磁阻式旋转变压器设计.pdf

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1、与臌DOh10．3969／j．issn．1009-9492．2015．03．012磁阻式旋转变压器设计董卫红(杭州I娃哈哈集团机电研究所，浙江杭州310000)摘要：介绍了可变磁阻旋转变压器的设计方法，从槽极配合选择开始，定子结构设计，转子凸极形状设计，绕组及绕组优选及简化，完成一款旋变的全部设计工作；过程通过ANSYS—Maxwell有限元分析方法进行优化，介绍了优化参数及注意事项。关键词：可变磁阻旋变；槽极配合；凸极设计；绕组设计中图分类号：TM402文献标识码：A文章编号：1009—9492(2015103—00

2、44—04DesignoftheVariableReluctanceResolverDONGWei—hong(HangzhouWAHAHAGroup，Hangzhou310000，China)Abstract：Thispaperintroducedthevariablereluctanceresolver’Sdesignmethod，startfromtherelationshipbetweenthenumbersofstatorslotsandrotorpoles，stator’Sstructuredesign，ro

3、torpole’Sdesign，windingandwindingoptimizing，completedallthedesign；andusetheANSYS—Maxwellanalysismethod，introducedtheoptimizedparametersandattentions．Keywords：variablereluctanceresolver；slotandpolecombination；rotorpoledesign；windingdesign近年来，随着新能源汽车的发展，永磁电机用的选择原则

4、，如公式(1)，因为相对可以获得在电动汽车等场合的应用逐步开展，磁阻式旋比较低的正余弦信号谐波含量。转变压器(简称磁阻式旋变)的应用也越来越Z=+2或者Z=zP+4(1)多。磁阻式旋变是一种提供转子位置信号的传式(1)中感器，它是由定子和转子两部分组成，其励磁卜定子齿数；绕组和正余弦绕组都布置在定子上，转子是由p——转子凸极极数。硅钢片叠压而成的，转子外圆有凸出磁极形(2)当受旋变安装尺寸限制，旋变直径较大状。磁阻式旋变是利用凸极效应，使励磁绕组时，如按式(1)设计，极数较少时，将导致定子和输出绕组之间的互感随转子的位

5、置而变化，槽宽或齿宽变得很大，将不是一个好的设计方从而感应出输出信号绕组的电动势”1。以下分几案，此时，需增大z。所以，设计时可根据需要步提供一种正余弦磁阻式旋转变压器的设计方选取定子齿数z。法，供大家参考。(3)部分旋变考虑绕组能够实现交替(后面1槽极配合绕组设计做说明)，选取以下槽极配合：z=和。选择合适的槽极配合，有利于降低输出信号2定子设计的谐波含量，提高旋变的测试精度。根据安装尺寸需要，确定定子外径，转子选择优先原则如下。内径等。(1)在不受结构限制(即旋变尺寸允许做到定子的尺寸主要是定子内径D⋯齿宽d、槽比

6、较小)的情况下，“近槽极配合”是一个非常实口宽度e和轭宽厂等，如图1所示。收稿日期：2015一O1—21董卫红：磁阻式旋转变压器设计研究与L￡)=cos(_c)r+hsin(pj／2)]y)=sin(j)r+hsin(p_t／2)】Startt：O_Endt：23．1415926／p_式中p——转子的凸极数；卜一角度参数；一凸极最低点尺寸；——正弦系数。凸极形状按圆周P极均布，即在Maxwell中生成转子凸极形状。从图2中可以看出气隙最大值为DIn／2一r，气隙最小值为D．／2一(r+)，并且气隙大图1磁阻式旋变尺寸结

7、构小呈现正弦规律变化。此处假设气隙磁导与气隙(1)按照旋变定子外圆转子内圆Dr(如大小成正比变化，在ANSYS—Maxwell软件中按以图1所示)一般可以根据以下公式(3)大致确定上公式，Y值做出转子凸极形状。此处h为转子定子内圆D一般取整为整数(此处D是指定极的正弦系数。在初步确定旋变尺寸后，可以通子轭部外圆，不包括考虑安装孔等导致的外圆加过参数化h和r值，通过有限元仿真来寻找出一种大)：最优的设计方案。Di-(3)~(2)齿宽d的优化设计：d=(4)齿宽与齿距的比值为0．5时，信号绕组感应电D势的THD值最小。但在

8、实际设计中，公式(4)计算出的齿宽d的值往往偏大，导致槽部尺寸偏小，存在槽满率太高的问题，由于磁阻式旋变定子齿磁密一般只打到mT级，所以实际设计中一般可取一个比较小图2正弦凸极转子图的值。(2)样条曲线凸极(3)轭宽厂一般选择小于等于齿宽d即可。正弦转子凸极是以气隙磁导与气隙大小成正(4)槽口宽度ey一般不小于0．8mm，以方便比