旋转变压器的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及旋转变压器，其为旋转角度传感器的一种，更详细地，涉及减少定子轴 的偏移或转子轴的偏移引起的检测角度误差的旋转变压器。
【背景技术】
[0002] 旋转变压器是应用变压器的原理将与物理上的旋转角对应的模拟信号输出的传 感器，有代表性的是，具有在由磁性体构成的定子的内侧配置有由磁性体构成的转子的构 成。作为这种现有的旋转变压器的一例，图1中表示利用在定子的内侧设置的多个齿与转 子之间的气隙磁导的变化而输出与转子的物理上的旋转角对应的模拟信号的、1相励磁/2 相输出的可变磁阻型旋转变压器100的概略构成图。
[0003] 〈构造〉
[0004] 如图1所示，示例的可变磁阻型旋转变压器100包含圆筒状的定子10和柱状的转 子20。
[0005] 在圆筒状的定子10的内壁，多个齿11以等间隔排列成一周。在包含该排列的截 面区域，各齿11从定子10的内壁突出，以通过多个齿11的朝向转子20的端面11a构成假 想圆筒50的壁面。以下，将假想圆筒50的中心轴线称为定子10的中心轴线12或仅称为 中心轴线12。在图1中，考虑易见性，仅对一部分齿和一部分端面标注了标记。在图1所示 的例中，齿11的数为16个。
[0006] 在该例中，转子20与轴（未图示）连接，以旋转轴线21为中心进行旋转，所述轴 与电动机或发电机等旋转机械中所含的部件的旋转运动连动而进行旋转。转子20配置成： 在定子10的内部空间且与齿11相对的位置，（1)与各齿11不接触，且（2)转子20的旋转 轴线21与定子10的中心轴线12 -致。这样，可变磁阻型旋转变压器100具有转子20在 定子10的内部空间可自由旋转的构成。
[0007] 转子20的外周形状为如下的形状，S卩：（1)转子20旋转时，各齿11和转子20相 互不接触，且（2)将可变磁阻型旋转变压器100的轴倍角设为叫时，转子20的外周形状是， 在转子20外周的一周的范围，对齿11与转子20之间的气隙导磁率赋予 ％周期的正弦波 状或余弦波状的变化。具体地，在转子20的沿着旋转轴线21的方向的任意位置的转子20 的垂直截面中，出于便利上的考虑，若转子20的旋转轴线21利用通过特殊点（相当于直角 座标系中的原点）的圆座标系的向径r，表示从旋转轴线21到转子20的外周上的任意点的 距离，利用偏角σ表示在圆座标系上被任意固定的半直线（始线）和向径r所成的绕特殊 点的角度时，则按照式（1)赋予转子20的外周形状。其中，mx表示轴倍角（即，转子的极对 数），r。表示基准半径，δ。表示〇 = 3i/2mx[rad]中的假想圆筒50和转子20的气隙的宽 度，δi表示? = 〇[rad]的假想圆筒50和转子20的气隙的宽度，α= (δ。/δJ- 1 (其 中，〇<|α|<1)表示磁隙变化率。另外，基准半径r。为规定转子的外周的半径，设定 为在一定程度上比S。八1 一 |α|大，通常设定为从转子20的旋转轴线21到齿11的端 面11a的距离（S卩，假想圆筒50的半径）。图1所示的转子20为mx= 2时的转子。
[0008]
[0009] 〈用于磁电路的线圈构成〉
[0010] 上励磁线圈15按规定的匝数和绕向卷绕在各齿11上，这些励磁线圈15串联连 接。在由励磁线圈15的串联连接构成的电路部施加来自励磁电源（未图示）的交流电压 。各齿11的励磁线圈15的匝数和绕向是施加上述交流电压Ve时可得到正弦波状或余弦 波状的励磁磁通量分布那样的匝数和绕向。另外，为了得到变形少的良好的励磁磁通量分 布，优选在相邻的齿11使励磁线圈15的绕向彼此相反。具体地，将励磁线圈15形成的磁 通量分布中的极对数设为IV将励磁线圈15各自的基准匝数设为TE_，将多个齿11中任意 决定的作为基准的齿11 (以下称为基准齿11S)和任意的齿11所成的绕中心轴12的角度 (以下称为机械角）设为ξ时，按照式（2)的TJ武予在与机械角ξ对应的齿11上卷绕的 励磁线圈15的匝数和绕向。即，匝数为| ，就绕向而言，如果的极性为正，则为顺时 针旋转，如果?；的极性为负，则为逆时针旋转。在此，"顺时针旋转"和"逆时针旋转"分别 是例如从中心轴12观察齿11时所确定的方向（以下同样）。另外，基准齿11S的位置为机 械角ξ=〇[rad]。另外，将齿11的总数设为Ν时，me=N/2。在图1中，考虑易见性，仅对 一部分励磁线圈标注标记。
[0011] Te=TEnaxcos(meξ)…（2)
[0012] 另外，在齿11上卷绕有两相的检测用线圈。将一检测用线圈称为余弦相线圈17， 将另一检测用线圈称为正弦相线圈19。这些余弦相线圈17串联连接，这些正弦相线圈19 也串联连接。
[0013] 在各齿11上，基于各励磁线圈15的极性，以"在由余弦相线圈17的串联连接构成 的电路部，在定子10的内周的一周（即，机械角从〇[rad]到2 31 [rad]的范围）产生叫周 期的余弦波状输出电压那样的匝数和绕向"，卷绕有余弦相线圈17。具体地说，将卷绕在与 机械角ξ对应的齿11上的励磁线圈15的匝数和绕向设为由式（2)表示的?；，将检测用线 圈形成的磁通量分布中的极对数设为ms，将检测用线圈各自的基准匝数设为Ts_时，按照 式（3)的T。赋予卷绕在与机械角ξ对应的齿11上的余弦相线圈17的匝数和绕向。即， 匝数为IΤ。|，就绕向而言，如果Τ。的极性为正，则为顺时针旋转，如果Τ。的极性为负，则 为逆时针旋转。其中，以正确为期望的话，在与成为IΤ。| = 0时的机械角ξ对应的齿11 上未卷绕有余弦相线圈17。在图1中，考虑容易见性，仅对一部分余弦相线圈标注标记。
[0014] Tc=TSnaxcos(msξ)…（3)
[0015] 另外，在各齿11上，基于各励磁线圈15的极性，以"在由正弦相线圈19的串联连 接构成的电路部，在定子10的内周的一周（即，机械角从〇 [rad]到2π[rad]的范围）产生 mx周期的正弦波状输出电压那样的匝数和绕向"，卷绕有正弦相线圈19。具体地说，将卷绕 在与机械角ξ对应的齿11上的励磁线圈15的匝数和绕向设为由式（2)表示的?；，将检测 用线圈形成的磁通量分布中的极对数设为ms，将检测用线圈各自的基准匝数设为Ts_时， 按照式（4)的TJ武予卷绕在与机械角ξ对应的齿11上的正弦相线圈19的匝数和绕向。 即，匝数为ITs |，就绕向而言，如果Ts的极性为正，则为顺时针旋转，如果Ts的极性为负， 则为逆时针旋转。其中，以正确为期望，在与成为ItsI=ο时的机械角ξ对应的齿11上 未卷绕有正弦相线圈19。在图1中，考虑易见性，仅对一部分正弦相线圈标注标记。
[0016]Ts=TSnaxsin(msξ)…（4)
[0017] 另外，在可变磁阻型旋转变压器100中，转子20不具备线圈。
[0018] 在上述构成中，转子20在通过流过励磁线圈15的交流电流而感应的变动磁场中 旋转时，在由余弦相线圈17构成的电路部产生具有对应于转子20的旋转角的电压振幅的 余弦相的输出电压Vras，在由正弦相线圈19构成的电路部产生具有对应于转子20的旋转角 的电压振幅的正弦相的输出电压Vsin，因此，由这两相的输出电压能够检测转子20的旋转 角。
[0019] 这种旋转变压器例如在专利文献1 (特开2013 - 53890号公报）及专利文献2 (特 开平10 - 239010号公报）中公开。
[0020] 在上述构成中，转子20的旋转轴线21和定子10的中心轴线12的不一致（参照 图2)会影响到齿11与转子20之间的气隙。其结果是，齿11与转子20之间的气隙导磁率 的变化不是理想的正弦波形或余弦波形。气隙导磁率的变化体现在两相输出电压各自的电 压振幅上，故而气隙导磁率的变化的紊乱与旋转角的检测角度误差直接相关。即，转子20 的旋转轴线21和定子10的中心轴线12的不一致会使旋转角的检测精度变差。
[0021] 在此，以可变磁阻型旋转变压器为例进行了说明，但在无刷旋转变压器等一般的 旋转变压器的构成中也会产生同样的问题。
【发明内容】
[0022] 因此，本发明的目的在于提供一种旋转变压器，降低转子的旋转轴线与定子的中 心轴线的不一致即定子轴的偏移或转子轴的偏移引起的检测角度误差。
[0023] 本发明的旋转变压器，其为1相励磁/2相输出的旋转变压器，其中，
[0024] 将齿的总数设为