)變壓器的電氣誤差要求小于±1’，因此，基準(zhǔn)雙通道旋轉(zhuǎn)變壓器發(fā)送機(jī)的精機(jī)電氣誤差要求小于10”(先在一般的光學(xué)分度頭上校準(zhǔn)基準(zhǔn)旋轉(zhuǎn)變壓器的電氣誤差)。
(1)選定被測(cè)無接觸多極旋轉(zhuǎn)變壓器的某一基準(zhǔn)零位，讀取基準(zhǔn)雙通道旋變發(fā)送機(jī)的編碼角度θ0(為方便計(jì)算，要求-6o≤θ0<6o)，以此角度作為基準(zhǔn)零點(diǎn)角度；
(2)每隔機(jī)械角1.8o左右，讀基準(zhǔn)雙通道旋變發(fā)送機(jī)編碼的角度θ1i被測(cè)無接觸多極旋轉(zhuǎn)變壓器編碼的角度θ2i，一周360o內(nèi)共測(cè)200點(diǎn)；
(3)按以下公式計(jì)算每-點(diǎn)被測(cè)無接觸多極旋轉(zhuǎn)變壓器的電氣誤差：
|
