磁阻式旋转变压器简介

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轴向磁场单对极旋转变压器变磁阻原理分析

轴向磁场单对极旋转变压器变磁阻原理分析尚静;徐谦【摘要】The mechanical eccentricity makes much more influence on precision of one pair pole reluctance resolver. One pair pole axial flux reluctance resolver with new magnetic structure is put forward, which has compensating character inside its two side air gap. The prototype has both exciting windings and signal windings in its stator, which are vertical to each other. There is no winding in its rotor and one inclined ring is set in it. By using analytical method, the conclusion is got that the resistance of the reluctance resolver is varied by changing its electro-magnetic coupling area. At the same time, by selecting appropriate shape of the inclined ring of rotor, the output sine and cosine signal of the EMF is optimized. To analyze the axial flux through the stator and the rotor, 3D transient FEM is used. The character of the EMF in signal windings is got at the same time. The FEM result agrees well with the analytical result, this will offer us the basic parameters for the further analysis in the future.%针对单对极结构磁阻式旋转变压器因其磁路缺少补偿，导致偏心等因素对其精度影响较大的问题，提出一种新结构的轴向磁场一对极磁阻式旋转变压器，其磁路具有补偿优势，从而解决偏心带来的误差问题．原理样机定子采用激磁绕组与信号绕组所在平面正交设计，转子无绕组且采用斜环状导磁结构设计．采用磁路解析方法分析表明：改变定转子磁路耦合面积可以改变旋变磁路磁阻；适当选择斜环导磁带形状函数可优化输出电势函数波形，达到使之呈现正弦变化的目的．针对激磁磁路呈现轴向磁场的特殊性，采用三维暂态磁场有限元方法对其信号绕组输出电势特性进行了分析，得到与解析分析一致的结论，证明了原理样机变磁阻原理与结构设计思想的正确性．【期刊名称】《哈尔滨工业大学学报》【年(卷),期】2011(043)011【总页数】5页(P70-74)【关键词】轴向磁场;磁组式旋转变压器;耦合面积;三维有限元【作者】尚静;徐谦【作者单位】哈尔滨工业大学电气工程及自动化学院,哈尔滨150001;电子工业部上海第二十一研究所,上海200233【正文语种】中文【中图分类】TM35旋转变压器以其高精度、高可靠性、防水、防尘、抗振动、抗强电磁干扰以及能够提供高精度的位置信息等突出优点，广泛应用于要求可靠性高的各种位置、速度闭环控制系统中.旋转变压器按照结构可以分为:传统绕线式转子旋转变压器、磁阻式转子旋转变压器两大类型.励磁绕组在转子上的绕线式旋转变压器必须带有电刷或者耦合变压器，因此整机机械可靠性降低.磁阻式旋转变压器因其励磁在定子上，是目前旋转变压器发展的一个重要方向.其无刷、无耦合变压器式结构，使其无需维护，与传统转子绕线式旋变相比，寿命长且运行更为可靠，对机械和电气噪音不敏感，广泛应用在高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合，如机器人系统、机械工具、汽车、电力、冶金、纺织、印刷、航空航天等领域.目前磁阻式旋转变压器常见的变磁阻原理是通过改变气隙长度从而改变磁阻，其转子多呈现波纹状凸极式轮廓.我国的电子工业部上海21研究所、日本的多摩川公司、西安微电机研究所对该种变气隙磁阻式旋转变压器进行较深入研究且已有批量生产.这种变气隙长度式磁阻旋变的主要产品为多极结构，原因是通过增加极对数，对于轴系安装、工艺等原因带来的系统误差产生了空间补偿作用，使得角度位置测试精度达到或接近绕线式旋变测试水平[1－4].单对极磁阻式旋转变压器具有结构简单、可以提供绝对零位等特点，但该种磁阻式旋变如果做成一对极，由于缺少对称位置磁阻互补性，必然导致测量精度差、抗系统偏心能力差等问题.针对上述问题，本文提出一种采用新结构、新原理的轴向磁场一对极磁阻式旋转变压器.该种旋转变压器相对于以往旋转变压器具有高可靠性、高转速、低阻抗、低成本以及能够减小偏心影响等优点，更加适用于运行条件恶劣的电机伺服系统.如:应用于航天或航空领域，同时可以提供绝对位置信号.该种结构的磁阻式旋转变压器磁阻变化原理并非采用改变气隙长度原理，而是通过改变定转子之间磁路耦合面积而达到改变磁路磁阻的目的.1 磁阻式旋变的分类与磁阻变化原理1.1 整体结构与电磁原理磁阻式旋转变压器是由定子、转子组成，定子上同时装有励磁绕组和信号绕组，基本工作原理是通过改变磁路的磁阻来达到使正余弦绕组的感应电势幅值跟随转子旋转位置变化呈现正、余弦规律，从而在信号绕组中产生正、余弦位置电势信号[5－7].从整体结构以及电磁原理来看，磁阻式旋转变压器又可以分为不等气隙磁阻式旋转变压器及本文提出的等气隙磁阻式旋转变压器两类.磁阻式旋转变压器基本电磁原理如下:两相绕组轴线位置的磁通值分别为其中，ImNm为激磁电流安匝数，λs\λc为两相信号绕组磁路磁导.假若磁路的磁导被设计为正弦函数，则磁路磁通可以表示为因此，可以得到两相信号绕组中幅值为位置正余弦函数的电势信号.1.2 不等气隙磁阻式旋转变压器结构与原理在上述讨论中，由于旋变的主磁路通常设计成低饱和状态，磁路的磁阻主要取决于气隙的磁阻.根据磁导的定义式:其中，Ss/Sc为定子、转子气隙磁路面积，δs/δc为定子、转子气隙磁路长度.通常情况下，定子铁心厚度与转子铁心厚度是相等的或接近相等，即气隙磁路的耦合面积相等，此时式(2)中若要改变气隙的磁导，通常采用改变气隙长度的方法.即若保持Ss、Sc为常数，则图1给出了转子采用波纹状铁心结构的多极不等气隙磁阻式旋变.只要合理优化设计转子波纹形状，就可以得到较好的正余弦位置信号.同时，多极变气隙长度磁阻式旋转变压器具有抗偏心作用，如果转子轴系偏心，则相差180°机械角度位置的转子凸极下一个极下磁阻增大、相对另一个极下磁阻减小，则一相信号绕组总的感应电势经过叠加后近似保持不变.图1 多极不等气隙磁阻式旋变图2给出了一对极变气隙结构磁阻式旋变示意图.图2 一对极变气隙结构磁阻式旋变定子可以采用分布短距绕组结构，转子可以采用两个偏心圆作为转子铁心内圆及外圆轮廓线.这样的一对极磁阻式旋转变压器可以测得绝对位置信号.但由于磁路结构缺少补偿性，如果转子偏心，对测量误差影响很大.因此一对极变气隙结构磁阻式旋转变压器因磁路结构缺少补偿性而极少采用.1.3 等气隙磁阻式旋转变压器基本原理与上述不等气隙磁阻式旋变原理不同的是，可以采用不变气隙长度，而改变磁路耦合面积的方法来实现变磁阻原理.从式(2)可以看出，如果δs、δc是恒量，只需即耦合面积随转子位置角度呈现正弦或余弦变化，则有这样就可以得到式(1)的结果，即通过改变定转子磁场耦合面积而达到改变磁路磁阻的目的.该种原理的磁阻式旋转变压器为磁阻式旋转变压器提供了一种新型结构，拓展了磁阻式旋转变压器的应用范围和领域，本文提出的轴向磁场变磁阻式旋转变压器就是这样一种以改变磁路耦合面积为基础的磁阻式旋转变压器.2 一对极轴向磁场磁阻式旋转变压器结构本文提出一种通过改变定转子耦合面积而改变旋转变压器磁阻的轴向磁场磁阻式旋转变压器.该种旋变的变磁阻原理属于等气隙结构变磁阻式旋变，因此通过相关磁路设计达到改变耦合面积的目的.首先介绍轴向磁场磁阻式旋转变压器的结构和磁路原理.该种轴向磁场磁阻式旋转变压器与不等气隙磁阻式旋转变压器主要构成相同，都是由定子、转子两部分组成.定子上同样缠绕激磁绕组和两相正交信号绕组，转子上没要绕组.其基本结构如图3所示.与不等气隙磁阻式旋变结构不同之处为:1)定子铁心为三段式结构.与传统电机或旋变不同的是，定子铁心分为上齿铁心、中齿铁心、下齿铁心三段结构.2)定子绕组结构不同.不等气隙磁阻式旋变的两相绕组为普通两相正弦绕组或双层短距绕组，激磁绕组同样为普通正弦绕组或双层短距绕组.而轴向磁场等气隙磁阻式旋变定子绕组结构较为特殊.首先激磁绕组与信号绕组所在平面互相正交，为产生轴向磁场提供条件.在图3(c)中，定子激磁绕组水平放置于上齿和下齿之间.信号绕组垂直放置并同时缠绕在上下齿上.3)具有独特结构的斜环状转子导磁结构.该种旋变的转子结构较为特殊，是由两部分组成的，如图3(b)所示.其中斜环状铁心为导磁性材料构成的，它作为转子磁路主要构成部分.另一部分为支撑斜环状铁心的轴套部分，其材料为非导磁性材料. 图3 轴向磁场磁阻式旋变结构图3 一对极轴向磁场磁阻式旋转变压器变耦合面积变磁阻原理上述磁阻式旋转变压器转子跟随轴系旋转时，与上下两齿的位置关系呈现周期性，如图4所示.在4(a)中，定转子之间耦合面积最大，磁阻最小，信号绕组的感应电势也达到峰值.当转子转过90°时，为如图3(b)所示位置，此时转子导磁环与定子缺口处相对，耦合面积最小，磁路磁阻达到最大值.信号绕组的感应电势达到最小值.依次往复，经过图4(c)、(d)所示状态，再回到4(a).完成一个机械周期，对于一对极旋变来讲，同时也完成了一个电周期.当转子旋转时，图4(a)中所示模型中，为最大面积耦合时的情况，即在气隙中转子斜环与定子上齿、下齿完全耦合.随着转子旋转，耦合面积发生变化，希望得到如式(3)所示的耦合面积随转角成正弦函数关系的结论，这样旋变的磁阻随转角的关系也呈现正弦化关系.可以得到信号绕组感应电势呈正弦化变化的结论.转子斜环的曲线形状函数决定了耦合面积的函数变化值.采用怎样的曲线形状决定该种磁阻式旋变的精度以及衡量旋转变压器精度的零位误差、函数误差等量.图4 轴向磁场磁阻式旋变变耦合面积变磁阻原理图4 转子采用平行平面与圆柱相贯线的磁阻式旋变耦合面积函数关系推导最简捷的方法是采用平行平面与圆柱形转子相交，得到斜环状转子导磁磁环的转子结构.尽管是平面与圆柱相交，所产生的相贯线仍然为复杂的三维图形.图5给出了定转子6种相对位置耦合面积变化的情况.图5 定、转子气隙耦合面积随转子位置变化示意图转子斜环的曲线形状的函数描述决定了耦合面积随转角变化的函数关系.由于很难给出相贯线的函数表达式，采用传统磁路解析方法很难进行推导.而三维电磁场有限元法可以直接建立求解模型，在分析该种问题上具有一定优势.因此有关相贯线的描述问题可以直接采用磁场的方式进行求解.同时，由于旋变涉及的磁场是似稳交变电磁场，本文采用三维暂态电磁场的有限元方法对磁场问题直接进行分析研究[8－10].5 三维暂态电磁场用于求解轴向磁场磁阻式旋变由于轴向磁场磁阻式旋变的结构复杂性以及轴向磁路的非对称性，采用二维有限元很难进行分析计算，同时转子斜环导磁带复杂形状的函数描述也较为困难[8].本文直接采用三维暂态电磁场有限元方法对其磁场进行分析，可以直接、直观地对激磁绕组磁通路径、信号绕组感应电势波形等进行分析.5.1 三维电磁场有限元模型的建立.以定子两相12槽一对极轴向磁场磁阻式旋变为例，如图6所示.定子信号绕组采用集中绕组结构，两相信号绕组在圆周方向在空间呈正交放置.激磁绕组呈水平放置.转子采用平行平面与圆柱体相贯线作为导磁轮廓线结构.图6 3D有限元模型采用三维暂态场计算时，需要在活动与静止模型间设置交接边界，即band，如图7所示.同时在气隙设置上需要进行剖分加密处理.这样在激磁绕组上加有正弦高频激磁电压后，转动转子所在轴系，就可以在信号绕组内产生随转子位置呈正弦变化的交变电势.图7 3D有限元模型剖分图5.2 激磁磁场分布及磁通流向结果在图8所示位置处，磁通流向分布为从上部耦合齿到转子导磁圆环到相对定子下齿，再从定子轭部回到定子上部齿轭.在整个磁通路径上，既有径向磁路又有轴向磁路，因此严格地说可以认为是混合的磁路结构.图8 磁通密度矢量三维分布图5.3 信号绕组感应电势波形两相信号绕组中感应电势波形如图9所示.从A、B两相波形的包络线来看，在理想对称磁路情况下，时间呈现正交波形.从每一相的波形来看，其包络线呈现非常好的正弦性.图9 Sin相、Cos相输出信号波形从计算结果分析来看，采用该种磁路结构的基本原理是正确的.可以达到改变磁路磁阻的目的.同时，从图10的包络线可知，仍存在谐波，因此其结构仍存在进行优化的可能性.从表1的谐波分析结果可知，存在二次、三次、五次等次数谐波.分析其结果可能是以下原因造成的:a)三维电磁场剖分精度不够.但考虑剖分过于细致，可能会造成计算量过大、占用机时过多等结果.b)采用转子平行平面与圆柱相交的方式虽然简单但与所要求的正弦包络线之间存在一定误差，该种误差的消除可以进一步提高信号绕组反电势的正弦性.图10 两相输出电势信号包络线表1 两相信号电势所含谐波比例分析?6 结论1)提出了一对极变耦合面积磁阻式旋转变压器的基本磁路结构.2)从理论上分析了该种旋转变压器的磁路结构和基本电磁原理，论述了通过调整耦合面积进行变磁阻设计的可行性.3)提出了一种简便可行的采用平行平面与圆柱体相交的构成导磁界面的转子磁路结构.4)限于磁路结构的复杂性，本文采用三维暂态电磁场有限元分析方法对该种结构的旋变进行了电磁场计算与分析.5)该种旋转变压器磁路结构较为复杂，在结构研究及加工工艺上可能存在一定的难度.转子导磁部分由于不能采用叠片铁心材料，可能导致铁心损耗增加.对材料的选取有一定的要求.参考文献:[1]HOSEINNEZHAD R，BAB-HADIASHAR A，HARDING P.Calibration of resolver sensors in electromechanical braking systems:a modified recursive weighted leastsquares approach[J].IEEE Transactions on Industrial Electronics，2007，54(3):1052 －1060.[2]SUN Lizhi，SHANG Jing，ZOU Jibin.New absolute rotor-position sensors for inverter-driven motors[C]//Digests of the IEEE International Magnetics Conference.Piscataway，United States:Inst of Elec and Elec Eng Computer Society，2005:488－493.[3]孙立志，陆永平.适于一体化电机系统的新结构磁阻旋转变压器的研究[J].电工技术学报，1999，14(1):30－34.[4]SUN Lizhi.Analysis and improvement on the structure of variable reluctance resolvers[J].IEEE Transaction on Magnetics，2008，44(8):18 －24.[5]邢敬娓，李勇.新型磁阻式旋转变压器相关问题研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2007:32－35.[6]徐谦，尚静.一对极等气隙磁阻式旋转变压器的研究[D].哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社，2008:20－25.[7]刘国强，赵凌志，蒋继娅.Ansoft工程电磁场有限元分析[M].第2版.北京:电子工业出版社，2006:219－238.[8]SHANG Jing，QI Ming，ZOU Jibin.The Analysis of the line-start permanent magnetic synchronous motor basing on the FEM[J].Journal of Harbin Institute of Technology，2006，13(1):12 －15.[9]SHANG Jing.Structure optimization fo r brushless DC motor in robot’s arms using FEM[C]//Proceeding of International Conference on Electrical Machines and Systems.Piscataway，United States:Inst of Elec and Elec Eng Computer Society，2007:257－261.[10]SHANG Jing.The capacitor matching problem in Single phase line-start permanent magnetic synchronous motor[C]//Proceedings of the 11th International Conference on Electrical Machines and Systems.Piscataway，United States:Inst of Elec and Elec Eng Computer Society，2008:2911－2915.。

磁阻式旋转变压器结构组成_概述说明以及解释

磁阻式旋转变压器结构组成概述说明以及解释1. 引言1.1 概述磁阻式旋转变压器作为一种新型的变压器结构，具有很高的应用潜力和发展前景。

它通过利用磁阻效应实现了能量的传递和转换。

与传统的变压器相比，磁阻式旋转变压器在体积、质量和效率等方面都有着显著优势，因此受到了广泛关注。

1.2 文章结构本文首先介绍了磁阻式旋转变压器的概述，包括其基本原理和特点。

然后详细讲解了磁阻式旋转变压器的结构组成部分，包括定子、转子以及其他相关部件。

进一步探讨了磁阻式旋转变压器的工作原理，解释了能量传输过程中涉及到的关键物理现象。

接下来，文章将重点介绍磁阻式旋转变压器在能源领域的实际应用，并对其相比于其他类型变压器的优势进行了对比分析。

最后，我们将展望磁阻式旋转变压器未来的发展方向，并总结本文的主要内容和发现。

1.3 目的本文的目的是对磁阻式旋转变压器的结构组成进行详细说明和解释，以便读者深入了解其工作原理和应用领域。

通过对磁阻式旋转变压器进行实验和测试，并对测试结果进行数据处理和分析，我们可以评估其性能以及与其他类型变压器的差异。

最终，我们希望为磁阻式旋转变压器的进一步研究和应用提供参考和指导。

2. 磁阻式旋转变压器结构组成2.1 磁阻式旋转变压器概述磁阻式旋转变压器是一种常见的电力传输和转换设备，它能够将电能从一个交流电源传递到另一个负载中，同时调整输出的电压或电流。

与其他类型的变压器相比，磁阻式旋转变压器具有较高的效率和较广泛的应用领域。

2.2 磁阻式旋转变压器的组成部分磁阻式旋转变压器主要由以下几个部分组成：- 磁芯：磁芯是磁阻式旋转变压器中最重要的组成部分之一。

它通常由硅钢片制成，并被设计为环形或柱形。

磁芯的作用是提供低磁导率路径来引导和集中磁场。

- 绕组：绕组是由绝缘线圈组成，包围在磁芯上。

输入绕组接收来自电源的交流电流，并通过共享磁场将电能传递到输出绕组中。

输出绕组连接至负载设备并提供所需的输出电流或电压。

- 旋转部分：磁阻式旋转变压器的旋转部分允许变压器在运行过程中旋转。

旋转变压器电机绕线式磁阻式原理

文章标题：深度解析旋转变压器电机的绕线式和磁阻式原理引言关于旋转变压器电机的绕线式和磁阻式原理，相信很多人都会产生疑问。

在现代工业领域中，旋转变压器电机被广泛应用于各类机械设备中，其原理和工作方式对于理解电机运行和效率至关重要。

本文将深入探讨绕线式和磁阻式旋转变压器电机的工作原理，从简单到复杂地解释，帮助读者更好地理解这一主题。

一、绕线式旋转变压器电机原理1.1 电机概述绕线式旋转变压器电机是一种常见的电机类型，它通过电流在导线中产生的磁场与永久磁铁的磁场相互作用，从而产生力矩以驱动机械运动。

这种电机通常由定子、转子和绕组等部件组成。

1.2 磁场原理在绕线式旋转变压器电机中，通过电流在绕组中产生的磁场与永磁体中的磁场相互作用，从而产生力矩。

这一原理是电机能够实现动力传递和转动的基础。

1.3 工作原理绕线式旋转变压器电机的工作原理是利用电流在绕组中产生的磁场与永磁体的磁场相互作用，从而产生旋转力矩，驱动电机转动。

二、磁阻式旋转变压器电机原理2.1 电机概述磁阻式旋转变压器电机是一种利用磁阻力（或称为磁阻）来传递动力的电机。

与传统的绕线式电机相比，磁阻式电机不需要绕组来产生磁场，因此具有简单结构和高效率的优点。

2.2 磁阻效应磁阻式电机利用磁阻效应，即当磁路变窄时，磁阻增大；当磁路变宽时，磁阻减小。

通过控制磁路的宽窄，可以实现电机的转动。

2.3 工作原理磁阻式电机利用磁路变窄和变宽的原理，通过外部控制产生磁阻差，从而实现电机的转动。

这一原理使得磁阻式电机具有简单、高效的特点。

总结与回顾通过对绕线式和磁阻式旋转变压器电机原理的深入探讨，我们了解到电机的工作方式是利用电流在绕组中产生的磁场与永磁体的磁场相互作用。

绕线式电机通过绕组产生磁场，而磁阻式电机则利用磁路的变窄和变宽来实现转动，两者在原理和结构上存在差异。

个人观点与理解在使用旋转变压器电机时，我们应该根据具体的工作情况选择合适的电机类型。

绕线式电机结构复杂，但运行稳定，适用于对精度和效率要求较高的场合；而磁阻式电机则具有简单结构和高效率的特点，在一些对成本和功率要求较高的场合中有着更广泛的应用前景。

旋转变压器

旋转变压器旋转变压器（resolver/transformer）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，是一种精密角度、位置、速度检测装置,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。

转子绕组作为变压器的副边，通过电磁耦合得到感应电压。

旋转变压器的原边、副边绕组则随转子的角位移发生相对位置的改变，因而其输出电压的大小随转子角位移而发生变化,输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系.旋转变压器在同步随动系统及数字随动系统中可用于传递转角或电信号；在解算装置中可作为函数的解算之用，故也称为解算器。

旋转变压器包含三个绕组，即一个转子绕组和两个定子绕组。

转子绕组随马达旋转，定子绕组位置固定且两个定子互为90度角(如图1所示)。

这样，绕组形成了一个具有角度依赖系数的变压器。

将施加在转子绕组上的正弦载波耦合至定子绕组，对定子绕组输出进行与转子绕组角度相关的幅度调制。

由于安装位置的原因，两个定子绕组的调制输出信号的相位差为90度。

通过解调两个信号可以获得马达的角度位置信息，首先要接收纯正弦波及余弦波，然后将其相除得到该角度的正切值，最终通过“反正切”函数求出角度值。

旋转变压器角度位置伺服控制系图1是一个比较典型的角度位置伺服控制系统。

XF称作旋变发送机，XB称作旋变变压器。

旋变发送机发送一个与机械转角有关的、作一定函数关系变化的电气信号；旋变变压器接受这个信号、并产生和输出一个与双方机械转角之差有关的电气信号。

伺服放大器接受选变压器的输出信号，作为伺服电动机的控制信号。

经放大，驱动伺服电动机旋转，并带动接受方旋转变压器转轴及其它相连的机构，直至达到和发送机方一致的角位置。

旋变发送机的初级，一般在转子上设有正交的两相绕组，其中一相作为励磁绕组，输入单相交流电压；另一相短接，以抵消交轴磁通，改善精度。

次级也是正交的两相绕组。

磁阻式多极旋转变压器

磁阻式多极旋转变压器普通旋转变压器的精度较低，为角分的数量级，一般应用于精度要求不高或大型机床的粗测和中测系统中。

为提高精度，近年来数控系统中广泛采用磁阻式多极旋转变压器。

磁阻式多极旋转变压器（又称细分解算器，或游标解算器），它是一种多极角度传感元件，实际上是一种非接触式磁阻可变的耦合变压器，其结构与传统的多极旋变不同之处在于其励磁绕组和输出绕组均安置在定子铁心的槽中，转子仅由带齿的选片叠制而成，不放任何绕组，实现无接触运行。

定子冲片内圆冲制有若干大齿（也称为极靴），每个大齿上又冲制若干等分小齿，绕组安放在大齿槽中。

转子外圆表面冲制有若干等分小齿，其数与极对数相等。

输出和输入绕组均为集中绕制，其正余弦绕组的匝数按正弦规律变化。

而传统结构的多极旋转变压器是采用分布式绕组。

图6-4所示为磁阻式多极旋转变压器的原理示意图，其中画出了5个定子齿，4个转子齿。

定子槽内安置了逐槽反向串接的输入绕组1-1和两个间隔绕制反向串接的输出绕组2-2、3-3。

当给输入绕组1-1加上交流正弦电压时，两个输出绕组2-2、3-3中分别得到两个电压，其幅值主要取决于定子和转子齿的相对位置间气隙磁导的大小。

当转子相对定子转动时，空间的气隙磁导发生变化，转子每转过一个转子齿距，气隙磁导变化一个周期；而当转子转过一周时，气隙磁导变化的周期数等于转子齿数。

这样，转子的齿数就相当于磁阻式多极旋转变压器极对数，从而达到多极的效果。

气隙磁导的变化，导致输入和输出绕组之间互感的变化，输出绕组感应的电势亦发生变化。

实际应用中是通过输出电压幅值的变化而测得转子的转角的。

磁阻式多极旋转变压器没有电刷和滑环接触，工作可靠、抗冲击能力强，并能连续高速运行、寿命长，多用于高精度及各种控制式电气变速双通道系统，提高数控机床定位精度。

尽管它的测量精度不如感应同步器和光栅，但高于普通旋转变压器，误差不超过3.5角秒，而且成本低，不需维修，输出信号电平高（0.5～1.5V，最高可达4V），所以在数控机床上的应用很有前途。

磁阻式旋转变压器工作原理

磁阻式旋转变压器工作原理
磁阻式旋转变压器是一种调节电压的特殊型号变压器，其特点在于具有变比以及高效能的调节性能。

它是实现转换电压值的最佳工具，在低电压转变到高电压时，磁阻式旋转变压器可以提供更高的转换效率。

磁阻式旋转变压器的工作原理是，将原始电源供给的交流电压通过一个调节绕组控制，该调节绕组会改变原始电流的频率，从而调节电压大小，最终实现电压调节的目的。

磁阻式旋转变压器具有调节灵活性，可以根据用户实际应用情况调节变压器的工作状态，降低电压，增加电压，实现电压调节的目的。

它由一个电动机驱动的变压器组件组成，变压器组件中采用磁阻力控制电压的大小，从而使变压器能够有效地调节电压，改变原始电源提供的电压值。

磁阻式旋转变压器能够根据用户的实际应用情况快速调节电压，可提供更高的变比和更低的变压功率损耗，使用更加稳定可靠。

磁阻式旋转变压器可以应用于输出电压的控制，广泛应用于电气自动设备，数控设备，测量，通信和其他电力电子设备中。

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旋转变压器的工作原理及应用

旋转变压器的工作原理及应用旋转变压器的工作原理及应用旋转变压器又称分解器，是一种控制用的微电机，它将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号的一种间接测量装置。

在结构上与二相线绕式异步电动机相似，由定子和转子组成。

定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。

激磁电压接到转子绕组上，感应电动势由定子绕组输出。

常用的激磁频率为400Hz，500Hz，1000Hz和5000Hz。

旋转变压器结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。

因此，在数控机床上广泛应用。

通常应用的旋转变压器为二极旋转变压器，其定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组。

另外，还有一种多极旋转变压器。

也可以把一个极对数少的和一个极对数多的两种旋转变压器做在一个磁路上，装在一个机壳内，构成“粗测”和“精测”电气变速双通道检测装置，用于高精度检测系统和同步系统。

什么是旋转变压器以及应用方式什么是旋转变压器以及应用方式旋转变压器又称分解器，是一种控制用的微电机，它将机械转角变换成与该转角呈某一函数关系的电信号的一种间接测量装置。

在结构上与二相线绕式异步电动机相似，由定子和转子组成。

定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。

激磁电压接到转子绕组上，感应电动势由定子绕组输出。

常用的激磁频率为400Hz，500Hz，1000Hz和5000Hz。

旋转变压器结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。

因此，在数控机床上广泛应用。

通常应用的旋转变压器为二极旋转变压器，其定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组。

另外，还有一种多极旋转变压器。

旋转变压器的应用旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式：鉴相方式和鉴幅方式。

磁阻式旋转变压器

磁阻式旋转变压器磁阻式旋转变压器工艺性好、相对位移大、工作可靠、结构简单、成本低。

右图为10对极的磁阻式旋转变压器的示意图。

磁阻式旋转变压器的励磁绕组和输出绕组放在同一套定子槽内，固定不动。

但励磁绕组和输出绕组的形式不一样。

两相绕组的输出信号，随转角作正弦变化、彼此相差90°电角度的电信号。

转子磁极形状作特殊设计，使得气隙磁场近似于正弦形。

转子形状的设计也必须满足所要求的极数。

可以看出，转子的形状决定了极对数和气隙磁场的形状。

磁阻式旋转变压器一般都做成分装式，不组合在一起，以分装形式提供给用户，由用户自己组装配合。

电动汽车中所用的位置、速度传感器都是旋转变压器。

例如，驱动用电动机和发电机的位置传感、电动助力方向盘电机的位置速度传感、燃气阀角度测量、真空室传送器角度位置测量等等，都是采用旋转变压器。

在应用于塑压系统、纺织系统、冶金系统以及其他领域里，所应用的伺服系统中关键部件伺服电动机上，也是用旋转变压器作为位置速度传感器。

利用DSP（数字信号处理器）技术和软件技术，不用RDC芯片，直接用DSP作旋转变压器位置和速度变换（用TI公司的DSP芯片TMS320F240，实现旋转变压器的解码）。

具有这样一些明显的优点：①降低成本，取消了专用的RDC IC芯片；②采用数字滤波器，可以消除速度带来的滞后效应。

用软件实现带宽的变换，以折中带宽和分辨率的关系，并使带宽作为速度的函数；③抗环境噪声的能力更强。

数字信号处理是将信号以数字方式表示并处理的理论和技术。

数字信号处理是对连续模拟信号进行测量或滤波。

数字信号处理需要利用计算机或专用处理设备如数字信号处理器（DSP）和专用集成电路（ASIC）等。

数字信号处理技术及设备具有灵活、精确、抗干扰强、设备尺寸小、造价低、速度快等突出优点，这些都是模拟信号处理技术与设备所无法比拟的。

数字信号处理（DigitalSignalProcessing，简称DSP）是利用计算机或专用处理设备，以数字形式对信号进行采集、变换、滤波、估值、增强、压缩、识别等处理，以得到符合人们需要的信号形式。

旋转变压器的工作原理及应用

在结构上与二相线绕式异步电动机相似，由定子和转子组成。

定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。

激磁电压接到转子绕组上，感应电动势由定子绕组输出。

常用的激磁频率为400Hz，500Hz，1000Hz和5000Hz。

旋转变压器结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。

因此，在数控机床上广泛应用。

通常应用的旋转变压器为二极旋转变压器，其定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组。

另外，还有一种多极旋转变压器。

在结构上与二相线绕式异步电动机相似，由定子和转子组成。

定子绕组为变压器的原边，转子绕组为变压器的副边。

激磁电压接到转子绕组上，感应电动势由定子绕组输出。

常用的激磁频率为400Hz，500Hz，1000Hz和5000Hz。

旋转变压器结构简单，动作灵敏，对环境无特殊要求，维护方便，输出信号幅度大，抗干扰性强，工作可靠。

因此，在数控机床上广泛应用。

通常应用的旋转变压器为二极旋转变压器，其定子和转子绕组中各有互相垂直的两个绕组。

另外，还有一种多极旋转变压器。

旋转变压器的应用旋转变压器作为位置检测装置有两种应用方式：鉴相方式和鉴幅方式。

磁阻式旋转变压器的工作原理及其应用

磁阻式旋转变压器的工作原理及其应用朱贤辉【摘要】随着电动汽车、高精度数控机床、工业机器人等现代工业装备的快速发展,市场对驱动系统的高精度、高可靠性和体积小型化等高性能配件的需求也日渐提高.特别是在电机伺服系统中用以检测转子位置的情况下,磁阻式旋变由于其性能可靠、位置检测精度高等突出优点,而获得越来越广泛的应用.文章主要结合磁阻式旋变的工作原理,简要分析了其应用范围及前景.【期刊名称】《江苏科技信息》【年(卷),期】2017(000)025【总页数】3页(P35-36,39)【关键词】磁阻式;旋转变压器;工作原理;应用【作者】朱贤辉【作者单位】浙江大学海洋学院,浙江舟山 316000【正文语种】中文旋转变压器是一种能够将转子的转角位置信息转变成与之成某一特定函数关系的电信号的器件［1］。

旋转变压器主要应用于各种伺服系统中，可为系统提供实时的转子位置检测。

相较于编码器等其他位置传感器而言，旋转变压器具有抗冲击﹑抗干扰、耐高温﹑耐湿度等优点，因此在航空航天、国防军事、工业民用等领域中有着广泛的应用。

传统的旋转变压器主要为接触式，由于存在电刷和滑环的使用，很容易造成磨损并降低使用安全性，而通过增加耦合变压器的旋转变压器，虽然能够实现无刷化，但却使整体结构变得更加复杂冗余。

因此，为解决这些问题，人们开始研制开发另一种结构的新型旋转变压器，即磁阻式旋转变压器。

1.1 磁阻式旋转变压器分类当励磁输入线圈一端通入一定频率的交流电压时，输出线圈的电压会与转子的转角呈正余弦函数关系分布，或呈某一特定比例关系分布，或在一定转角范围内与转角呈线性关系分布［2］。

因此，假如按输出电压和转子转角间的函数关系划分，磁阻式旋转变压器可分三大类。

（1）正余弦磁阻式旋转变压器：其输出电压根据转角位置的不同，呈正弦或余弦函数关系分布。

（2）线性磁阻式旋转变压器：其输出电压根据转角位置的不同，呈线性函数关系分布。

（3）比例式磁阻式旋转变压器：其输出电压根据转角位置的不同，呈比例关系分布。

旋转变压器电机绕线式磁阻式原理

旋转变压器电机绕线式磁阻式原理标题：了解旋转变压器、电机绕线式和磁阻式的原理引言：旋转变压器、电机绕线式和磁阻式是现代电气工程中常见的设备类型，它们在能源转换和电动机驱动领域扮演着重要的角色。

本文将深入探讨这些设备的原理和工作原理，帮助读者更好地理解它们在电力系统和工业自动化中的应用。

一、旋转变压器的原理1. 旋转变压器的定义与作用旋转变压器是一种能在旋转部件上同时将电压和电流转换的设备，常用于电力系统的变压器站。

2. 旋转变压器的结构详细介绍了旋转变压器的结构，包括固定部分和旋转部分，以及与其相关的组件。

3. 旋转变压器的工作原理解释了旋转变压器的工作原理，包括定子绕组、转子绕组和铁心结构等关键要素。

4. 旋转变压器的应用领域探讨了旋转变压器在电力系统中的应用，如电力传输、变电站和电动机驱动等。

二、电机绕线式的原理1. 电机绕线式的定义与功能介绍了电机绕线式的基本概念和作用，它是电动机中将电能转化为机械能的重要组成部分。

2. 电机绕线式的结构详细解释了电机绕线式的结构和组成，包括定子线圈、转子和磁场等要素。

3. 电机绕线式的工作原理探讨了电机绕线式的工作原理，包括电流与磁场的相互作用和力矩转换等关键过程。

4. 电机绕线式的应用领域讨论了电机绕线式在不同领域中的应用，如家用电器、工业驱动和机械传动等。

三、磁阻式的原理1. 磁阻式的定义与特点简要介绍了磁阻式的定义和特点，磁阻式是一种基于磁阻变化实现能量转换的设备。

2. 磁阻式的结构解释了磁阻式的结构，包括定子和转子磁阻等关键部件。

3. 磁阻式的工作原理探究了磁阻式的工作原理，包括磁场的调节和磁阻变化对电能转换的影响等核心机制。

4. 磁阻式的应用领域讨论了磁阻式的应用领域，如传感技术、磁阻传动和磁阻传感器等应用案例。

结论：通过本文的介绍，我们了解了旋转变压器、电机绕线式和磁阻式设备的基本原理和特点。

旋转变压器在电力系统中起到了能量转换和电压调节的关键作用，电机绕线式是电动机的核心组件，负责将电能转化为机械能，而磁阻式则是一种新兴的能量转换装置，应用于传感技术和磁阻传动。

旋转变压器

应用
旋转变压器旋转变压器是一种精密角度、位置、速度检测装置，适用于所有使用旋转编码器的场合，特别是高温、严寒、潮湿、高速、高震动等旋转编码器无法正常工作的场合。由于旋转变压器以上特点，可完全替代光电编码器，被广泛应用在伺服控制系统、机器人系统、机械工具、汽车、电力、冶金、纺织、印刷、航空航天、船舶、兵器、电子、冶金、矿山、油田、水利、化工、轻工、建筑等领域的角度、位置检测系统中。也可用于坐标变换、三角运算和角度数据传输、作为两相移相器用在角度--数字转换装置中。
图1是有刷式旋转变压器。它的转子绕组通过滑环和电刷直接引出，其特点是结构简单，体积小，但因电刷与滑环是机械滑动接触的，所以旋转变压器的可靠性差，寿命也较短。
图1有刷式旋转变压器
图2无刷式旋转变压器
图2是无刷式旋转变压器。它分为两大部分，即旋转变压器本体和附加变压器。附加变压器的原、副边铁心及其线圈均成环形，分别固定于转子轴和壳体上，径向留有一定的间隙。旋转变压器本体的转子绕组与附加变压器原边线圈连在一起，在附加变压器原边线圈中的电信号，即转子绕组中的电信号，通过电磁耦合，经附加变压器副边线圈间接地送出去。这种结构避免了电刷与滑环之间的不良接触造成的影响，提高了旋转变压器的可靠性及使用寿命，但其体积、质量、成本均有所增加。
旋转变压器一般有两极绕组和四极绕组两种结构形式。两极绕组旋转变压器的定子和转子各有一对磁极，四极绕组则各有两对磁极，主要用于高精度的检测系统。除此之外，还有多极式旋转变压器，用于高精度绝对式检测系统。
分类
旋转变压器按输出电压与转子转角间的函数关系，主要分三大类旋转变压器：
1.正--余弦旋转变压器----其输出电压与转子转角的函数关系成正弦或余弦函数关系。
结构

磁阻式旋转变压器简介

1.2特点
① 结构简单； ② 成本低； ③ 环境要求不高；
④ 容易实现传动系统一体化，如ISG电机、TM电机；
2
1.3测试
设备配置
静态高精度测试平台（含：光学分度头、功率信号发生器、测试仪）示波器绝缘电阻仪耐电压测试仪高低温试验箱振动试验台
主要测试项目
电气误差、变压比、基准电气零位标记检测
谢谢！
2.磁阻式旋转变压器应用
EPS上应用电动汽车上应用矿山机械上应用高铁上应用
2.1EPS上的应用
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。目前,国外各大EPS研发单位正在开发助力电机为交流电机的EPS,以取代原有的有刷直流电机EPS。 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。
28
3.2 生产流水线
泰国邦芭茵工厂的生产线有数十条由7～8台绕线机排列成的生产线
29
3.3 焊接
采用TIG（Tungsten Inert Gas，钨极惰性气体）焊接
30
3.4 封装
采用树脂成型封装
31
3.5 绕线
自动绕线、下线
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4.磁阻式旋变存在的挑战和发展趋势
磁阻式旋变存在的挑战磁阻式旋变发展趋势
发动机室温度
某型号混合动力汽车汽车热管理研究
位置
汽车引擎热环境
Tmax 500℃ 200℃ 170℃ 158℃ 4 引擎燃烧室*1 引擎*1 Pruis 允许电机绕组温升*2 Pruis 电机冷却油允许温升*2

磁阻式旋转变压器设计

磁阻式旋转变压器设计董卫红【摘要】介绍了可变磁阻旋转变压器的设计方法，从槽极配合选择开始，定子结构设计，转子凸极形状设计，绕组及绕组优选及简化，完成一款旋变的全部设计工作；过程通过ANSYS-Maxwell有限元分析方法进行优化，介绍了优化参数及注意事项。

%This paper introduced the variable reluctance resolver’ s design method,start from the relationship between the numbers of stator slots and rotor poles,stator’ s structure design,rotor pole’ s design, winding and winding optimizing,completed all the design;and use the ANSYS-Maxwell analysis method,introduced the optimized parameters and attentions.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2015(000)003【总页数】4页(P44-47)【关键词】可变磁阻旋变;槽极配合;凸极设计;绕组设计【作者】董卫红【作者单位】杭州娃哈哈集团机电研究所，浙江杭州 310000【正文语种】中文【中图分类】TM402近年来，随着新能源汽车的发展，永磁电机在电动汽车等场合的应用逐步开展，磁阻式旋转变压器（简称磁阻式旋变）的应用也越来越多。

磁阻式旋变是一种提供转子位置信号的传感器，它是由定子和转子两部分组成，其励磁绕组和正余弦绕组都布置在定子上，转子是由硅钢片叠压而成的，转子外圆有凸出磁极形状。

磁阻式旋变是利用凸极效应，使励磁绕组和输出绕组之间的互感随转子的位置而变化，从而感应出输出信号绕组的电动势［1］。

以下分几步提供一种正余弦磁阻式旋转变压器的设计方法，供大家参考。

磁阻式旋转变压器简介

轴向磁场单对极旋转变压器变磁阻原理分析

磁阻式旋转变压器结构组成_概述说明以及解释

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旋转变压器电机绕线式磁阻式原理

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