一種大尺寸、雙余度、無接觸多極旋轉變壓器的研制
周奇慧，李建好，許興斗，劉永平，劉春志
(中國電子科技集團公司第二十一研究所，上海200233)
0引 言
旋轉變壓器是一種電感性精密角度傳感測量元件，具有精度高、輸出信號大、抗干擾能力強和環境適應性好等特點。無接觸旋轉變壓器利用環形變壓器，將激磁信號從定子耦合到轉子，取代一般旋轉變壓器中電刷和滑環結構，省略了電刷與滑環的電接觸和機械接觸，具有更高的可靠性。
本項目是為某船舶研究所研制的，因系統較龐大，維護困難，用戶對本產品的要求是機械尺寸大、可靠性高、盡量減少維護次數。為了滿足系統對高可靠勝的要求，本項目環形變壓器和旋轉變壓器均采用冗余設計，即產品包含兩個瓦為備份的無接觸多極旋轉變壓器，進一步提高可靠性。同時，在項目的設計、工藝、試驗方面采取了一些特殊的措施，滿足了用戶的需求。
1電磁結構設計
產品的主要特點有：尺寸大、扁薄型(外形尺寸φ940 mm×195 mm)；純多極(極對數為18)；激磁頻率高(2 000 hz)；變壓比低(輸入7 v／輸出2 v)。結構尺寸大、扁薄型，使結構設計和加工難度增大；電壓低、頻率高，導致磁密低、抗干擾能力差、分布電容等對電氣精度的影響增大。雖然電氣誤差的要求不是特別高(小于正負1’)，但是這種結構尺寸、頻率和變壓比還是有相當大的難度。
整體結構上采用雙余度設計，環形變壓器部分采用單體雙備份，旋轉變壓器部分采用繞組備份。綜合考慮各部分的機械強度，合理分配各零部件的結構尺寸。整體結構圖如圖l所示。
為了保證電氣精度，定、轉子繞組均采用同心式正弦繞組，沖片材料采用冷軋無取向硅鋼片。
為了提高抗干擾能力，合理分配環形變壓器與旋轉變壓器兩級參數匹配，盡量提高旋轉變壓器部分的激磁電壓以提高其內部磁密。
2可靠性設計
2 1工藝可靠性的整體設計
工藝可靠性設計的整體思路為拼裝式工藝，即所有零部件加工好后，分別壓入機殼、軸套，不再進行車削、磨削等機加ll，避免由此帶來的多余物。
2 2絕緣設計
環形變壓器因尺寸大，無法采用常規的裹覆絕緣材料或做絕緣骨架等方法絕緣。為了解決絕緣問題，環形轉子用ff4鍍銀銅芯聚四氟乙烯絕緣線直接在環形轉子鐵心上繞制：環彤定子線圈用ff4鍍銀銅芯聚四氟乙烯絕緣線在工裝上繞制好預固定后，再塞入環形定子內，環形定子鐵心齒上開兩個溝槽，內插環氧板，用以固定支撐環形定子線圈。如圖2所示。
2 3環境適應性設計
為了保證振動等機械應力條件f的適應性，提高產品絕緣性能，旋轉變壓器繞組及環形變壓器繞組采用浸漆工藝。
為了保證潮濕、霉菌、鹽霧等條件下的適應性，定子內孔、轉子外圓均噴環氧鐵紅底漆，機殼、軸套的非配合面噴軍綠漆進行防護。
3試驗技術
轉子的重量約100kg，加上轉于試驗工裝的重量，大大超出光學分度頭所能承受的****重量(40 kg)，無法采用傳統的方法測試其電氣性能。因此，試驗時定制專用平臺、試驗工裝，利用一能承重超過100 kg的轉臺以及寬頻帶編碼器，采用相對測試法以等效的方法測試其電氣性能。試驗安裝示意圖如3所示。由于該無接觸多極旋轉變壓器的電氣誤差要求小于±1’，因此，基準雙通道旋轉變壓器發送機的精機電氣誤差要求小于10”(先在一般的光學分度頭上校準基準旋轉變壓器的電氣誤差)。
(1)選定被測無接觸多極旋轉變壓器的某一基準零位，讀取基準雙通道旋變發送機的編碼角度θ0(為方便計算，要求-6o≤θ0<6o)，以此角度作為基準零點角度；
(2)每隔機械角1.8o左右，讀基準雙通道旋變發送機編碼的角度θ1i被測無接觸多極旋轉變壓器編碼的角度θ2i，一周360o內共測200點；
(3)按以下公式計算每-點被測無接觸多極旋轉變壓器的電氣誤差：
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