第4章 旋转变压器 ppt课件
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第四章旋转变压器
第四章 旋转变压器工作原理：一、二次绕组的电磁感应耦合程度由转子的转角决定。
当旋转变压器的一次侧外施单相交流电压励磁时，二次侧的输出电压将与转子转角严格保持某种函数关系。
第一节 旋转变压器的结构特点和分类结构：旋转变压器的典型结构由定子和转子两部分构成。
铁心：高磁导率的铁镍软磁合金片或硅钢片经冲制、绝缘、叠装而成。
定、转子之间的气隙是均匀的，绕组：两个轴线在空间互相垂直的分布绕组。
转子绕组引出线和滑环相接，滑环应有四个，固定在转轴的一端， 分类：按照输出电压和转子转角的函数关系来分：1) 正余弦旋转变压器（代号ＸＺ） 2) 线性旋转变压器（代号ＸＸ） 3) 比例式旋转变压器（代号ＸＬ）4) 特殊函数旋转变压器（正切函数、倒数函数、圆函数、对数函数等）按照电机极对数多少来分：单极对和多极对（可以提高系统的精度）。
按照有无电刷与滑环间的滑动接触来分：接触式和无接触式两类。
第二节 正余弦旋转变压器的工作原理4.2.1正弦绕组在旋转变压器中常用的绕组有两种形式，即双层短距分布绕组和同心式正弦绕组。
双层短距分布绕组能够达到较高的绕组精度并有良好的工艺性，但在绕组中存在一定量的谐波磁动势分量，其所引起的正余弦函数的误差达0.01%-0.07%，再加上工艺因素引起的误差，使旋转变压器的精度受到一定的限制，故双层短距分布绕组只适合对精度要求不很高的旋转变压器。
同心式正弦绕组为高精度绕组，它使各次谐波削弱到相当小，正余弦函数的误差从0.06%降到0.03%以下。
缺点为工艺性差，绕组系数低。
正弦绕组是指绕组各元件的导体数沿定子内圆或转子外圆按正弦规律分布的同心式绕组。
通常有两种分布形式：第一类是绕组的轴线对准槽的中心线，第二类是绕组的轴线对准齿的中心线。
旋转变压器大都采用这两类正弦绕组。
图4-2表示了正弦绕组中各元件在空间沿转子圆周外圆分布的情况及空间磁动势的分布情况。
为了使正弦绕组中各元件匝数沿圆周按正弦分布，各元件的匝数应满足Z)i (cosN N cm ci π12-= 正弦绕组每相的总匝数为])142cos(...3cos [cos 41Z Z Z Z N N N cm Zi ci πππ-+++==∑=4.2.2 正余弦旋转变压器的工作原理正余弦旋转变压器通常为两极结构，定子和转子分别安装两套互相垂直的正弦绕组。
旋转变压器的应用PPT课件
Number of pole pair: 1 Input voltage: 7V(rms) Input frequency: 10kHz Impedances: 180Ω±15% Transformation ratio: 0.5±5%
Max.electrical error: ±10′
. 2
旋变输入输出波形（三对极，假设空间不变，时间变化）
4.2几种类型旋转变压器的比较
由于结构形式和原理的不同，在性能和抗恶劣环境条件能力上，各种类型的旋转变压 器的特点不一样。表1给出了情况比较。
表1 各种类型的旋转变压器性能、特点比较
类型
精度 工艺性 相位移 可靠性 结构
成本
有刷型
高
差
小
差
复杂
高
环变型
高
一般 比较大
R3(WHT)
S2(YEL)
S3(BLK) S4(BLU)
无刷旋转变压器原理图
无刷旋变主要应用于工业控制场合，是伺服电机的理想的位 置传感器。
无刷旋变主要参数包括： 极对数： 1对极 激磁电压：7V(rms) 激磁频率：10kHz 输入阻抗：180Ω±15% 变压比：0.5±5% 电气误差：≤±10′
(1)按输出电压与转子转角的函数关系分为正、余弦旋转变压器，线性旋转变压器，特殊函数旋转 变压器，比例式旋转变压器和感应移相器；
(2)按功能在同步随动系统中分为发送机、接收机、变压器等； (3)按结构分为接触式和无接触式；还可分为单极、多极型和双通道旋转变压器，以及磁阻式旋转 变压器。
. 12
上海赢双电机有限公司
. 7
上海赢双电机有限公司
. 8
高精度双通道旋变
上海赢双电机有限公司
第四章 旋转变压器
jKu X m 2 cos 2
Zr Z l1 jKu2 X m 2 2 2 2 2 Z X Z Z jK X jK X sin jK X cos u m u m u m s m r l1 2 Zr Z l 2 jKu X m
2 0 jI f Ku X m sin I r1 Zr Zl1 jKu X m
i
正弦输出绕组电流、电压
I r1
Z s Z r Z l1 Z r Z l1 K u2 Z s jK u2 X m cos 2 jX m
K u U f sin
励磁回路电压方程
余弦绕组回路电压方程
K X cos I Z Z jK X 0 jI
2 f u m r2
r
l2
u
m
解得
I f Zs jX m
Ir1
jKu X m 2 sin 2
2 u
U f
Zr Z l1 jK X m Zr Z l 2 jKu2 X m sin jKuU f
第四章 旋转变压器 Resolver
本章内容：
§4-1 概述 §4-2 正余弦旋转变压器的工作原理 §4-3 线性旋转变压器 §4-4 旋转变压器的应用 §4-5 感应移相器
§4-1概述
旋转变压器是自动控制装置中的一类精密控 制微电机。从物理本质看，可以认为是一种可以 旋转的变压器，这种变压器的原、副边绕组分别 放置在定子和转子上。当旋转变压器的原边施加 交流电压励磁时，其副边输出电压将与转子的转 角保持某种严格的函数关系，从而实现角度的检 测、解算或传输等功能。
旋转变压器介绍PPT学习教案
②磁阻式旋转变压器。
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2
B
A
右侧（A）： 旋转变压器的定、Fra bibliotek子，信号 变换。
左侧（B）： 环形变压器。
定、转子绕组同 心放置。 图1 环变式旋转 变压器结构示意
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3
图2 10对极的磁阻式 旋转变压器
①励磁绕组和输出绕组 放在同一套定子槽内。
②励磁绕组和输出绕组 的形式不一样，励磁单 相、输出两相。
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14
U S1S3 (t) U 2m sin(t ) cos U S 2S 4 (t) U 2m sin(t )sin
图7中虚线是励磁正接时的波形相位，实线是 励磁反接时相位波形。和图5比较，发现：
若符合公式（2），零位应沿同一方向向前移 动180°；
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30
5）平衡负载 旋变两相输出端负载不对称时，会产生误 差。所以，使用时注意两相负载平衡。另 外，负载的阻抗值应该尽可能的大，以免 会对旋转变压器的工作产生影响。
6）接线正确 按照规定的标示接线，正弦相、余弦相以 及励磁的正方向都不能错。
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31
⒌⒉ 旋转变压器使用中问题分析 1）精度偏低 精度偏低的可能原因：
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③正弦相反接（S2、S4端点对调）
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18
按照图9波形，两种情况： 1）若余弦相仍为余弦相，电机转向改变。因
为：正弦相在前面了，只有反转才能余弦 相在前面。零位不变；
2）若想仍然正转，必须正弦相接到余弦相上、 而且反接，余弦相正向接到正弦相上。此 时零位在另一个方向上与原来相差90°。
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B
A
右侧（A）： 旋转变压器的定、Fra bibliotek子，信号 变换。
左侧（B）： 环形变压器。
定、转子绕组同 心放置。 图1 环变式旋转 变压器结构示意
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图2 10对极的磁阻式 旋转变压器
①励磁绕组和输出绕组 放在同一套定子槽内。
②励磁绕组和输出绕组 的形式不一样，励磁单 相、输出两相。
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U S1S3 (t) U 2m sin(t ) cos U S 2S 4 (t) U 2m sin(t )sin
图7中虚线是励磁正接时的波形相位，实线是 励磁反接时相位波形。和图5比较，发现：
若符合公式（2），零位应沿同一方向向前移 动180°；
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5）平衡负载 旋变两相输出端负载不对称时，会产生误 差。所以，使用时注意两相负载平衡。另 外，负载的阻抗值应该尽可能的大，以免 会对旋转变压器的工作产生影响。
6）接线正确 按照规定的标示接线，正弦相、余弦相以 及励磁的正方向都不能错。
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⒌⒉ 旋转变压器使用中问题分析 1）精度偏低 精度偏低的可能原因：
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③正弦相反接（S2、S4端点对调）
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按照图9波形，两种情况： 1）若余弦相仍为余弦相，电机转向改变。因
为：正弦相在前面了，只有反转才能余弦 相在前面。零位不变；
2）若想仍然正转，必须正弦相接到余弦相上、 而且反接，余弦相正向接到正弦相上。此 时零位在另一个方向上与原来相差90°。
旋转变压器原理种类及选用PPT资料42页
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第一章 旋转变压器
特殊函数旋转变压器的结构与正余弦旋转变压器基 本相同，它采用一系列含有各次谐波的绕组，使谐波磁 场产生的合成电动势在任意转角位置时逼近给定函数， 从而实现输出电压与转角之间成任意函数的关系。
对于含有各次谐波的同心式不等匝绕组，根据叠加 原理和谐波分析的方法，在正弦分布绕组的基础上得到 下列输出电压的表达式
关系的线性旋转变压器。
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第一章 旋转变压器
U1E1kuE1cos
UR2kuE1sin
UR21kuksu cinosU1 （1-10）
S1
R1
R3
D
U1
S3
S2
S4 R4
图1-6 线性旋转变压器
Z L2 R2
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第一章 旋转变压器 根据上式，当电源电压一定时，旋转变压器的输出
第一章 旋转变压器
第二节 线性旋转变压器
线性旋转变压器的输出电压与转角成正比。当转 角θ很小时，
sin
U R 2ku U 1sin ku U 1 （1-5）
当转角θ较大时，这种线性函数关系便不再适用。
事实上，对正余弦旋转变压器的连线进行适当改
接，可以得到较大转角范围内输出电压与转角呈正比
f () F() F(m)
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第一章 旋转变压器
选取n个转角值，记下对应的给定函数值，由式（114）可以得到下面n个方程
(1)f(1)(e1sin1 e3sin31 e5sin51esin1) (2)f(2)(e1sin2 e3sin32 e5sin52 esin2)
畸变是必须消除的，下面首先分析畸变产生的原 因，然后介绍消除畸变的措施。
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第一章 旋转变压器
特殊函数旋转变压器的结构与正余弦旋转变压器基 本相同，它采用一系列含有各次谐波的绕组，使谐波磁 场产生的合成电动势在任意转角位置时逼近给定函数， 从而实现输出电压与转角之间成任意函数的关系。
对于含有各次谐波的同心式不等匝绕组，根据叠加 原理和谐波分析的方法，在正弦分布绕组的基础上得到 下列输出电压的表达式
关系的线性旋转变压器。
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第一章 旋转变压器
U1E1kuE1cos
UR2kuE1sin
UR21kuksu cinosU1 （1-10）
S1
R1
R3
D
U1
S3
S2
S4 R4
图1-6 线性旋转变压器
Z L2 R2
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第一章 旋转变压器 根据上式，当电源电压一定时，旋转变压器的输出
第一章 旋转变压器
第二节 线性旋转变压器
线性旋转变压器的输出电压与转角成正比。当转 角θ很小时，
sin
U R 2ku U 1sin ku U 1 （1-5）
当转角θ较大时，这种线性函数关系便不再适用。
事实上，对正余弦旋转变压器的连线进行适当改
接，可以得到较大转角范围内输出电压与转角呈正比
f () F() F(m)
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第一章 旋转变压器
选取n个转角值，记下对应的给定函数值，由式（114）可以得到下面n个方程
(1)f(1)(e1sin1 e3sin31 e5sin51esin1) (2)f(2)(e1sin2 e3sin32 e5sin52 esin2)
畸变是必须消除的，下面首先分析畸变产生的原 因，然后介绍消除畸变的措施。
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《变压器》ppt教学课件
环保化
随着环保意识的提高，对电力设 备的环保性能要求也越来越高。 变压器作为电力系统的核心设备， 其环保性能的提升也是未来的重
要发展趋势。
新材料应用
高导磁料
绝缘材料
高导磁材料可以提高变压器的磁性能， 减小变压器的体积和重量，提高其能 效。
新型绝缘材料可以提高变压器的绝缘 性能和耐热性能，从而提高变压器的 安全性和寿命。
如绕组、铁芯、变压器油等部件出现故障， 应根据具体情况进行修复或更换。
及时处理异常情况
如发现变压器存在异常现象，应及时进行处 理，防止故障扩大。
加强维护和保养
定期对变压器进行维护和保养，保持其良好 的运行状态。
提高运行管理水平
加强变压器的运行管理，合理配置保护装置， 提高变压器的安全性和稳定性。
06
03
变压器工作特性
电压变换特性
总结词
描述变压器如何通过电磁感应原理实现电压的升高或降低。
详细描述
变压器通过一次侧和二次侧的线圈之间的电磁感应原理，实现电压的升高或降低 。当变压器的一次侧线圈输入交流电时，产生变化的磁场，该磁场在二次侧线圈 中感应出相应的电压，从而实现电压的变换。
电流变换特性
总结词
《变压器》教学课件
目录
• 变压器概述 • 变压器组成结构 • 变压器工作特性 • 变压器运行与维护 • 变压器故障与处理 • 变压器发展趋势与新技术应用
01
变压器概述
变压器定义
变压器定义
变压器是一种利用电磁感应原理改变交流电压的设备，主要由初级和次级线圈 以及铁芯组成。
变压器在电力系统中的作用
铁芯的作用
铁芯在变压器中起到导磁 的作用，将一次侧和二次 侧的磁场联系起来，实现 能量的传输。
《旋转变压器 》PPT课件_OK
3、按使用要求分类
解算装置：正余弦旋转变压器 输出电压与转子转角成正余
弦函数关系
线性旋转变压器 输出电压与转子转角成线性关系
比例式旋转变压器 作为调整电压的比例元件
特殊函数旋转变压器
随动系统：旋转变压器发送机
旋转变压器差动发送机
旋变变压器
2
二、旋转变压器结构 旋转变压器结构与绕线式异步电动机类似。 铁芯:定子、转子铁芯采用高磁导率的铁镍硅钢片冲叠而成; 绕组：在定子铁芯和转子铁芯上分别安装有两个在空间上互相 垂直的高精度正弦绕组； 通常设计为2极，转子绕组经电刷和集电环引出。 正余弦旋转变压器结构图如图所示。
输出绕组的端电压分别为：
U r10 E r1 k E f sin kU f sin
输出绕组Z1Z2 称 为正弦绕组
U r20 E r2 k E f cos kU f cos
输出绕组Z3Z4 称
为余弦绕组
8
二、正余弦旋转变压器的负载运行
在实际应用中，输出绕组都接有负载，如控制元件，放大器等， 输出绕组有电流流过，从而产生磁通势，使气隙磁场产生畸变， 从而使输出电压产生畸变，不再是转角的正、余弦函数关系。
Fr2d= Fr2cosα
交轴分量为
Fr2q= Fr2sinα
为消除或减弱造成电压畸变 的交轴分量磁势使Fr2q =Fr1q， 交轴分量磁势完全补偿。
21
Xm
22
按基尔霍夫第二定律：
••
•
•
U f I f (Zs jX m ) I r1( jku X m sin ) I r2 jku X m cos
在自动控制系统中可以用作解算元件，实现坐标变换和三角 运算等，在随动系统中，用来传输与角度对应的电信号，此外 还可以用作移相器和角度-数字转换装置等等。
磁阻式旋转变压器简介PPT课件
3.1 磁阻旋变生产商介绍
国内旋变科研构----西安交通大学、哈尔滨工业大学、南京 航空航天大学、上海大学等等。
3.1 磁阻旋变生产商介绍
国外旋变生产商----日本多摩川精机、日本美蓓亚、德国 LTN、德国西门子、瑞士ABB、美国泰科电气、美国托菲电 气、荷兰ATAS等等。
3.2 设计理念
采用有限元分析与RDC耦合联合仿真，缩短产品开发周期、提 升产品性能、降低研发成本
2.4高铁上的应用
22
3.国外磁阻式旋变先进技术
23
生产商介绍 设计理念 生产流水线 焊接 封装 下线
3.1 磁阻旋变生产商介绍
国内旋变生产商----西安西电微电机有限责任公司、青岛青 微电器有限责任公司、中国电子科技集团公司第二十一研究 所、深圳厚施电子科技有限公司、上海赢双电机有限公司等 等。
pwkw f2Bm 2 kw——与材料有关的比例系数
1.4材料
9
1.4材料
10
为减小涡流损耗，电机和变压器的铁心都用含硅量较 高的薄硅钢片叠成。
1.5标准
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⑤磁阻式旋转变压器上海市企业标准由上海赢双 电机有限公司于2012年5月提出并起草。 内容：本标准规定了磁阻式旋转变压器的术语和 定义、分类和标记、要求、试验方法、检验方法 、检验规则、标志、标签和包装、运输、贮存
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3.2 设计理念
a）马达机身泄漏出来的漏磁通导致失真。（b）确立了将失真量降至最小的设计方法。 采用磁场分析来设计
在磁场解析中容易造成问题的是漏磁通。旋转变压器是位于马达内的磁传感器，因此 马达机身泄漏出来的磁通量会使信号失真。为了将这一影响降低至最小限度，美蓓 亚采取了使用磁场分析来设计的方法。这种方法是凭借在EPS马达用途中积累的经 验确立的
旋转变压器工作原理ppt课件
按电机极数的多少来分，常见的旋转变压器一 般有两级绕组和四极绕组两种结构形式，两级 绕组变压器的定子和转子各有一对磁极。除此 之外，还有多极旋转变压器，用于高精度检测 系统。
按旋转变压器的输出电压和转子转角间的函数 关系, 旋转变压器可分为正余弦旋转变压器、 线性旋转变压器以及比例式旋转变压器。
按有无电刷与滑环间的滑动接触来分类，旋转 变压器可分为接触式和无接触式两大类，其中 无接触式旋转变压器运行可靠，抗震动，适应 恶劣环境。
04 旋转变压器的使用
旋转变压器在EPS系统上面的应用
EPS是一个典型的电机伺服系统。在EPS中,汽车转向时,转矩传感器检测到转向盘的力 矩和转动方向，将这些信号输送到电控单元,电控单元根据转向盘的转动力矩、转动方向和 车辆速度等数据向电动机控制器发出信号指令,使电动机输出相应大小及方向的转动力矩以 产生助动力。
04 旋转变压器的使用
旋转变压器在袜机、织布机上面的应用
旋转变压器在纺织机械上面，尤其以袜机为主，织布机、梳棉机上面也越来越大面积 开始使用，主要是由于旋转变压器相比光电编码器有极大的优势，诸如抗震动、耐油污、 寿命长等优点，特别适合纺织行业的S4工作制。
04 旋转变压器的使用
旋转变压器在油田电机上面的应用
4.3 旋转变压器的使用原则
(1) 旋转变压器应尽可能在接近空载的状态下工作。因此，负载阻抗应远大于旋转变压器的输出 阻抗。两者的比值越大，输出电压的畸变就越小。
(2) 使用时首先要准确地调准零位，否则会增加误差，降低精度。 (3)励磁一方两相绕组同时励磁时，即只能采用二次侧补偿方式时，两相输出绕组的负载阻抗应 尽可能相等。
EPS必须满足很高的实时性和较高的精度要求,同时,要确保其具有高的可靠性。无刷旋 转变压器是较好的选择。
按旋转变压器的输出电压和转子转角间的函数 关系, 旋转变压器可分为正余弦旋转变压器、 线性旋转变压器以及比例式旋转变压器。
按有无电刷与滑环间的滑动接触来分类，旋转 变压器可分为接触式和无接触式两大类，其中 无接触式旋转变压器运行可靠，抗震动，适应 恶劣环境。
04 旋转变压器的使用
旋转变压器在EPS系统上面的应用
EPS是一个典型的电机伺服系统。在EPS中,汽车转向时,转矩传感器检测到转向盘的力 矩和转动方向，将这些信号输送到电控单元,电控单元根据转向盘的转动力矩、转动方向和 车辆速度等数据向电动机控制器发出信号指令,使电动机输出相应大小及方向的转动力矩以 产生助动力。
04 旋转变压器的使用
旋转变压器在袜机、织布机上面的应用
旋转变压器在纺织机械上面，尤其以袜机为主，织布机、梳棉机上面也越来越大面积 开始使用，主要是由于旋转变压器相比光电编码器有极大的优势，诸如抗震动、耐油污、 寿命长等优点，特别适合纺织行业的S4工作制。
04 旋转变压器的使用
旋转变压器在油田电机上面的应用
4.3 旋转变压器的使用原则
(1) 旋转变压器应尽可能在接近空载的状态下工作。因此，负载阻抗应远大于旋转变压器的输出 阻抗。两者的比值越大，输出电压的畸变就越小。
(2) 使用时首先要准确地调准零位，否则会增加误差，降低精度。 (3)励磁一方两相绕组同时励磁时，即只能采用二次侧补偿方式时，两相输出绕组的负载阻抗应 尽可能相等。
EPS必须满足很高的实时性和较高的精度要求,同时,要确保其具有高的可靠性。无刷旋 转变压器是较好的选择。
《旋转变压器 》课件
旋转变压器的应用领域
汽车工业
用于检测曲轴、凸轮轴位置，以 及车辆四轮定位。
数控机床
用于实现高精度角度控制和位置 检测。
航空航天
用于飞行器的姿态控制和导航系 统。
机器人技术
用于机器人的关节角度检测和运 动控制。
旋转变压器的优缺点
优点
结构简单、可靠性高、耐高温、 抗干扰能力强、测量精度高。
缺点
输出信号为模拟量，需要配合后 续电路进行信号处理；对安装位 置和轴系要求较高，需要专业人 员安装调试。
05
未来旋转变压器的发展趋势
新型旋转变压器的研发
研发高精度、高效率的旋转变压器
随着科技的发展，对旋转变压器的精度和效率要求越来越高，未来将会有更多新 型的旋转变压器被研发出来，以满足各种应用需求。
微型化、集成化旋转变压器
随着微电子技术的发展，微型化和集成化的旋转变压器将成为未来的重要研究方 向，这将有助于减小设备的体积和重量，提高其便携性和可靠性。
02
感应电动势的大小和方向随转子 的位置和极数而变化，从而输出 与转子位置成比例的电压信号。
旋转变压器的控制方式
旋转变压器可以采用模拟控制和数字控制两种方式。
模拟控制方式通过调整励磁电流的大小和方向来控制旋转变压器的输出电压信号。
数字控制方式则通过数字信号处理器（DSP）或微控制器（MCU）对旋转变压器进 行数字化控制，实现更高的控制精度和动态性能。
根据故障现象，结合以上方法，逐步排查 故障原因，采取相应的措施进行排除。
旋转变压器的保养建议
01
02
03
定期进行维护保养
建议每年对旋转变压器进 行一次全面的维护保养， 包括清洗、检查、紧固等 。
第4章 旋转变压器
FR1=KIR1 FR2=KIR2 (4 - 7)
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
交轴磁势为 FR1q=FR1sinθ=KIR1sinθ FR2q=FR2cosθ=KIR2cosθ 由图 4 - 5 的电路关系得 (4 - 8)
& & kuU s1 U R2 = sin θ I R 2 = Z L + Zσ Z L + Zσ & U R1 kuU s1 I = & = cos θ R1 Z ′ + Zσ Z ′ + Zσ
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
Φq与Z3-Z4输出绕组轴线的夹角为 设 Φq匝链 3-Z4输出绕组的 输出绕组轴线的夹角为θ, 匝链Z 磁通为Φ 磁通为 q34, 则 Φq34=Φq cosθ 将式(4- 代入上式 代入上式, 将式 5)代入上式 则 Φq34∝BZ cos 2θ Eq34=4.44fWZΦq34∝BZ cos 2θ (4- 6)
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
4.3.2 负载后输出特性的畸变
图 4 - 3 正弦输出绕组接负载ZL
图 4 - 4 输出特性的畸变
输出特性的畸变：输出特性偏离理论上的正余弦规律的现象。 输出特性的畸变 ： 输出特性偏离理论上的正余弦规律的现象
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
4.3 正余弦旋转变压器的工作原理
图 4 - 2 正余弦旋转变压器原理示意图
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
4.3.1 空载运行时的情况
设该旋转变压器空载, 即转子输出绕组和定子交轴绕组开路, 设该旋转变压器空载 即转子输出绕组和定子交轴绕组开路 & 仅将定子绕组D 仅将定子绕组 -D 加交流励磁电压 U 。 那么气隙中将产
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
交轴磁势为 FR1q=FR1sinθ=KIR1sinθ FR2q=FR2cosθ=KIR2cosθ 由图 4 - 5 的电路关系得 (4 - 8)
& & kuU s1 U R2 = sin θ I R 2 = Z L + Zσ Z L + Zσ & U R1 kuU s1 I = & = cos θ R1 Z ′ + Zσ Z ′ + Zσ
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
Φq与Z3-Z4输出绕组轴线的夹角为 设 Φq匝链 3-Z4输出绕组的 输出绕组轴线的夹角为θ, 匝链Z 磁通为Φ 磁通为 q34, 则 Φq34=Φq cosθ 将式(4- 代入上式 代入上式, 将式 5)代入上式 则 Φq34∝BZ cos 2θ Eq34=4.44fWZΦq34∝BZ cos 2θ (4- 6)
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
4.3.2 负载后输出特性的畸变
图 4 - 3 正弦输出绕组接负载ZL
图 4 - 4 输出特性的畸变
输出特性的畸变：输出特性偏离理论上的正余弦规律的现象。 输出特性的畸变 ： 输出特性偏离理论上的正余弦规律的现象
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
4.3 正余弦旋转变压器的工作原理
图 4 - 2 正余弦旋转变压器原理示意图
旋转变压器第6 第6章 旋转变压器第6章 旋转变压器
4.3.1 空载运行时的情况
设该旋转变压器空载, 即转子输出绕组和定子交轴绕组开路, 设该旋转变压器空载 即转子输出绕组和定子交轴绕组开路 & 仅将定子绕组D 仅将定子绕组 -D 加交流励磁电压 U 。 那么气隙中将产
旋转变压器PPT课件
多相旋转变压器具有较 高的精度和线性度，适 用于高精度测量和控制 系统中。
根据用途分类：旋转变 压器可分为标准型和特 殊型两种类型。
标准型旋转变压器主要 用于测量和控制系统中， 而特殊型旋转变压器则 根据特定需求进行定制， 如用于高温、高压、腐 蚀等恶劣环境下的旋转 变压器。
03 旋转变压器的应用
对安装和调整要求较高
旋转变压器的安装和调整要求较 高，需要专业的技术人员进行操 作，否则可能会影响测量精度和 稳定性。
对工作环境要求较高
旋转变压器对工作环境的要求较 高，需要在干燥、无尘、无振动 的环境中工作，以确保测量精度 和稳定性。源自 05 未来旋转变压器的发展趋 势
提高精度和稳定性
优化设计
智能化控制
通过改进结构设计、优化材料和制造 工艺，提高旋转变压器的精度和稳定 性。
结合传感器技术和控制算法，实现旋 转变压器的智能化控制，提高其稳定 性和可靠性。
误差补偿技术
采用先进的误差补偿技术，如数字补 偿技术，对旋转变压器的输出进行精 确调整，提高其测量精度。
降低成本和体积
优化生产工艺
通过改进生产工艺和降低制造成 本，实现旋转变压器成本的降低。
01
旋转变压器主要由定子 和转子组成。
02
定子上有励磁绕组，而 转子上则有感应绕组。
03
04
定子和转子之间存在气 隙，以减少磁阻并提高 磁耦合效率。
旋转变压器的结构紧凑， 通常用于高精度测量和 控制系统中。
旋转变压器的工作原理
01
02
03
04
当励磁绕组中通入交流电时， 会在定子中产生一个旋转磁场
。
详细描述
在汽车领域，旋转变压器用于检测曲轴位置、气门开度等，实现发动机的精确控制；在航空领域，旋转变压器用 于检测飞行器的姿态和角位置；在能源领域，旋转变压器用于风力发电机的转速和角度监测；在工业自动化领域， 旋转变压器用于数控机床、包装机械等设备的运动控制和位置检测。
旋转变压器工作原理PPT课件
分辨率高、通用接口
可靠性较差
分辨率高、可绝对定位
成本高，可靠性较差
可靠性高，高精度、可绝对定 位
使用麻烦
可靠性最高，结构简单紧凑 精度偏低，使用麻烦
02 旋转变压器的类型
02 旋转变压器的类型
从电机原理来看, 旋转变压器又是 一种能旋转的变压器。 这种变压器 的原、 副边绕组分别装在定、 转 子上。 原、 副边绕组之间的电磁 耦合程度由转子的转角决定, 故转 子绕组的输出电压大小及相位必然 与 按转 电子 机的 极转 数角 的有 多关 少。 来分，常见的旋 转变压器一般有两级绕组和四极绕 组两种结构形式，两级绕组变压器 的定子和转子各有一对磁极。除此 之外，还有多极旋转变压器，用于 高精度检测系统。
旋转变压器
演讲人：
CONTENT S
01 概述 02 旋转变压器的类型 03 正余弦旋转变压器 04 旋转变压器的使用
01 概述
01 概述
旋转变压器，又称同步分解器，是一种电磁式传感器，精密 测位用的机电元件，其输出电信号与转子转角成某种函数关系。 旋转变压器也是一种测量角度用的小型交流电动机，主要用来测 量旋作转为物体速的度转及轴位置角传位感移元和件角，速常度用。的有这 样几种：光学编码器、磁性编码器和旋转变 压器。由于制作和精度的缘故，磁性编码器 没有其他两种普及。光学编码器的输出信号 是脉冲，由于是天然的数字量，数据处理比 较方便，因而得到了很好的应用。早期的旋 转变压器，由于信号处理电路比较复杂，价 格比较贵的原因，应用受到了限制。因为旋 转变压器具有无可比拟的可靠性，特别是高 温，严寒、潮湿、高速、高振等。以及具有 足够高的精度，在许多场合有着不可代替的
精度 高 高 低
工艺性 差 一般 好
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若按有无电刷与滑环间的滑动 接触来分类, 旋转变压器可分为接 触式和无接触式两大类。其中旋转 变压器无接触式，无电刷和滑环的 滑动接触 运行可靠，抗振动，适应 恶劣环境。
图4.4 旋转变压器接触式 图4.5 旋转变压器无接触式
ppt课件
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4. 、转子两大部分组成的。 每一大部分又有自己的电磁部分和机械部分, 总体说
它和两相绕线式异步电机的结构更为相似。
4.2.1 正余弦旋转变压器的结构
旋转变压器大多设计成两极隐极式的定、转子 的结构和定转子对称两套绕组。电磁部分仍然由可 导电的绕组和能导磁的铁心组成，旋转变压器的定、 转子铁心是采用导磁性能良好的硅钢片薄板冲成的 槽状心片叠装而成。为提高精度，通常采用铁镍软 磁合金或高硅电工钢等高磁导率材料，并采用频率 为400Hz的励磁电源。在定子铁心的内周和转子铁 心外圆周上都冲有一定数量的规格均匀的槽，里面 分别放置两套空间轴线互相垂直的绕组，以便在运 行时可以得到原边或副边补偿。
子绕组上励磁，而从定子绕组 上输出电压。
图4.8 旋转变压器定、转子绕组
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在结构上，旋转变压器
定子和转子基本和自整角电 机一样，其组件图见图4.9， 定子绕组通过固定在壳体上 的接线柱直接引出。定子绕 组端点直接引至接线板上， 而转子绕组的端点要通过电 刷和滑环才能引出，注意定 子和转子之间的空气隙是均 匀的。气隙磁场一般为两极， 定子铁心外圆是和机壳内圆 过盈配合, 机壳、 端盖等部 件起支撑作用, 是旋转电机 的机械部分。
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图4.7 正余弦旋转变压器的结构图
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10
旋转变压器定子绕组和转子
绕组都安装两套在空间互差 90°电角度，结构上完全相同 的对称分布绕组。定子绕组有
两个，一般是相同的，即导线
截面和接线方式以及绕组匝数
都相同。分别叫定子励磁绕组 (其引线端为D1-D2)和定子交轴 绕组 又叫(补偿绕组其引线端为 D3-D4)。如图带有圆圈的表示 转子，转子上两套绕组与定子 一样匝数相等分别用Z1 - Z2 和 Z3 - Z4叫正弦输出绕组和余弦 输出绕组，有的时候也可在转
图4.1 旋转变压器
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旋转变压器作为
一种最常用的转角检 测元件，结构简单， 工作可靠，且其精度 能满足一般的检测要 求，被广泛应用在各 类数控机床上。诸如 各类机床、镗床、回 转工作台、加工中心、 转台等。
图4.2 应用旋转变压器数控机床
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5
近来旋转变压器的发
展主要是解决满足数字化 的要求，应用数字转换器 件对旋转变压器输出互为 正余弦关系的模拟信号进 行采样,将其转换成数字信 号,以便于各种CPU进行处 理，目前多用单片机控制 图4.3 旋转变压器数字类转换模块 意在完成旋转变压器的数 字化角度和长度测量显示， 并达到比较高的精度水平。
分为解算用旋转和数据传输用旋转 变压器。根据数据传输用旋转变压 器在系统中的具体用途，又可分为 旋变发送机(代号为XF)，旋变差动 发送机(代号为XC)，旋变变压器 (又名旋变接收器)(代号为XB)。
若按电机极对数的多少来分, 可将旋转变压器分为单极对和多极 对两种。 采用多极对是为了提高系 统的精度。
第四章 旋转变压器
ppt课件
1
本章教学目标与要求
• ·了解旋转变压器的发展历史 • ·掌握旋转变压器的基本构成及分类 • ·掌握正余弦的旋转变压器的工作原理及
补偿方法 • ·掌握线性旋转变压器的工作原理 • ·掌握旋转变压器的使用方式 • ·了解旋转变压器的应用
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2
本章知识架构
旋转变压器 正余弦的旋转变压器
但旋转变压器又区别于普通变压器，其区别
在于转、定子间有气隙，转子可以转动，旋转变 压器的二次侧线圈(输出线圈)可随转子的转动而 改变其与定子线圈的相对位置。
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一、二次侧线圈间的互感发生变化，由图4.11知，定子励磁绕组D1-D2的轴线 在α=0 处，转子绕组Z3 - Z4的轴线与励磁绕组轴线夹角为α 角。
典型结构特点 分类及用途
空载工作原理 负载工作原理
旋 转 变 压 器
线性旋转变压器
旋转变压器的使用
补偿方法
结构 工作原理 工作方式 选用 误差
旋转变压器的应用
ppt课件
二次侧补偿 一次侧补偿
3
旋转变压器(Rotational transformer或resolver) 是一种电磁式传感器，是 一种精密的测位用的机电 元件,又称同步分解器。它 的输出电信号与转子转角 成某种函数关系，它也是 一种测量角度用的小型交 流电动机，属自动控制系 统中的精密感应式微电机 的一种，主要用来测量旋 转物体的转轴角位移和角 速度。
1一转子
绕组I
2一定子
绕组I
图 4.11 正余弦旋转变压器原理示意图
图4.12 旋转变压器磁通分布情况
定子的励磁绕组接上交流电压，设某瞬间线圈中电流I 的方向和产生气隙磁 通方向如图4.12所示。
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两极正余弦旋转变压器其输出电压与转角成正、余弦关系，它的
电气工作原理图如图4.13所示，旋转变压器不带负载时。Z1 - Z2、 Z3 - Z4开路，负载时Z1 - Z2 和Z3 - Z4均可带负载阻抗形成闭合回 路。空载时除D1-D2 绕组中流有励磁电流If 外其余绕组中均无电流， 如图4.13(a) 、(b) 所示，该图为了说明工作原理分别画出余弦输出绕 组Z3 - Z4的绕组轴线与励磁绕组轴线夹角为∝角如图4.13 (a) 所示， 正弦输出绕组Z1 - Z2 的绕组轴线与励磁绕组轴线的夹角为，如图 4.13 (b)
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4.1 旋转变压器的类型和用途
按着输出电压和转子转角间的函数关 系，旋转变压器主要可以分：正、余弦旋 转变压器(代号为XZ)和线性旋转变压器(代 号为XX)、比例式旋转变压器(代号为XL)， 矢量旋转变压器（代号为XS）及特殊函数 旋转变压器等。
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按旋转变压器在系统中用途可
图4.9 旋转变压器定转子组件图
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旋转变压器分为有刷式和无刷式
有刷式旋转变压器
无刷式旋转变压器
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4.2.2正余弦旋转变压器的工作原理
旋转变压器是一个能够转动的变压器，它的 定子绕组相当于普通变压器的一次侧线圈(励磁线 圈)。而转子绕组就相当于普通变压器的二次侧线 圈。根据测得的输出电压，就可以知道转子转角 的大小。对励磁电压的相位移等于转子的转动角 度，检测出相位，即可测出角位移。
图4.4 旋转变压器接触式 图4.5 旋转变压器无接触式
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4. 、转子两大部分组成的。 每一大部分又有自己的电磁部分和机械部分, 总体说
它和两相绕线式异步电机的结构更为相似。
4.2.1 正余弦旋转变压器的结构
旋转变压器大多设计成两极隐极式的定、转子 的结构和定转子对称两套绕组。电磁部分仍然由可 导电的绕组和能导磁的铁心组成，旋转变压器的定、 转子铁心是采用导磁性能良好的硅钢片薄板冲成的 槽状心片叠装而成。为提高精度，通常采用铁镍软 磁合金或高硅电工钢等高磁导率材料，并采用频率 为400Hz的励磁电源。在定子铁心的内周和转子铁 心外圆周上都冲有一定数量的规格均匀的槽，里面 分别放置两套空间轴线互相垂直的绕组，以便在运 行时可以得到原边或副边补偿。
子绕组上励磁，而从定子绕组 上输出电压。
图4.8 旋转变压器定、转子绕组
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在结构上，旋转变压器
定子和转子基本和自整角电 机一样，其组件图见图4.9， 定子绕组通过固定在壳体上 的接线柱直接引出。定子绕 组端点直接引至接线板上， 而转子绕组的端点要通过电 刷和滑环才能引出，注意定 子和转子之间的空气隙是均 匀的。气隙磁场一般为两极， 定子铁心外圆是和机壳内圆 过盈配合, 机壳、 端盖等部 件起支撑作用, 是旋转电机 的机械部分。
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图4.7 正余弦旋转变压器的结构图
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旋转变压器定子绕组和转子
绕组都安装两套在空间互差 90°电角度，结构上完全相同 的对称分布绕组。定子绕组有
两个，一般是相同的，即导线
截面和接线方式以及绕组匝数
都相同。分别叫定子励磁绕组 (其引线端为D1-D2)和定子交轴 绕组 又叫(补偿绕组其引线端为 D3-D4)。如图带有圆圈的表示 转子，转子上两套绕组与定子 一样匝数相等分别用Z1 - Z2 和 Z3 - Z4叫正弦输出绕组和余弦 输出绕组，有的时候也可在转
图4.1 旋转变压器
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旋转变压器作为
一种最常用的转角检 测元件，结构简单， 工作可靠，且其精度 能满足一般的检测要 求，被广泛应用在各 类数控机床上。诸如 各类机床、镗床、回 转工作台、加工中心、 转台等。
图4.2 应用旋转变压器数控机床
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近来旋转变压器的发
展主要是解决满足数字化 的要求，应用数字转换器 件对旋转变压器输出互为 正余弦关系的模拟信号进 行采样,将其转换成数字信 号,以便于各种CPU进行处 理，目前多用单片机控制 图4.3 旋转变压器数字类转换模块 意在完成旋转变压器的数 字化角度和长度测量显示， 并达到比较高的精度水平。
分为解算用旋转和数据传输用旋转 变压器。根据数据传输用旋转变压 器在系统中的具体用途，又可分为 旋变发送机(代号为XF)，旋变差动 发送机(代号为XC)，旋变变压器 (又名旋变接收器)(代号为XB)。
若按电机极对数的多少来分, 可将旋转变压器分为单极对和多极 对两种。 采用多极对是为了提高系 统的精度。
第四章 旋转变压器
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本章教学目标与要求
• ·了解旋转变压器的发展历史 • ·掌握旋转变压器的基本构成及分类 • ·掌握正余弦的旋转变压器的工作原理及
补偿方法 • ·掌握线性旋转变压器的工作原理 • ·掌握旋转变压器的使用方式 • ·了解旋转变压器的应用
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本章知识架构
旋转变压器 正余弦的旋转变压器
但旋转变压器又区别于普通变压器，其区别
在于转、定子间有气隙，转子可以转动，旋转变 压器的二次侧线圈(输出线圈)可随转子的转动而 改变其与定子线圈的相对位置。
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一、二次侧线圈间的互感发生变化，由图4.11知，定子励磁绕组D1-D2的轴线 在α=0 处，转子绕组Z3 - Z4的轴线与励磁绕组轴线夹角为α 角。
典型结构特点 分类及用途
空载工作原理 负载工作原理
旋 转 变 压 器
线性旋转变压器
旋转变压器的使用
补偿方法
结构 工作原理 工作方式 选用 误差
旋转变压器的应用
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二次侧补偿 一次侧补偿
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旋转变压器(Rotational transformer或resolver) 是一种电磁式传感器，是 一种精密的测位用的机电 元件,又称同步分解器。它 的输出电信号与转子转角 成某种函数关系，它也是 一种测量角度用的小型交 流电动机，属自动控制系 统中的精密感应式微电机 的一种，主要用来测量旋 转物体的转轴角位移和角 速度。
1一转子
绕组I
2一定子
绕组I
图 4.11 正余弦旋转变压器原理示意图
图4.12 旋转变压器磁通分布情况
定子的励磁绕组接上交流电压，设某瞬间线圈中电流I 的方向和产生气隙磁 通方向如图4.12所示。
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两极正余弦旋转变压器其输出电压与转角成正、余弦关系，它的
电气工作原理图如图4.13所示，旋转变压器不带负载时。Z1 - Z2、 Z3 - Z4开路，负载时Z1 - Z2 和Z3 - Z4均可带负载阻抗形成闭合回 路。空载时除D1-D2 绕组中流有励磁电流If 外其余绕组中均无电流， 如图4.13(a) 、(b) 所示，该图为了说明工作原理分别画出余弦输出绕 组Z3 - Z4的绕组轴线与励磁绕组轴线夹角为∝角如图4.13 (a) 所示， 正弦输出绕组Z1 - Z2 的绕组轴线与励磁绕组轴线的夹角为，如图 4.13 (b)
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4.1 旋转变压器的类型和用途
按着输出电压和转子转角间的函数关 系，旋转变压器主要可以分：正、余弦旋 转变压器(代号为XZ)和线性旋转变压器(代 号为XX)、比例式旋转变压器(代号为XL)， 矢量旋转变压器（代号为XS）及特殊函数 旋转变压器等。
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按旋转变压器在系统中用途可
图4.9 旋转变压器定转子组件图
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旋转变压器分为有刷式和无刷式
有刷式旋转变压器
无刷式旋转变压器
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4.2.2正余弦旋转变压器的工作原理
旋转变压器是一个能够转动的变压器，它的 定子绕组相当于普通变压器的一次侧线圈(励磁线 圈)。而转子绕组就相当于普通变压器的二次侧线 圈。根据测得的输出电压，就可以知道转子转角 的大小。对励磁电压的相位移等于转子的转动角 度，检测出相位，即可测出角位移。