三余度正余弦旋转变压器的制作方法

1.本实用新型属于旋转变压器技术领域，具体涉及一种三余度正余弦旋转变压器。


背景技术：

2.旋转变压器作为一种轴角传感器，在伺服系统、液压驱动系统和随动系统中得到广泛应用。在航空、航海武器装备液压驱动系统工作时为减少系统故障率，提高其可靠性及安全性，因此多冗余设计是很有必要的措施。目前双余度正余弦旋转变压器较为广泛，但随着对稳定性和可靠性的提升，双余度变压器已无法再满足。针对这一情况，需要提出一种三余度正余弦旋转变压器。但是由于现有双余度正余弦旋转变压器多采用串联形式，若简单增加串联传感器的个数，虽然能够实现三余度的功能，但会存在更多需要解决的问题。例如，串联的传感器共用一根传感器转子轴，会对可靠性产生不利影响。还有，变压器在装配时需要将各传感器调整至电气零位，若串联则会增加装配时零位的调整难度。此外，串联的变压器会增加轴向空间的占用，若径向空间大而轴向空间小，则无法很好的采用此种结构的变压器。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本实用新型提供一种三余度正余弦旋转变压器，通过将传感器并联，实现三余度信号的输出功能，还能够解决串联所存在的问题。
4.本实用新型所采用的技术方案是：一种三余度正余弦旋转变压器，包括设置在壳体、单通道变压器以及电连接器，其特征在于：所述壳体为一个筒状部件，壳体的前端通过轴承在轴心处连接有连轴齿轮，连轴齿轮的轴杆上设有一个主动齿轮；所述单通道传感器有相同的三组，三组单通道传感器的壳体通过支撑架均匀分布在壳体内；所述单通道传感器中转子轴的输入端同轴固定有从动齿轮；所述三组单通道传感器的从动齿轮与主动齿轮啮合，三个从动齿轮绕主动齿轮均匀分布。
5.进一步，所述支撑架为圆形，支撑架上绕中心均匀分布有三个贯通的安装孔，所述三组相同的单通道传感器的前端分别固定在安装孔内，所述转子轴以及固定在转子轴前端的从动齿轮从支撑架的安装孔中伸出。
6.进一步，所述单通道传感器的壳体在靠近前端的外壁上设有一圈下凹的定位槽，定位槽的前侧设有一圈凸起的挡台，挡台的前侧与单通道传感器的壳体前端留有距离，挡台的直径大于支撑架安装孔的孔径，外壳的前端伸入支撑架的安装孔通过挡台限位；单通道传感器的壳体与支撑架之间通过卡装在定位槽内的压板固定连接。
7.进一步，所述压板的板面为耳状部件，板面厚度与定位槽的宽度适配，压板的一侧边为圆弧，该圆弧与定位槽卡装贴合；压板的另一侧边设有垂直伸出板面的定位板，伸出的距离与传感器壳体的挡台厚度一致；压板的板面上设有定位孔，支撑架与压板之间通过穿过定位孔的螺钉连接。
8.进一步，所述单通道传感器通过两个压板与支撑架固定。
9.进一步，所述单通道传感器包括传感器壳体组件和转子组件；
10.所述传感器壳体组件包括传感器壳体、定子组件和环变初级组件；所述传感器壳体为一个中心贯通的圆柱体部件，圆柱内腔中间隔固定有定子组件和环变初级组件；传感器壳体的前端与支撑架固定，传感器壳体的后端固定有后盖；
11.所述转子组件包括转子轴、转子叠层以及环变次级组件；转子叠层和环变次级组件间隔固定在转子轴上，转子轴通过轴承连接在传感器壳体的轴心位置，转子叠层与定子组件的位置对应，环变次级组件和环变初级组件对应；转子轴的前端伸出传感器壳体的前端，所述从动齿轮固定在转子轴的前端。
12.进一步，所述传感器壳体的后盖上设有通孔用于引线通过，后盖对应通孔的位置设有出线护套。
13.本实用新型的有益效果是：由于将三组相同的单通道传感器通过输入端的从动齿轮与转轴齿轮同时啮合，所以当转轴齿轮转动时可同时带动三个单通道传感器工作，进而实现三个单通道传感器的等速等角度同步工作模式，三冗余设计大大提高了产品工作的可靠性和安全性。通过将三个单通道传感器设为并联的结构，解决了原有串联所存在的问题：1、三个单通道传感器不再共用一根转子轴，提升了变压器的可靠性；2、同时在装配时，可对各传感器的电气零位进行单独调整，以此保障三通道输出的一致性；3、并联的结构，减小了变压器的轴向尺寸，使其能够在径向空间大而轴向空间小的地方使用。
附图说明
14.图1是本实用新型的整体结构示意图。
15.图2是图1的轴向剖视图。
16.图3是本实用新型去掉壳体的结构示意图。
17.图4是图3的端面视图。
18.图5是本实用新型中支撑架的结构示意图。
19.图6是本实用新型中压板的结构示意图。
20.图7是本实用新型中单通道传感器的整体结构示意图。
21.图8是图7的a-a剖视图。
22.图9是传感器壳体组件的结构示意图。
23.图10是转子组件的结构示意图。
24.图中：1、端盖，2、壳体，3、电连接器，4、单通道传感器，5、连轴齿轮，5-1、轴杆，5-2、主动齿轮，6、压盖，7、轴承支架，8、前轴承，9、后轴承，10、支撑架，10-1、中心孔，10-2、安装孔，11、螺栓，12、从动齿轮，13、传感器壳体组件，14、传感器壳体，14-1、挡台，14-2、定位槽，15、压板，16、圆弧，17、板面，18、定位板，19、定位孔，20、定子止挡环，21、定子组件，22、环变初级组件，23、后盖，24、出线护套，25、转子轴，26、转子止挡环，27、转子叠层，28、环变次级组件。
具体实施方式
25.为了使本领域的技术人员更好地理解本实用新型的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明。
26.一种三余度正余弦旋转变压器，包括变压器壳体2组件、齿轮传动机构以及三组相同的单通道传感器4。
27.如图1所示，变压器壳体2组件包括端盖1、壳体2和电连接器3。壳体2为筒状部件。壳体2的前端固定端盖1，壳体2的后端与电连接器3通过螺钉进行紧固连接。端盖1的中心设有通孔。
28.如图2和图3所示，壳体2的内腔中设置齿轮传机构以及三组相同的单通道传感器4。
29.如图2所示，齿轮传动机构包括连轴齿轮5、轴承、轴承支架7以及支撑架10。连轴齿轮5的轴杆5-1上设有一个主动齿轮5-2。轴杆5-1的前端从端盖1的通孔伸出，主动齿轮5-2位于壳体2内部。主动齿轮5-2前侧的轴杆5-1通过前轴承8与轴承支架7连接，主动齿轮5-2后侧的轴杆5-1则通过后轴承9与支撑架10连接。轴承支架7通过螺栓11与支撑架10固定连接。轴承支架7与支撑架10之间留有间距。轴承支架7和支撑架10与壳体2固定。在前轴承8的前侧轴杆5-1上设有压盖6，压盖6与轴承支架7固定连接，用于将前轴承8压紧限位。
30.单通道传感器4均包含有转子轴25，转子轴25的前端固定有从动齿轮12。
31.如图3和图4所示，三组相同的单通道传感器4通过支撑架10连接固定。如图5所示，支撑架10为圆形。支撑架10的中心孔10-1用于连接主动齿轮5-2后侧的轴杆5-1。支撑架10上绕中心孔10-1均匀分布有三个贯通的安装孔10-2。三组相同的单通道传感器4的前端分别与支撑架10的安装孔10-2固定连接。转子轴25以及固定在转子轴25前端的从动齿轮12从支撑架10的安装孔10-2中伸出。三个从动齿轮12与联轴齿轮上的主动齿轮5-2同时啮合。三个从动齿轮12绕主动齿轮5-2均匀分布。三组单通道传感器4的引线共同由壳体2后端的电连接器3向外输出电压信号。
32.由于三组单通道传感器4的从动齿轮12与连轴齿轮5上的主动齿轮5-2同时啮合，所以当联轴齿轮转动时，三组并联的单通道传感器4同时开始工作。主动齿轮5-2转动带动三个从动齿轮12转动，从动齿轮12再带动各自固定连接的转子轴25，从而实现并联的三组单通道传感器4同时输出三组相同的电压信号。
33.现对单通道传感器4的结构进行详细说明，具体如下：
34.如图7和图8所示，单通道传感器4包括从动齿轮12、传感器壳体组件13和转子组件。
35.如图9所示，传感器壳体组件13包括传感器壳体2、定子止挡环、定子组件21和环变初级组件22以及后盖23。传感器壳体2为圆柱体。传感器壳体2的圆柱内腔中间隔固定有定子组件21和环变初级组件22。定子组件21和环变初级组件22之间通过定子止挡环间隔。定子组件21与传感器壳体2的前端之间也通过定子止挡环间隔。传感器壳体2的后端固定有后盖23。后盖23上设有通孔用于引线通过。后盖23对应通孔的位置设有出线护套24。
36.如图7和图8所示，为了便于单通道传感器4与支撑架10固定连接，在传感器壳体2靠近前端的外壁上设有一圈下凹的定位槽14-2，定位槽14-2的前侧设有一圈凸起的挡台14-1。挡台14-1的前侧与传感器壳体2的前端留有距离，用于穿过支撑架10的安装孔10-2。挡台14-1的直径大于支撑架10安装孔10-2的孔径。传感器壳体2的前端伸入支撑架10的安装孔10-2，通过挡台14-1限位。传感器壳体2与支撑架10之间通过卡装在定位槽14-2内的压板15固定连接。
37.如图4和图6所示压板15的板面17为耳状部件。板面17厚度与定位槽14-2的宽度适配。压板15的一侧边为圆弧16，该圆弧16与定位槽14-2卡装贴合。压板15的另一侧边设有垂直伸出板面17一定距离的定位板18，定位板18伸出板面17的距离与传感器壳体2的挡台14-1厚度一致。压板15的板面17上设有定位孔。支撑架10与压板15之间通过穿过定位孔的螺钉连接。固定一个单通道传感器4需要用到两个压板15共同将其卡箍固定在支撑架10上。
38.如图10所示，转子组件包括转子轴25、转子止挡环26、转子叠层27以及环变次级组件28。转子组件设置在传感器壳体2的轴心位置。
39.转子叠层27和环变次级组件28间隔固定在转子轴25上。转子轴25穿过定子组件21和环变初级组件22的轴心位置。转子叠层27与定子组件21的位置对应；环变次级组件28和环变初级组件22对应。转子轴25分别通过前后两组轴承与传感器壳体2的前后两端连接。转子轴25的前端伸出传感器壳体2的前端。
40.从动齿轮12固定在转子轴25的前端。
41.单通道传感器4工作时，传感器壳体组件13上的环变初级组件22通以交流电压激励，转子组件上的环变次级组件28与环变初级组件22耦合。此时，环变次级组件28给转子绕组提供激磁电压，当转子转动时，转子绕组与定子绕组耦合，定子绕组输出与转子转角成正弦、余弦函数关系的电压信号。
42.本实用新型是由三个单通道传感器4的从动齿轮12与连轴齿轮5共同啮合形成并联关系。从整体来看，连轴齿轮5的主动齿轮5-2带动三个单通道传感器4同时转动，保证了输出信号的一致性。从个体来看，每一个单通道传感器4是独立完整的结构，并且分别安装在支撑架10对应的位置上，对于各自的工作状态可以进行分别的调整。尤其是对于单通道传感器4的零位能够更容易的调整到位。这样就能够进一步保证三通道输出的一致性。此外，并联的结构，减小了变压器的轴向尺寸，使其能够在径向空间大而轴向空间小的地方使用。

技术特征：
1.一种三余度正余弦旋转变压器，包括设置在壳体、单通道传感器以及电连接器，其特征在于：所述壳体为一个筒状部件，壳体的前端通过轴承在轴心处连接有连轴齿轮，连轴齿轮的轴杆上设有一个主动齿轮；所述单通道传感器有相同的三组，三组单通道传感器的壳体通过支撑架均匀分布在壳体内；所述单通道传感器中转子轴的输入端同轴固定有从动齿轮；所述三组单通道传感器的从动齿轮与主动齿轮啮合，三个从动齿轮绕主动齿轮均匀分布。2.如权利要求1所述的一种三余度正余弦旋转变压器，其特征在于：所述支撑架为圆形，支撑架上绕中心均匀分布有三个贯通的安装孔，所述三组相同的单通道传感器的前端分别固定在安装孔内，所述转子轴以及固定在转子轴前端的从动齿轮从支撑架的安装孔中伸出。3.如权利要求2所述的一种三余度正余弦旋转变压器，其特征在于：所述单通道传感器的壳体在靠近前端的外壁上设有一圈下凹的定位槽，定位槽的前侧设有一圈凸起的挡台，挡台的前侧与单通道传感器的壳体前端留有距离，挡台的直径大于支撑架安装孔的孔径，外壳的前端伸入支撑架的安装孔通过挡台限位；单通道传感器的壳体与支撑架之间通过卡装在定位槽内的压板固定连接。4.如权利要求3所述的一种三余度正余弦旋转变压器，其特征在于：所述压板的板面为耳状部件，板面厚度与定位槽的宽度适配，压板的一侧边为圆弧，该圆弧与定位槽卡装贴合；压板的另一侧边设有垂直伸出板面的定位板，伸出的距离与传感器壳体的挡台厚度一致；压板的板面上设有定位孔，支撑架与压板之间通过穿过定位孔的螺钉连接。5.如权利要求4所述的一种三余度正余弦旋转变压器，其特征在于：所述单通道传感器通过两个压板与支撑架固定。6.如权利要求1所述的一种三余度正余弦旋转变压器，其特征在于：所述单通道传感器包括传感器壳体组件和转子组件；所述传感器壳体组件包括传感器壳体、定子组件和环变初级组件；所述传感器壳体为一个中心贯通的圆柱体部件，圆柱内腔中间隔固定有定子组件和环变初级组件；传感器壳体的前端与支撑架固定，传感器壳体的后端固定有后盖；所述转子组件包括转子轴、转子叠层以及环变次级组件；转子叠层和环变次级组件间隔固定在转子轴上，转子轴通过轴承连接在传感器壳体的轴心位置，转子叠层与定子组件的位置对应，环变次级组件和环变初级组件对应；转子轴的前端伸出传感器壳体的前端，所述从动齿轮固定在转子轴的前端。7.如权利要求1所述的一种三余度正余弦旋转变压器，其特征在于：所述传感器壳体的后盖上设有通孔用于引线通过，后盖对应通孔的位置设有出线护套。

技术总结
本实用新型公开了一种三余度正余弦旋转变压器，包括设置在壳体、单通道变压器以及电连接器，壳体为一个筒状部件，壳体的前端通过轴承在轴心处连接有连轴齿轮，连轴齿轮的轴杆上设有一个主动齿轮；单通道传感器有相同的三组，三组单通道传感器的壳体通过支撑架均匀分布在壳体内；单通道传感器中转子轴的输入端同轴固定有从动齿轮；三组单通道传感器的从动齿轮与主动齿轮啮合，三个从动齿轮绕主动齿轮均匀分布。由于将三组相同的单通道传感器通过输入端的从动齿轮与转轴齿轮同时啮合，所以当转轴齿轮转动时可同时带动三个单通道传感器工作，进而实现三个单通道传感器的等速等角度同步工作模式，三冗余设计大大提高了产品工作的可靠性和安全性。可靠性和安全性。可靠性和安全性。


技术研发人员：胡鹏 魏健
受保护的技术使用者：陕西东方航空仪表有限责任公司
技术研发日：2022.12.30
技术公布日：2023/9/7