本发明涉及定子铁芯被分割成多个定子铁芯块的旋转变压器。
背景技术
以往，作为具有被分割的定子铁芯的旋转变压器，已知有这样的旋转变压器，该旋转变压器具有：环状的定子铁芯，其具有多个定子铁芯块；旋转变压器转子，其与定子铁芯对置并旋转；励磁绕组，其被卷绕在定子铁芯上；以及输出绕组，其被卷绕在定子铁芯上，各个定子铁芯块具有一个齿(例如，参照专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2013－62973号公报
技术实现要素：
发明要解决的问题
但是，由于定子铁芯被分割成多个定子铁芯块，因而在沿周向相邻的一对定子铁芯块之间产生泄漏磁通。因此，存在输出绕组的输出电压下降、旋转变压器的检测角度的精度下降的问题。
本发明提供一种旋转变压器，其能够抑制沿周向相邻的一对定子铁芯块之间的泄漏磁通对检测精度的影响，提高生产性。
用于解决问题的手段
本发明的旋转变压器具有：定子铁芯，其由具有至少两个以上的齿的至少一个以上的定子铁芯块构成；旋转变压器转子，其与定子铁芯对置并旋转；励磁绕组，其被卷绕于定子铁芯；以及输出绕组，其被卷绕于定子铁芯，定子铁芯块具有至少一个由以旋转变压器转子的轴线为中心沿周向相邻的一对齿构成的齿组，被卷绕于某齿组的一对齿上的励磁绕组沿彼此相反的方向进行卷绕，被卷绕于虽然齿组不同但彼此相邻的两个齿上的励磁绕组沿相同方向进行卷绕。
发明效果
根据本发明的旋转变压器，在由多个定子铁芯块构成旋转变压器定子的情况下，定子铁芯块之间的磁通减少，而在本发明的旋转变压器中，在齿组内的相邻的一对齿上，励磁绕组沿彼此相反的方向进行卷绕，在定子铁芯块之间的相邻的一对齿上，励磁绕组沿相同方向进行卷绕，因而在旋转变压器的定子铁芯块内，在齿组的一对齿中通过的磁通成为主磁通，能够减小定子铁芯块之间的磁通减少的影响，能够抑制对检测精度的影响。
附图说明
图1是示出本发明的实施方式1的旋转变压器的俯视图。
图2是示出图1的旋转变压器的主要部分的立体图。
图3是示出对图2的励磁绕组供给电流的状态的立体图。
图4是示出本发明的实施方式2的旋转变压器的定子铁芯块的立体图。
图5是示出使图4的定子铁芯块变形的状态的立体图。
图6是示出本发明的实施方式3的旋转变压器定子的立体图。
图7是示出将图6的旋转变压器定子固定于壳体的形态的立体图。
图8是示出图6的旋转变压器定子及壳体的变形例的分解立体图。
图9是示出图8的旋转变压器定子及壳体的变形例的分解立体图。
图10是示出本发明的实施方式4的旋转变压器的俯视图。
具体实施方式
实施方式1
图1是示出本发明的实施方式1的旋转变压器的俯视图，图2是示出图1的旋转变压器的主要部分的立体图。在图中，旋转变压器具有旋转变压器定子1和旋转变压器转子2，旋转变压器转子2与旋转变压器定子1对置地设置，并相对于旋转变压器定子1旋转。如图1所示，旋转变压器可以进一步具有用于固定旋转变压器定子1的壳体3。另外，旋转变压器也可以不具有壳体3。并且，旋转变压器不限于内转子型，还可以是外转子型等其他的旋转变压器。
旋转变压器定子1具有定子铁芯11、被卷绕于定子铁芯11的励磁绕组12、和被卷绕于定子铁芯11的未图示的第1输出绕组及第2输出绕组。定子铁芯11由至少一个以上的定子铁芯块111构成。定子铁芯块111具有由一对齿112构成的至少一个以上的齿组113。并且，定子铁芯块111具有固定齿组113的铁芯背部114。在本实施方式中，以具有两个以上的定子铁芯块111的情况为例继续后面的说明。
在图2中示出了具有两个齿112的定子铁芯块111。并且，在图2中，将沿周向相邻的两个定子铁芯块111中的一方作为定子铁芯块111a，将另一方作为定子铁芯块111b。并且，在图2中，将定子铁芯块111a中沿周向相邻的两个齿112中的一方作为齿112a，将另一方作为齿112b。并且，在图2中，将定子铁芯块111b中沿周向相邻的两个齿112中的一方作为齿112c，将另一方作为齿112d。并且，在图2中，齿112b和齿112c沿周向相邻。
励磁绕组12是将一条导线跨越多个定子铁芯块111进行卷绕而成的。另外，励磁绕组12也可以是将多条导线串联地电连接、并跨越多个定子铁芯块111进行卷绕而成的绕线组。
第1输出绕组以诸如能够得到正弦波状的输出电压的圈数被卷绕于多个定子铁芯块111。另外，第1输出绕组也可以是将多条导线串联地电连接并卷绕于多个定子铁芯块111而成的绕线组。
第2输出绕组以诸如能够得到正弦波状的输出电压的圈数被卷绕于多个定子铁芯块111。另外，第2输出绕组也可以是将多条导线串联地电连接并卷绕于多个定子铁芯块111而成的绕线组。
第1输出绕组及第2输出绕组以使输出电压的相位彼此不同的方式被卷绕于定子铁芯块111。
图3是示出对图2的励磁绕组12供给电流的状态的立体图。被卷绕在定子铁芯块111a的齿组113的齿112a和齿112b上的励磁绕组21沿彼此相反的方向进行卷绕。并且，被卷绕在定子铁芯块111b的齿组113的齿112c和齿112d上的励磁绕组21沿彼此相反的方向进行卷绕。
在定子铁芯块111a和与该定子铁芯块111a沿周向相邻的定子铁芯块111b之间，在沿周向相邻的一对齿112b、齿112c上分别卷绕的励磁绕组21沿彼此相同的方向进行卷绕。换言之，被卷绕在定子铁芯块111a的靠定子铁芯块111b侧的齿112b上的励磁绕组21、和被卷绕在定子铁芯块111b的靠定子铁芯块111a侧的齿112c上的励磁绕组21沿彼此相同的方向进行卷绕。
当对励磁绕组21供给电流时，会在齿组113的沿彼此相反的方向卷绕了励磁绕组21的齿112a和齿112b上，关于径向沿彼此相反的方向产生磁动势。由此，形成如箭头a所示在齿112a、齿112b、旋转变压器转子2和铁芯背部114通过的磁闭合回路，磁通在齿112a、齿112b、旋转变压器转子2和铁芯背部114中通过。另一方面，当对励磁绕组12供给电流时，会在沿彼此相同的方向卷绕了励磁绕组12的相邻的一对齿112、例如齿112b和齿112c上，关于径向沿相同方向产生磁动势。因此，在齿112b和齿112c之间不会形成磁闭合回路，在齿112b和齿112c之间几乎不流过磁通。即，相对于励磁绕组12产生的总磁通，在构成齿组113的一对齿112之间通过的主磁通的比率增加。因此，在相邻的一对定子铁芯块111之间产生的泄漏磁通造成的、对输出电压的影响相对减小。
实施方式2
在实施方式2中，对实施方式1的旋转变压器进一步在铁芯背部114的周向中间部的内周面具有可动部的结构进行说明。图4是示出本发明的实施方式2的旋转变压器的定子铁芯块的立体图，图5是示出使图4的定子铁芯块变形的状态的立体图。在铁芯背部114的周向中间部的内周面形成有可动部115。因此，铁芯背部114能够以使相邻的齿112之间的周向上的距离变化的方式进行变形。另外，可动部115具有铆接部或切口等、能够使定子铁芯块111的任意相邻的一对齿112之间的周向上的距离变形的齿间距离可变机构即可。
由于铁芯背部114具有可动部115，在卷绕励磁绕组12、第1输出绕组及第2输出绕组时，以扩大相邻的一对齿112之间的方式使可动部115变形，并在绕线后以缩窄齿112之间的方式使可动部115变形，由此能够确保绕线用的作业空间。另外，在后文中以具有两个以上的定子铁芯块111的结构为例说明本实施方式。本发明也可以应用于具有多个齿112的定子铁芯块111是一个，而且使定子铁芯块111的一个端部和另一个端部相互面对而构成定子铁芯11的情况，但没有图示。
构成旋转变压器定子1的定子铁芯块111的数量可以与励磁绕组12的绕线模式的空间反复次数即励磁次数一致。在这种情况下，对于多个定子铁芯块111，能够分别以相同的绕线模式卷绕励磁绕组12。因此，在使用绕线程序驱动绕线设备而向各个齿112卷绕励磁绕组12的情况下，能够使用相同的绕线程序对多个定子铁芯块111分别卷绕励磁绕组12。
作为具体的例子，例如在齿数是24、励磁次数是6次、轴倍角是9次、输出次数是3次的旋转变压器中，可以由4个齿112构成定子铁芯块111，由6个定子铁芯块111构成定子铁芯11。在这种情况下，对于励磁绕组12能够以相同的绕线程序进行卷绕，因而能够提高生产性。
构成旋转变压器定子1的定子铁芯块111的数量可以与第1输出绕组及第2输出绕组各自的绕线模式的空间反复次数即输出次数一致。在这种情况下，对于多个定子铁芯块111，能够分别以相同的绕线模式卷绕第1输出绕组及第2输出绕组。与励磁绕组12一样，在使用绕线程序驱动绕线设备而向各个齿112卷绕第1输出绕组及第2输出绕组的情况下，能够使用相同的绕线程序对多个定子铁芯块111分别卷绕第1输出绕组及第2输出绕组。
另外，构成旋转变压器定子1的定子铁芯块111的数量也可以不与输出次数一致。在定子铁芯块111的数量和输出次数一致的情况下，在作为旋转变压器定子1整体进行观察时，定子铁芯11成为输出次数的变形模式，磁通的容易通过程度即磁导受到影响，从而对包括与输出次数一致的次数的泄漏磁通的磁高次谐波成分产生影响，成为角度误差的重要原因。换言之，在定子铁芯块111的数量与输出次数一致的情况下，磁通分布脉动而与输出次数一致，因而第1输出绕组及第2输出绕组中的至少任意一方拾取磁通的脉动而成为电压的偏置成分，引起角度误差。因此，在构成旋转变压器定子1的定子铁芯块111的数量与输出次数不一致的情况下，能够减小角度误差。
作为具体的例子，例如在齿数是24、励磁次数是6次、轴倍角是9次、输出次数是3次的旋转变压器中，可以由8个齿112构成定子铁芯块111，由3个定子铁芯块111构成定子铁芯11。在这种情况下，对于励磁绕组12、第1输出绕组及第2输出绕组，能够分别以相同的绕线程序进行卷绕，因而能够提高生产性。另外，在本实施方式中使用具体的数值进行了说明，但本发明也可以应用于其他的齿数、励磁次数及输出次数。
实施方式3
在实施方式1及实施方式2中，在具有分割铁芯构造的旋转变压器中，为了确保位置检测精度，需要进行定子铁芯11的齿112的相对位置的定位。在实施方式3中，对定子铁芯11的齿112的定位方法进行说明。
当存在定子铁芯11的相对错位时，与设计上的磁导相比，实际的磁导包含空间高次谐波成分，有可能影响到位置检测精度。即，相对于被一体地制造成一个圆形的定子铁芯，在定子铁芯11成为分割铁芯构造的旋转变压器中，除定子铁芯11的制造时的尺寸误差以外，通过装配还会产生齿112彼此的相对错位，导致定子铁芯11的相对错位增大。
图6是示出本发明的实施方式3的旋转变压器定子的立体图，图7是示出将图6的旋转变压器定子固定于壳体的形态的立体图。以将齿112排列成圆环状的方式，对卷绕了励磁绕组12、第1输出绕组及第2输出绕组的定子铁芯块111进行排列，将第1输出绕组、第2输出绕组及励磁绕组12分别串联地电连接而形成为旋转变压器定子1。关于该定子铁芯11的齿112的定位，通过进行树脂模塑来形成壳体3，并将旋转变压器定子1热装于壳体3或压入于壳体3等，从而进行齿112的定位。
图8是示出图6的旋转变压器定子及壳体的变形例的分解立体图，图9是示出图8的旋转变压器定子及壳体的变形例的分解立体图。并且，为了进行齿112的定位，也可以在定子铁芯块111的铁芯背部114形成有孔部116，并且壳体3具有用于进行定位的销部31，通过将壳体3的销部31插入铁芯背部114的孔部116而进行定位。另外，在本实施方式的固定方法中，无论是对定子铁芯11进行诸如成为一个圆的加工的情况下、还是不进行成为一个圆的加工的情况下，都能够进行定子铁芯11的齿112的定位。在不进行成为一个圆的加工的情况下，与通过焊接实施成为一个圆的加工的情况相比，不会产生基于加工变形的齿112的相对错位，能够减小齿112的相对错位。
在通过孔部116和销部31进行定位的情况下，相对于一个定子铁芯块111，优选孔部116的数量是两个以上。这是因为虽然也与固定的方法有关，但是在不实施成为一个圆的加工且孔部116只有一处时，有可能导致定子铁芯块111自由旋转，齿112的相对位置与设计的期望位置相比发生错位，角度误差扩大。另外，在将销部31插入的情况下，无论是从单侧插入还是以从两侧夹持的方式进行插入，只要能够进行定位，当然怎么插入都没有问题。
另外，在壳体3的材料是磁性体材料的情况下，能够成为磁通的迂回路径，因而不仅能够定位，而且与不是磁性体材料的情况相比，还能够期待减小泄漏磁通的影响。
实施方式4
图10是示出本发明的实施方式4的旋转变压器的俯视图。在实施方式4中，对在不通过焊接等将沿周向相邻的定子铁芯块111之间接合起来的情况下，进一步减少从沿周向相邻的一对定子铁芯块111的磁通泄漏的方法进行说明。
旋转变压器还具有在沿周向相邻的定子铁芯块111之间设置的附加极部件4。附加极部件4由磁性体构成。并且，优选附加极部件4由层叠的电磁钢片构成。由此，在附加极部件4产生的铁损降低。另外，附加极部件4只要由能够减少泄漏磁通的磁性体构成即可，不限于层叠的电磁钢片，厚度、材料的种类等也可以是其它的情况。
如以上说明的那样，根据本发明的实施方式4的旋转变压器，由于还具有在相邻的一对定子铁芯块111之间设置的由磁性体构成的附加极部件4，因而能够进一步减少从沿周向相邻的一对定子铁芯块111的磁通泄漏。
另外，在上述实施方式4中，对附加极部件4是与壳体3分体的结构进行了说明，但也可以是附加极部件4与壳体3一体形成的结构。