一种磁阻式旋转变压器的制作方法

本发明属于旋转变压器领域，具体涉及一种磁阻式旋转变压器的结构设计。

背景技术：

1、在电机与控制系统中，需要测量电机转子的位置及其角速度，从而实现对电机的高精度控制。磁阻式旋转变压器是一种无接触式旋转变压器，利用转子磁极的凸极效应，使励磁绕组和正、余弦输出绕组之间的互感随转子的位置变化而变化，从而在正、余弦输出绕组中感应出具有转子位置信息的感应电动势。因磁阻式旋转变压器结构简单、体积轻巧、运行速度高和环境适应性好，可作为无刷直流电机主轴的位置、速度传感器，而广泛应用于新能源汽车、矿山机械、航天航空及军工等领域。

2、磁阻式旋转变压器包括定子和转子，其中励磁绕组、正弦输出绕组和余弦输出绕组都分布在定子铁芯上，各绕组的进、出铜线焊接在端子或引出线上，最后通过端子插拔或引出线上的接插件与控制系统连接。转子是带有凸极的硅钢铁芯，无任何绕组，实现无接触式运转。随着器件不断朝着小型化方向发展，对配套电机的磁阻式旋转变压器的要求也越来越高。现有技术中，一些磁阻式旋转变压器的结构设计还存在不足，如旋转变压器与接插件配合时导电性能不佳、端子设计不合理使得缠脚处的铜线被割破或划伤而存在断线失效风险、缠脚处端子出现松动或歪斜、由缠脚至线包或由线包至缠脚处的铜线松弛度不足、端子缠脚处铜线易受外力作用而造成断线、各绕组进出铜线的排线紊乱无序。

3、因此，亟需设计一种磁阻式旋转变压器来解决上述问题。

技术实现思路

1、针对上述问题情况，本发明提供一种磁阻式旋转变压器，传统技术进行改进结构设计，包括端子结构设计与优化、端子与旋转变压器主体的结合方式、端子缠脚处铜线的缠绕方式、端子缠脚处进出铜线至线包的排线方式、端子缠脚处的焊接方式、绕线柱与溢胶孔的设计与优化、线包的防护等优化改进来解决上述技术问题。

2、为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

3、所述定子铁芯与端子经包塑成型为一体结构，提高了定子铁芯、端子与塑料间的结合强度，该一体式结构中设计有定子卡扣台阶，便于磁阻式旋转变压器安装固定在机壳上。

4、所述端子中间部分被有机高分子塑料完全包裹，端子上端未被塑料包覆部分作为铜线缠脚用，端子各棱边或缠脚处棱边进行倒角钝化处理，端子下端未被塑料包覆部分作为接插部分连接电机电控系统用，对端子整体及下端接插部分进行表面处理。

5、所述端子缠脚处的铜线排线至定子齿槽，铜线先沿端子逆时针缠脚，在端子外侧出线，再经由绕线柱和溢胶孔排线。铜线由定子齿槽排线至端子缠脚处，先经绕线柱和溢胶孔，最后经端子外侧进线，并沿端子逆时针缠脚。

6、所述端子与缠脚处的铜线采用锡焊、氩弧焊或电阻焊，保证铜线与端子处于导通状态，并提高导电性能。

7、所述焊接完成的磁阻式旋转变压半成品，先经预热，后对半成品齿槽线包进行连续的正反面滴漆固化，保证线包内部铜线之间的间隙可被清漆充分填充，线包表面铜线可被清漆充分覆盖，从而可有效地保护定子线包，防止在后续的加工、运输、测试、安装和使用过程中因外力造成铜线损伤或断裂。

8、所述滴漆完成的磁阻式旋转变压半成品，在整个端子缠脚区用绝缘弹性介质（例如硅胶）包覆处理，缠脚处的端子和连接端子的铜线被绝缘弹性介质包覆后，可有效释放外力冲击、减小磁阻式旋转变压器服役过程中的震动、环境介质（油、水或气）的腐蚀等。包覆绝缘弹性介质可部分渗入溢胶孔，有效提高包覆介质与塑料基材的结合强度，提高磁阻式旋转变压器服役过程中的稳定性。

9、通过采用本发明中旋转变压器的结构设计，可以规避旋转变压器服役过程中的断线失效风险、提高端子与旋转变压器主体的结合强度、提高端子与接插件之间的导电性能、提高端子缠脚处的焊接强度、采用特定的铜线排线工艺使得缠脚至线包之间的进出铜线的排布更美观有序、紧凑合理，保护缠脚区端子和铜线用的包覆材料与塑料基材的结合更紧密、不易脱落，进而保证旋转变压器的工作稳定性与环境耐受性，满足特殊场景应用需求，提高磁阻式旋转变压器的服役时间。

技术特征：

1.一种磁阻式旋转变压器，包括定子和转子，其特征在于，所述定子包括定子铁芯、端子绕线区以及铜线，所述定子铁芯内部周向设置有定子齿及对应的过线桩，所述端子绕线区设置有阵列分布的端子、绕线柱以及溢胶孔，铜线经过端子、溢胶孔、绕线柱转向后以一定绕线方式进行排布，所磁阻式旋转变压器共三个绕组，每个绕组对应独立的进、出线接线端子，共6个接线用端子；在定子铁芯外侧还设置有卡扣台阶，便于旋转变压器的固定安装，所述转轴固定在电机主轴上。

2.根据权利要求1所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，所述定子铁芯和端子经包塑成型为一体结构，提高定子铁芯、端子与塑料间的结合强度，所用包塑塑料为尼龙，所述尼龙为pa6、pa4t、pa6t、pa6t/xt、pa66、pa610、pa11、pa12、pa1313等中的一种或几种以任意比例混合；优先采用玻璃纤维增强的阻燃尼龙pa6t，玻璃纤维含量为20-40%。

3.根据权利要求1所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，所述端子分为三部分，中间部分为塑料包覆区被有机高分子塑料完全包裹，端子上端未被塑料包覆部分为缠脚区，作为铜线缠脚用，端子下端未被塑料包覆部分为接插区作为接插部分连接电机电控系统用，端子各棱边或缠脚处棱边经过倒角钝化处理，端子整体及下端接插部分经过表面处理工艺处理，端子的塑料包塑区设计有台阶结构，使得包塑成型后端子与塑料部分的结合强度更高。

4.根据权利要求3所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，所述端子与缠脚处的铜线采用锡焊、氩弧焊或电阻焊焊接固定，保证铜线与端子处于导通状态，并提高导电性能。

5.根据权利要求3所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，所述表面处理工艺为：先对整个端子进行表面电镀处理，镀层为锌、镍、镍铜镍、金、银、铂中的一种或几种，镀层厚度0.5-5.0 μm；再对端子的接插区进行表面二次电镀处理，进一步提高端子的导电性能，镀层为金、银或者铂，镀层厚度0.5-5μm。

6.根据权利要求1所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，所述转子铁芯采用冲压自扣、铆钉铆接、或冲压自扣与铆钉铆接结合、喷胶叠压的方式加工；转子凸极极数p与定子齿数z满足如下关系之一，z = 2p+2、z = 2p+4或z = 4p。

7.根据权利要求3所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，所述端子缠脚处的铜线排线至定子齿槽，铜线先沿端子逆时针缠脚，在端子外侧出线，再经由绕线柱和溢胶孔排线；铜线由定子齿槽排线至端子缠脚处，先经绕线柱和溢胶孔，最后经端子外侧进线，并沿端子逆时针缠脚；排线完成的定子齿槽线包经过连续正反面滴漆固化工艺处理；排线完成的整个端子缠脚区用绝缘弹性介质包覆处理。

8.根据权利要求3所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，所述端子d1、d2、d3、d4、d5、d6的排布为“－”型阵列排列，绕线柱为4个r1、r2、r3、r4呈2×2排列，即ab方向2行，cd方向2列，溢胶孔y1、y2在ab方向分布呈“－”型排列，位于端子下方；铜线的绕线方式为：铜线在端子d1处逆时针缠脚后，经溢胶孔y1内侧、绕线柱r1和r3内侧过线后，在各定子齿上绕线，再经绕线柱r2、r4和溢胶孔y2内侧过线，最后在端子d6处逆时针缠脚；其他端子d2、d3、d4、d5、溢胶孔和绕线柱的缠脚方向、排线路径和内外侧过线，完全参考由d1和d6组成的绕组。

9.根据权利要求3所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，所述端子d1、d2、d3、d4、d5、d6的排布为“＝”型阵列排列，绕线柱为6个r1、r2、r3、r4、r5、r6呈2+2×2排列，即端子左右两端侧各1个，沿ab方向2行，cd方向2列，溢胶孔为4个y1、y2、y3、y4在ab方向分布呈“－”型排列，位于端子下方；铜线的绕线方式为：铜线在端子d1处逆时针缠脚后，依次经绕线柱r1和溢胶孔y1外侧、绕线柱r3和r5内侧过线后，在各定子齿上绕线，再依次经绕线柱r6、r4内侧、溢胶孔y4、绕线柱r2外侧过线，最后在端子d3处逆时针缠脚；其他端子d2、d4、d5、d6、溢胶孔和绕线柱的缠脚方向、排线路径和内外侧过线，完全参考由d1和d3组成的绕组。

10.根据权利要求3所述的一种磁阻式旋转变压器，其特征在于，所述端子d1、d2、d3、d4、d5、d6的排布为“≡”型阵列排列，绕线柱为8个r1、r2、r3、r4、r5、r6、r7、r8呈2×2+2×2排列，即端子左右两侧各2个，溢胶孔下方区沿ab方向2行，cd方向2列，溢胶孔为2个y1、y2在ab方向分布呈“－”型排列，位于端子下方；铜线的绕线方式为：铜线在端子d1处逆时针缠脚后，依次经绕线柱r1、r3和溢胶孔y1外侧、绕线柱r5和r7内侧过线后，在各定子齿上绕线，再依次经绕线柱r8、r6内侧、溢胶孔y2、绕线柱r4、r2外侧过线，最后在端子d2处逆时针缠脚；其他端子d3、d4、d5、d6、溢胶孔和绕线柱的缠脚方向、排线路径和内外侧过线，完全参考由d1和d3组成的绕组。

技术总结
本发明公开一种磁阻式旋转变压器，包括定子和转子，定子包括定子铁芯、端子绕线区以及铜线，定子铁芯设置有定子齿及对应的过线桩，端子绕线区设置有阵列分布的端子、绕线柱以及溢胶孔，铜线经过端子、溢胶孔、绕线柱转向后以一定绕线方式进行排布；定子铁芯外侧设有卡扣台阶，便于变压器安装。采用本发明旋转变压器的结构设计，可规避服役过程中断线失效风险、提高端子与变压器主体结合强度、提高端子与接插件之间导电性能、提高端子缠脚处焊接强度、使得缠脚至线包之间进出铜线的排布更美观有序、紧凑、合理，保护缠脚区端子和铜线用包覆材料与塑料基材的结合更紧密、不易脱落，保证旋转变压器工作稳定性与环境耐受性，提高旋转变压器服役时间。

技术研发人员：李磊,杨全福,黄林泽,周洁
受保护的技术使用者：杭州科德磁业有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4