一种磁体结构及旋转变压器的制作方法

1.本实用新型涉及电子变压器技术领域，尤其涉及一种磁体结构及旋转变压器。


背景技术：

2.旋转变压器是一种电磁式传感器，又称同步分解器。它是一种测量角度用的小型交流电动机，用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度，由定子和转子组成。其中定子绕组作为变压器的原边，接受励磁电压，励磁频率通常用100、250及500khz等。转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。
3.传统的信号传输变压器，原边和副边的必须组合在一起，而且不能分离，占用体积大，只能固定不动，无法可以实现非接触信号传送，满足不了某些需要实现旋转采集信号(比如医疗仪器b超信号采集)的场合下的使用需求，且自动化生产程度低。
4.与传统的信号变压器基本相同，旋转式变压器由于采用定子和转子可以相对旋转，因此可以实现旋转采集信号。通常，旋转式变压器包括轴型旋转式变压器和扁平型旋转式变压器两种。
5.其中，扁平型旋转式变压器，由于扁平化设计，绕线空间面积小，无法实现大功率传送，因而通常用于高频信号低功率传送；而且，由于铁氧体的尺寸公差问题，以及信号传送需要很小气隙，所以需要额外塑料部件的辅助控制和装配。而目前的轴型旋转式变压器，存在着绕线复杂且困难的困扰。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的在于提供一种磁体结构及旋转变压器，以解决现有的轴型旋转式变压器存在的绕线复杂，困难且额定功率小的问题。
7.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
8.一种磁体结构，包括：一体成型且同轴设置的第一环状部、第二环状部和第三环状部；
9.所述第一环状部、所述第二环状部和所述第三环状部，沿同一轴向依次分布，且内环直径相同；
10.所述第一环状部和所述第三环状部的外环直径相同，且大于所述第二环状部的外环直径；
11.所述第一环状部和第三环状部的凸出于第二环状部外壁的凸出部之间形成第一线圈绕制空间。
12.一种磁体结构，包括：相互独立成型的第一磁环和第二磁环；
13.所述第一磁环，包括一体成型且同轴设置的第一环状部和第二环状部，所述第一环状部和所述第二环状部沿同一轴向依次分布，且所述第一环状部和所述第二环状部的内环直径相同，所述第一环状部的外环直径大第二环状部的外环直径；
14.所述第二磁环，包括第三环状部，所述第三环状部与所述第一环状部的外环直径
及内环直径均相同；
15.所述第一磁环与所述第二磁环的一端部连接，使得所述第一环状部、所述第二环状部和所述第三环状部沿同一轴向依次分布，所述第一环状部和所述第三环状部的凸出于所述第二环状部外壁的凸出部之间形成第一线圈绕制空间。
16.可选的，所述第二磁环，还包括与所述第三环状部一体成型且同轴设置的第四环状部；
17.所述第四环状部与所述第二环状部的外环直径及内环直径均相同，且所述第四环状部和所述第三环状部沿同一轴向依次分布；
18.所述第四环状部的远离所述第三环状部的端部，与所述第二环状部的远离所述第一环状部的端部连接。
19.可选的，所述第一磁环与所述第二磁环通过粘接剂粘接。
20.一种磁体结构，包括：相互独立成型的第三磁环和第四磁环；
21.所述第三磁环，包括一体成型且同轴设置的第五环状部和第六环状部；所述第五环状部和所述第六环状部沿同一轴向依次分布，且所述第五环状部和所述第六环状部的外环直径相同，所述第五环状部的内环直径小于第六环状部的内环直径；
22.所述第四磁环，包括第七环状部；所述第七环状部与所述第五环状部的外环直径及内环直径均相同；
23.所述第三磁环与所述第四磁环的一端部连接，使得所述第五环状部、第六环状部及第七环状部沿同一轴向依次分布，所述第五环状部和第七环状部的凸出于第二环状部内壁的凸出部之间形成第二线圈绕制空间。
24.可选的，所述第四磁环，还包括与所述第七环状部一体成型且同轴设置的第八环状部；
25.所述第八环状部与所述第六环状部的外环直径及内环直径均相同，且所述第八环状部和所述第七环状部沿同一轴向依次分布；
26.所述第八环状部的远离所述第七环状部的端部，与所述第六环状部的远离所述第五环状部的端部连接。
27.可选的，所述第三磁环与所述第四磁环通过粘接剂粘接。
28.一种旋转变压器，包括同轴设置的转子和定子，且所述转子旋转安装于所述定子的内部；
29.所述转子，包括：如以上任一项所述的形成有第一线圈绕制空间的磁体结构，以及设于所述第一线圈绕制空间的第一线圈绕组；
30.所述定子，包括：如以上任一项所述的形成有第二线圈绕制空间的磁体结构，以及设于所述第二线圈绕制空间的第二线圈绕组。
31.以上所述转子和所述定子优选软磁铁氧体材料。
32.以上所述第一线圈绕组和第二线圈绕组为单线、双线或者多股线。
33.与现有技术相比，本实用新型实施例具有以下有益效果：
34.本实用新型实施例所提供的旋转变压器由于采用了同轴设计方式，可以增加绕线空间，可以实现非接触大功率传送能量；还可以通大电流，不仅仅适用于各种电源电路(例如反激、正激、推挽、半桥、全桥等)大功率能量传送，还可以适用于高频信号传输；同时，该
旋转变压器由于采用了结构优化后的磁体结构，大大简化了结构，不需要额外的机械部件即可以直接装配，降低了绕线工序复杂度和难度，有效提升了自动化程度。
附图说明
35.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
36.图1为本实用新型实施例提供的旋转变压器的装配图；
37.图2为本实用新型实施例提供的旋转变压器的爆炸图；
38.图3为本实用新型实施例提供的转子的第一种磁体结构的结构图；
39.图4为本实用新型实施例提供的转子的第二种磁体结构的结构图；
40.图5为本实用新型实施例提供的定子的第一种磁体结构的结构图；
41.图6为本实用新型实施例提供的定子的第二种磁体结构的结构图；
42.标记说明：
43.转子1、定子2；第一环状部11、第二环状部12、第三环状部13、第四环状部14、第一线圈绕组15；第五环状部21、第六环状部22、第七环状部23、第八环状部24、第二线圈绕组25。
具体实施方式
44.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型实施例方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型实施例一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本实用新型实施例保护的范围。
45.本实用新型实施例的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
46.为解决现有技术存在的绕线工序复杂且操作困难的问题，本实用新型实施例提供了一种新的磁体结构，其通过结构优化，能够实现简单高效的自动化绕线；在此基础上，还提供了一种应用上述磁体结构的旋转变压器，相比于现有的轴型旋转变压器，可以有效实现全自动化生产。
47.请参阅图1和图2，本实用新型实施例提供的旋转变压器，其特征在于，包括同轴设置的转子1和定子2，且转子1旋转安装于定子2的内部，转子1与定子2之间形成有空气隙。
48.具体的，转子1的磁体结构有以下三种实现方式：
49.(a1)如图3所示，转子1的一种磁体结构可以包括：一体成型且同轴设置的第一环状部11、第二环状部12和第三环状部13；
50.第一环状部11、第二环状部12和第三环状部13，沿同一轴向依次分布，且内环直径
相同；第一环状部11和第三环状部13的外环直径相同，且大于第二环状部12的外环直径；第一环状部11和第三环状部13的凸出于第二环状部12外壁的凸出部之间形成用于容置第一线圈绕组15的第一线圈绕制空间。
51.简言之，图3所示的磁体结构整体呈现为工字型结构，轴向两端的凸出部不仅用于限制第一线圈绕组15向外脱出，还用于降低磁路的发散程度，减少漏磁，提高效率。
52.应用该磁体结构时，可以直接在第一线圈绕制空间内自动绕线，形成第一线圈绕组15，绕线工序简单可靠。
53.(a2)如图4所示，转子1的另一种磁体结构可以包括：相互独立成型的第一磁环和第二磁环；
54.第一磁环，包括一体成型且同轴设置的第一环状部11和第二环状部12，第一环状部11和第二环状部12沿同一轴向依次分布，且第一环状部11和第二环状部12的内环直径相同，第一环状部11的外环直径大第二环状部12的外环直径；
55.第二磁环，包括一体成型且同轴设置的第三环状部13和第四环状部14，第三环状部13与第一环状部11的外环直径及内环直径均相同；第四环状部14与第二环状部12的外环直径及内环直径均相同，且第四环状部14和第三环状部13沿同一轴向依次分布
56.第四环状部14的远离第三环状部13的端部与第二环状部12的远离第一环状部11的端部连接，使得第一环状部11、第二环状部12、第四环状部14和第三环状部13沿同一轴向依次分布，第一环状部11和第三环状部13的凸出于第二环状部12外壁的凸出部之间形成第一线圈绕制空间。
57.第一磁环与第二磁环可以通过粘接剂粘接，也可以采用其他方式连接，本实施例对此不作限定。
58.不同于第(a1)种磁体结构，该第(a2)种磁体结构采用相互独立成型的两个t型磁环；应用该磁体结构时，可以先自动绕线形成第一线圈绕组15，然后将第一线圈绕组15套至其中一个t型磁环外的对应位置，再将另一个t型磁环与已套设有第一线圈绕组15套的t型磁环端部粘接，从而完成转子1的线圈装配。
59.(a3)转子1的又一种磁体结构可以包括：相互独立成型的第一磁环和第二磁环；
60.第一磁环，包括一体成型且同轴设置的第一环状部11和第二环状部12，第一环状部11和第二环状部12沿同一轴向依次分布，且第一环状部11和第二环状部12的内环直径相同，第一环状部11的外环直径大第二环状部12的外环直径；
61.第二磁环，包括第三环状部13，第三环状部13与第一环状部11的外环直径及内环直径均相同；
62.第一磁环与第二磁环的一端部连接，使得第一环状部11、第二环状部12和第三环状部13沿同一轴向依次分布，第一环状部11和第三环状部13的凸出于第二环状部12外壁的凸出部之间形成第一线圈绕制空间。
63.不同于第(a1)种磁体结构，该第(a3)种磁体结构采用相互独立成型的t型磁环和i型磁环；由于同样将第(a1)种磁体结构拆分为两个独立的两部分，只是拆分方式略有差异，因此针对第(a3)种磁体结构，可以采用与第(a2)种磁体结构同样的绕线方式，此处不再赘述。
64.具体的，定子2的磁体结构有以下两种实现方式：
65.(b1)如图5所示，定子2的一种磁体结构可以包括：相互独立成型的第三磁环和第四磁环；
66.第三磁环，包括一体成型且同轴设置的第五环状部21和第六环状部22；第五环状部21和第六环状部22沿同一轴向依次分布，且第五环状部21和第六环状部22的外环直径相同，第五环状部21的内环直径小于第六环状部22的内环直径；
67.第四磁环，包括第七环状部23；第七环状部23与第五环状部21的外环直径及内环直径均相同；
68.第六环状部22的远离第五环状部21的端部与第七环状部23的端部连接，使得第五环状部21、第六环状部22及第七环状部23沿同一轴向依次分布，第五环状部21和第七环状部23的凸出于第二环状部12内壁的凸出部之间形成用于容置第二线圈绕组25的第二线圈绕制空间。
69.第三磁环与第四磁环可以通过粘接剂粘接，也可以采用其他方式连接，本实施例对此不作限定。
70.简言之，由于定子2的第二线圈绕组25装设于磁体结构的内部，因此为了便于放置第二线圈绕组25，本实施例将定子2的磁体结构沿轴向划分为两个部分：t型磁环和i型磁环。
71.这样，在装配线圈时，可以先在外部自动绕线形成第二线圈绕组25，然后将第二线圈绕组25装入t型磁环内的对应位置，再将i型磁环与t型磁环端部粘接，从而完成定子2的线圈装配。
72.(b2)如图6所示，定子2的另一种磁体结构可以包括：相互独立成型的第三磁环和第四磁环；
73.第三磁环，包括一体成型且同轴设置的第五环状部21和第六环状部22；第五环状部21和第六环状部22沿同一轴向依次分布，且第五环状部21和第六环状部22的外环直径相同，第五环状部21的内环直径小于第六环状部22的内环直径；
74.第四磁环，包括一体成型且同轴设置的第七环状部23和第八环状部24；第七环状部23与第五环状部21的外环直径及内环直径均相同；第八环状部24与第六环状部22的外环直径及内环直径均相同，且第八环状部24和第七环状部23沿同一轴向依次分布；
75.第八环状部24的远离第七环状部23的端部，与第六环状部22的远离第五环状部21的端部连接，使得第五环状部21、第六环状部22、第八环状部24及第七环状部23沿同一轴向依次分布，第五环状部21和第七环状部23的凸出于第二环状部12内壁的凸出部之间形成第二线圈绕制空间。
76.与第(b1)种磁体结构相比较，该第(b2)种磁体结构同样采用了将整个结构拆分为独立的两部分的方案，只是拆分方式略有差异，划分为两个t型磁环。因此针对第(b2)种磁体结构，可以采用与第(b1)种磁体结构同样的绕线方式，此处不再赘述。
77.需要说明的是，本实用新型实施例中，第(a1)至第(a3)种所述的磁体结构，可以与第(b1)至第(b3)种所述的磁体结构采用任意的组合方式，不管采取哪一种组合方式，均能够获得具有图1和图2所示的旋转变压器。
78.一方面，该旋转变压器由于采用了同轴设计方式，可以增加绕线空间，可以实现非接触大功率传送能量；还可以通大电流，不仅仅适用于各种电源电路(例如反激、正激、推
挽、半桥、全桥等)大功率能量传送，还可以适用于高频信号传输；
79.另一方面，该旋转变压器由于采用了上述结构的磁体结构，大大简化了结构，不需要额外的机械部件即可以直接装配，降低了绕线工序复杂度和难度，有效提升了自动化程度。
80.另外，磁体结构优选具有高频低损耗的铁氧体材料制成，磁导率范围100～15000，例如nizn或mnzn等。第一线圈绕组15和第二线圈绕组25具体可以为单线、双线或者多股线，以满足不同的应用需求。
81.以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。