正余弦旋转变压器工作原理
新能源汽车旋转变压器工作原理与检修技巧
42-CHINA·May 栏目编辑：桂江一 ********************维修技巧新能源汽车旋转变压器工作原理与检修技巧◆文/福建省陈育彬技能大师工作室 陈育彬目前，新能源电动汽车驱动电机转子位置传感器广泛采用的类型是旋转变压器，英文单词为“resolver”，旋转变压器又被简称为“旋变”。
如果旋转变压器出现故障，电动汽车将无法上电和行驶。
为此，维修人员需要了解和掌握旋转变压器的工作原理和检修技巧。
一、旋转变压器的工作原理如图1所示，旋转变压器主要由励磁线圈(线圈A)、正弦线圈(线圈B)、余弦线圈(线圈C)以及一个形状不规则的金属转子组成。
励磁线圈是输入侧线圈，正弦和余弦线圈是空间上呈90°分布的输出侧线圈，金属转子固定在驱动电机轴上。
大部分电动汽车由电机控制器(MCU)负责监测旋转变压器的信号，根据旋转变压器输出的正弦(SINE)和余弦(COSINE)信号，MCU通过内部的旋变编码器解析后便可获得驱动电机当前的转子位置。
在点火开关置于ON 位置时，MCU输出一个交流电、一定频率的励磁信号至励磁线圈(不同车型的交流电压不一样)，励磁线圈获得励磁信号后生成一个环绕正弦线圈、余弦线圈以及不规则形状转子的磁场。
MCU监测正弦线圈和余弦线圈分别产生的正弦、余弦信号，通过比较这两个信号，MCU便能确定驱动电机转子的旋转角度、转速和旋转方向(正转或反转)。
如果旋变信号失效或丢失，车辆将无法上电和行驶。
二、旋转变压器的安装位置旋转变压器固定在电机定子上，它和转子同轴安装，北汽EU260驱动电机旋转变压器如图2所示。
2022款特斯拉Model 3四驱版前驱动电机位置传感器和后驱动电机位置传感器的类型均为旋转变压器，均为3个绕组，共6根线。
但是，早期特斯拉电动汽车驱动电机安装的不是6根图1 旋转变压器内部结构原理图线的旋转变压器，而是4根线的电机编码器(Motor Encoder)。
正余弦旋转变压器基本结构和原理
正余弦旋转变压器基本结构和原理————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：正余弦旋转变压器基本结构和原理旋转变压器是输出电压与转子转角成一定函数关系的特种电机，其一、二次侧绕组分别放在定、转子上，一次侧绕组与二次侧绕组之间的电磁耦合程度与转子的转角密切相关。
从原理上看，旋转变压器相当于一台可以转动的变压器；从结构上看，旋转变压器相当于一台两相的绕线转子异步电动机。
按照输出电压与转子转角间的函数关系，旋转变压器可以分为正余弦旋转变压器、线性旋转变压器、特种函数旋转变压器等。
正余弦旋转变压器的输出电压与转子转角成正余弦函数关系，而线性旋转变压器的输出电压在一定转角范围内与转子转角成正比。
可见，旋转变压器是将角度信号转换成与其成某种函数关系的电压信号，其主要用途就是进行三角函数计算、坐标变换和角度数据传输等。
一、基本结构二、工作原理1. 空载运行分析与普通变压器类似，可以忽略定子励磁绕组的漏阻抗压降，空载时转子输出绕组的感应电动势在数值上就等于输出电压，所以上式表明，旋转变压器空载时其输出电压分别是转角的余弦函数和正弦函数，这样转子绕组R1-R2就称为余弦输出绕组，而绕组R3-R4称为正弦输出绕组2. 负载运行分析当输出绕组接了负载以后，其输出电压便不再是转角的正、余弦函数。
例如在图1-2中，正弦输出绕组R3-R4接有负载，其输出电压如图1-3所示，它偏离了期望的正弦值，这种现象称为输出特性的畸变。
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。
为了消除畸变，就必须设法消除交轴磁通的影响。
消除的方法有两种，即一次侧补偿和二次侧补偿。
<!--[if !ppt]--><!--[endif]-->3. 畸变补偿(1) 一次侧补偿。
正余弦旋转变压器绕组设计-概述说明以及解释
正余弦旋转变压器绕组设计-概述说明以及解释1.引言1.1 概述在本篇长文中，我们将讨论正余弦旋转变压器绕组设计这一主题。
作为电力系统中重要的电力传输设备，变压器的设计和优化一直是工程师们关注的焦点。
正余弦旋转变压器是一种基于磁通旋转的新型变压器，其具有较小的漏磁感应率和较高的能量转换效率。
正余弦旋转变压器绕组设计是该类变压器的关键部分，其合理的设计可以提高变压器的性能和稳定性。
在绕组设计中，我们需要考虑变压器的额定功率、电压等级以及所需的相位移等参数。
通过合理选取绕组结构和导线材料，可以实现更高的绝缘强度和更低的耗损。
本篇长文将从正余弦旋转变压器的原理入手，详细介绍正余弦旋转变压器的工作原理及其在电力系统中的应用。
接着，我们将阐述变压器绕组设计的基本原则，包括绕组的布局、层间绝缘和匝间绝缘的设计要点。
最后，我们将重点讨论正余弦旋转变压器绕组设计中的关键问题，例如匝间电压分布的优化以及绝缘材料的选择。
通过对正余弦旋转变压器绕组设计的全面分析和研究，本文旨在为电力系统工程师提供关于变压器设计的重要理论和实践指南。
了解正余弦旋转变压器绕组设计的原理和要点，将帮助工程师更好地应用和改进该类变压器，进一步提升电力系统的运行效率和稳定性。
未来，我们对正余弦旋转变压器绕组设计的发展趋势进行展望，并探讨其在智能电网和可再生能源领域的应用前景。
1.2 文章结构文章结构部分的内容：文章的结构主要分为引言、正文和结论三个部分。
引言部分为文章的开端，主要包括概述、文章结构和目的。
概述部分为文章的开篇，简要介绍了正余弦旋转变压器绕组设计的背景和重要性。
主要说明了正余弦旋转变压器的应用领域和意义。
文章结构部分为本文的大纲，包括引言、正文和结论三个部分。
通过列出大纲，读者可以清晰地了解整篇文章的内容和逻辑结构，方便读者阅读和理解文中的内容。
目的部分主要阐明了本文的写作目的，即希望通过对正余弦旋转变压器绕组设计的研究和分析，提供一种有效的方法和指导原则，以支持工程师在实际应用中进行变压器绕组设计。
正余弦变压器工作原理
正余弦变压器工作原理正余弦变压器是一种重要的电力变压器，它以正余弦波为基准，实现电能的转换和传输。
正余弦变压器的工作原理可以简单地概括为磁耦合和电感作用。
正余弦变压器的核心是由两个线圈组成的，分别称为主线圈和副线圈。
主线圈通常由电源供电，而副线圈则与负载相连接。
两个线圈通过磁铁或铁芯相互耦合，使得其中一个线圈中的电流能够在另一个线圈中诱导出电流。
当主线圈中有交流电流流过时，它会在铁芯中产生一个交变的磁场。
这个磁场会穿透到副线圈中，并诱导出一个与主线圈中电流相同频率的电流。
这种通过磁耦合实现的电流传输称为互感。
互感是正余弦变压器工作的基础，它使得主线圈和副线圈之间能够实现电能的转换和传输。
主线圈中的电流可以通过互感作用传输到副线圈中，从而为负载供应电能。
这种电能传输的方式使得正余弦变压器具有了电能传输的功能。
正余弦变压器的工作原理还与电感作用密切相关。
电感是指当电流通过一个线圈时，线圈中会产生一个磁场，这个磁场会储存电能。
正余弦变压器中的主线圈和副线圈都具有一定的电感，它们能够储存电能并传输电能。
正余弦变压器中的电感作用使得主线圈和副线圈之间的能量传输更加高效。
当主线圈中的电流发生变化时，它会引起副线圈中的电流变化，这种变化使得副线圈中的电能得以释放。
正余弦变压器通过这种方式实现了电能的转换和传输。
正余弦变压器工作原理的核心是磁耦合和电感作用。
通过磁耦合，主线圈中的电流能够诱导出副线圈中的电流，实现电能的传输。
而电感作用使得电能在主线圈和副线圈之间得以转换和储存。
正余弦变压器的工作原理使得它成为了电能传输和转换的重要设备，广泛应用于电力系统和电子设备中。
正余弦变压器以正余弦波为基准，通过磁耦合和电感作用实现了电能的转换和传输。
它在电力系统中起着重要的作用，为我们的生活和工业生产提供了稳定可靠的电能供应。
正余弦变压器工作原理的理解对于电力工程师和电子技术人员来说是至关重要的，它们的应用和发展将会进一步推动电力技术的进步和创新。
正余弦旋转变压器的工作原理
此时，转子绕组中的电流 I s 和 I c 分别为
在正、余弦绕组中产生的磁场分别为
K uU f sin θ cosθ Zs Z L K uU f cosθ Bcq Bc sin θ K sin θ Zc Z Bsq Bs cosθ K
第7章 旋转变压器
7.1 概 述
7.2 正余弦旋转变压器
7.3 线性旋转变压器
7.4 数字旋转变压器 7.5 旋转变压器的误差分析及主要技术指标 7.6 多极旋转变压器和感应同步器
1
7.1 概
述
7.1.1旋转变压器的分类
7.1.2旋转变压器的结构特点
2
7.1 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，
由此得出正弦输出回路的电压平衡方程式为
E U I Z E s sqs Ls s s
10
I Z 为正弦输出绕组负载时的输出电压，Z s 为正弦绕组的漏阻抗 式中 U Ls s L
7.2.1正余弦旋转变压器的工作原理
jI x cos2 将E sqs s m
所以旋转变压器输出绕组的电压为
UL
K u sin Uf 1 K u cos
20
7.3 线性旋转变压器
可绘制出输出电压 U L 与转子转角 的关系曲线，ku 的最佳值是0.55，
一般选在0.54~0.57之间。
/64
/48
/32
sin 0.0491 0.0654 0.0980 误差 0.04% 0.07% 0.16%
(整理)正余弦旋转变压器
正余弦旋转变压器课程名称新型特种电机学生学院自动化学院专业班级电机与电器学号2111004002 学生姓名梁国荣指导教师黄开胜2011年8 月1 日概述微特电机种类繁多，其中包括一类独特的电机——旋转变压器。
本文将详细叙述旋转变压器中的正余弦旋转变压器。
旋转变压器（Resolver ），是一种将转子转角变换成与之呈某一函数关系的电信号的原件。
当变压器的一次侧外施单相交流电压励磁时，其二次侧的输出电压与转子转角呈严格的函数关系。
正余弦旋转变压器的一、二次绕组间是可变的相对位置，而且正是利用它们之间的不同相对位置来改变它们之间的互感，以便在二次（转子）绕组中获得与旋转ɑ成正、余弦函数关系的端电压。
正余弦旋转变压器的空载运行如图1所示， S1-S1’作为励磁绕组，S2-S2’作为定子交轴绕组，两者空间互相垂直且匝数、型式完全相同。
R1-R1’和R2-R2’分别为转子上的正弦输出绕组和余弦输出绕组，它们的结构也完全相同。
空载时，在定子励磁绕组上施加单相交流电压f U ，其余绕组均开路。
设励磁绕组的轴线方向为直轴d 轴，这时电机中产生直轴脉振磁通d φ，它在励磁绕组中产生的感应电动势为 4.44f s d E fW φ=。
式中，s W 为定子绕组有效匝数，d φ为直轴脉振磁通的幅值。
图1正余弦旋转变压器原理示意图若略去励磁绕组的漏阻抗压降，则f f E U =，当交流电压恒定时，直轴磁通的幅值d φ为常数。
将直轴磁通d φ分解为与正弦输出绕组轴向方向一致的1d φ和余弦输出绕组的轴向方向一致的2d φ。
设转子正弦绕组的轴线与交轴之间的夹角ɑ为转子转角，如图1所示，则两个磁通分量的幅值分别为1sin d d αΦ=Φ和2cos d d αΦ=Φ，他们在正、余弦输出绕组中产生的感应电动势分别为11224.44 4.44sin sin 4.44 4.44cos cos R R d R d R R R d R d R E fW fW E E fW fW E αααα=Φ=Φ==Φ=Φ=式中，R W 为转子绕组有效匝数；R E 为转子输出绕组轴线与定子励磁绕组轴线重合时直轴磁通d Φ在其中感应的电动势。
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。
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。
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。
旋转变压器基础知识
旋转变压器是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。
当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系，或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角成线性关系.它主要用于坐标变换、三角运算和角度数据传输，也可以作为两相移相器用在角度——数字转换装置中.按输出电压与转子转角间的函数关系,我所目前主要生产以下三大类旋转变压器：1. 正-—余弦旋转变压器(XZ)———-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。
2. 线性旋转变压器(XX ）、(XDX ）----其输出电压与转子转角成线性函数关系。
线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种，前者（XX ）实际上也是正—-余弦旋转变压器,不同的是采用了特定的变比和接线方式.后者（XDX ）称单绕组线性旋转变压器。
3. 比例式旋转变压器(XL)—-—-其输出电压与转角成比例关系。
二、 旋转变压器的工作原理由于旋转变压器在结构上保证了其定子和转子（旋转一周）之间空气间隙内磁通分布符合正弦规律，因此，当激磁电压加到定子绕组时,通过电磁耦合，转子绕组便产生感应电势。
图4－3为两极旋转变压器电气工作原理图。
图中Z 为阻抗。
设加在定子绕组的激磁电压为 sin ω=- S m V V t （4-1） 图 4-3 两极旋转变压器 根据电磁学原理，转子绕组12B B 中的感应电势则为sin sin sin θθω== （4－2）B s m V KV KV t (4—2）式中K ——旋转变压器的变化；—的幅值m s V V ；θ——转子的转角，当转子和定子的磁轴垂直时,θ=0。
如果转子安装在机床丝杠上，定子安装在机床底座上,则θ角代表的是丝杠转过的角度，它间接反映了机床工作台的位移。
由式(4－2）可知,转子绕组中的感应电势B V 为以角速度ω随时间t变化的交变电压信号。
其幅值sin θm KV 随转子和定子的相对角位移θ以正弦函数变化。
旋转变压器原理种类及选用PPT资料42页
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。
-12-
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
-13-
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)
-18-
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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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。
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。
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。
正余弦旋转变压器
正余弦旋转变压器课程名称新型特种电机学生学院自动化学院专业班级电机与电器学号2111004002 学生姓名梁国荣指导教师黄开胜2011年8 月1 日概述微特电机种类繁多，其中包括一类独特的电机——旋转变压器。
本文将详细叙述旋转变压器中的正余弦旋转变压器。
旋转变压器（Resolver ），是一种将转子转角变换成与之呈某一函数关系的电信号的原件。
当变压器的一次侧外施单相交流电压励磁时，其二次侧的输出电压与转子转角呈严格的函数关系。
正余弦旋转变压器的一、二次绕组间是可变的相对位置，而且正是利用它们之间的不同相对位置来改变它们之间的互感，以便在二次（转子）绕组中获得与旋转ɑ成正、余弦函数关系的端电压。
正余弦旋转变压器的空载运行如图1所示， S1-S1’作为励磁绕组，S2-S2’作为定子交轴绕组，两者空间互相垂直且匝数、型式完全相同。
R1-R1’和R2-R2’分别为转子上的正弦输出绕组和余弦输出绕组，它们的结构也完全相同。
空载时，在定子励磁绕组上施加单相交流电压f U g，其余绕组均开路。
设励磁绕组的轴线方向为直轴d 轴，这时电机中产生直轴脉振磁通d φ，它在励磁绕组中产生的感应电动势为 4.44f s d E fW φ=。
式中，s W 为定子绕组有效匝数，d φ为直轴脉振磁通的幅值。
图1正余弦旋转变压器原理示意图若略去励磁绕组的漏阻抗压降，则f f E U =，当交流电压恒定时，直轴磁通的幅值d φ为常数。
将直轴磁通d φ分解为与正弦输出绕组轴向方向一致的1d φ和余弦输出绕组的轴向方向一致的2d φ。
设转子正弦绕组的轴线与交轴之间的夹角ɑ为转子转角，如图1所示，则两个磁通分量的幅值分别为1sin d d αΦ=Φ和2cos d d αΦ=Φ，他们在正、余弦输出绕组中产生的感应电动势分别为11224.44 4.44sin sin 4.44 4.44cos cos R R d R d R R R d R d R E fW fW E E fW fW E αααα=Φ=Φ==Φ=Φ=式中，R W 为转子绕组有效匝数；R E 为转子输出绕组轴线与定子励磁绕组轴线重合时直轴磁通d Φ在其中感应的电动势。
旋转变压器 工作原理
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。 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。
可靠性较差 成本高，可靠性较差
正余弦式 绝对式
分辨率高、通用接口 分辨率高、可绝对定位
旋转变压器
绕线式
可靠性高，高精度、可绝对定位
使用麻烦
精度偏低，使用麻烦
磁阻式
可靠性最高，结构简单紧凑
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 大小及相位必然与转子的转角有关。
旋转变压器
演讲人：
01
CONTENTS
概述
02 03
04
旋转变压器的类型
正余弦旋转变压器
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，主要用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度。 作为速度及位置传感元件，常用的有这样几种：光学
03
正余弦旋转变压器
3.2 正余弦变压器工作原理
旋转变压器工作原理
旋转变压器工作原理简称旋变是一种输出电压随转子转角变化的信号元件。
当励磁绕组以一定频率的交流电压励磁时，输出绕组的电压幅值与转子转角成正余弦函数关系，或保持某一比例关系，或在一定转角范围内与转角成线性关系。
旋转变压器，是一种输出电压与转子转角保持一定函数关系的感应式微电机。
它是一种将角位移转换为电信号的位移传感器，也是能进行坐标换算和函数运算的解算元件。
旋转变压器结构与自整角电机相似，工作原理也与一般变压器基本相同。
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，故又称为解算器。
旋转变压器广泛应用在民用和军事工程的伺服系统中作为测角元件、坐标变换元件和解算装置。
特点：1·对电磁干扰敏感以及解码复杂等缺点2能在一些比较恶劣的环境条件下工作2在环境恶劣的钢铁行业、水利水电行业，旋转变压器因为其防护等级高同样获得了广泛的应用。
3光电编码器，它精度高，抗干扰能力强，接口简单使用方便编码器编码器是把角位移或直线位移转换成电信号的一种装置。
前者成为码盘，后者称码尺．按照读出方式编码器可以分为接触式和非接触式两种．接触式采用电刷输出，一电刷接触导电区或绝缘区来表示代码的状态是“１”还是“０”；非接触式的接受敏感元件是光敏元件或磁敏元件，采用光敏元件时以透光区和不透光区来表示代码的状态是“１”还是“０”。
按照工作原理编码器可分为增量式和绝对式两类。
增量式编码器是将位移转换成周期性的电信号，再把这个电信号转变成计数脉冲，用脉冲的个数表示位移的大小。
绝对式编码器的每一个位置对应一个确码区。
1当编码器不动或停电时，依靠计数设备的内部记忆来记住位置。
2从代码数大小的变化可以判别真反方向和位移所处位置。
3测量范围是0----360.4视频编码器广泛应用于行走机械、数控机床、电梯、伺服电机、流量计、纺织机械、冶金机械、注塑机械、印刷包装机械、自动化仪器仪表等各种工业自动化测控领域。
旋转变压器是如何工作原理解答
场将在二次测即转子两个输出绕组感应出变压器电动势。
03
正余弦旋转变压器
输出绕组的感应电动势在时间上时同相位的，其有效值和该绕组的
位置有关。
当θ=0时，如同一台普通的双绕组变压器，可得定子转子的感应电
动势为
=4.44f ϕ ≈
忽略了定子绕组漏阻抗和电阻的压降
=4.44f ϕ =
= =
为等效集中绕组的匝数
若转子绕组轴线偏离励磁绕组轴线位置，夹角为θ时，绕组所受匝
链磁通的幅值为
ϕ =ϕ cosɑ
03
正余弦旋转变压器
可得转子绕组的电动势为
=4.44f ϕ =4.44f ϕ cosɑ
由此可得，旋转变压器和普通变压器的不同之处在于，普通变压器总有一次侧和二次侧
线圈的互感为最大且保持不变，旋转变压器正是利用转子相对定子的转角的不同以改变一
次侧二次侧线圈之间的互感来达到输出电势和转角成正余弦函数关系。从而得到输出电动
势
= cosɑ= cosɑ ≈ cosɑ
定子励磁绕组（引线端为1 −2 ）和定子交轴绕组（又叫补偿绕组，引线端为3 -4 ）。转
子上两套绕组分别为正选输出绕组和余弦输出绕组。有时也可以在转子上励磁
结构示意图
电气示意图
03
正余弦旋转变压器
结构上，旋转变压器定子、转子和绕线式异步电机类似，定子绕组通过固定在机壳上的接线柱直
接引出。定子和转子之间的空气隙是均匀的，气隙磁场一般为两极。
转变压器是较好的选择。
04
旋转变压器的使用
旋转变压器在塑料机械上的应用主要以注塑机和塑料挤出机械为主，在注塑机上面主
旋转变压器(第6章)讲解
D2
ER1 = kμ Us1 cosθ
Z1ER1
Z4 ER2 = - kμ Us1 sinθ
Z3 ER2
Z2
上式表明当电源电压不变时，输 出电势与转子转角θ有严格的正、 余弦关系。
二、旋转变压器带载时
控制电机
D1 BD D3 Us1
实验表明，图中正弦输出绕 D4 组Z3Z4带上负载以后，其输出
电压不再是转角的正弦函数。
控制电机
ER1= 4. 44 f WRφD cosθ = ER cosθ ER2= 4. 44 f WRφD cos(θ+90o) = -ER sinθ
ER为激磁绕组和输出绕组轴线重合时磁通φD在 该输出绕组中的感应电势。
BD D1
Us1 D3
D4
ED
若φD在激磁绕组中的感应电势为 ED ，则：
D2
BZ34 θ
θ
弦关系。
Z3
BZ12 交轴磁场抵消等于零；
Z’
BZ ZL
总负载磁场与励磁磁场反向。
控制电机
副边补偿时，阻抗 Z’ 的大小与旋转变压器所带的负载 ZL 的大小有关(Z’=ZL)。这种补偿方法，对于变动的负 载阻抗，不能实现完全补偿。
原边补偿时，交轴绕组短路，这与负载阻抗无关，
因此原边补偿易于实现。
D4
D3D4对交轴磁通 q来说是一
个阻尼线圈。
D2
Z1
q θ
Z4
Z3 Z2
因为交轴磁通在绕组 D3D4中要产生感应电势及其 ZL 感应电流。
控制电机
根据楞次定律，该感应电流所产
生的磁通是反对交轴磁通变化的，因
而对交轴磁通起去磁作用，从而达到
补偿的目的。
第3章 旋转变压器解读
第3章 旋转变压器
从电机原理来看, 旋转变压器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转子的 转角有关。
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。其中, 正余弦旋转变压 器的输出电压与转子转角成正余弦函数关系; 线性旋转 变压器的输出电压与转子转角在一定转角范围内成正 比; 比例式旋转变压器在结构上增加了一个锁定转子位 置的装置。
第3章 旋转变压器
3.3.3 副边补偿的正余弦旋转变压器 副边补偿的正余弦旋转变压器实质上就是副边对称
的正余弦旋转变压器, 其电气接线图如图3-5所示。其励 磁绕组D1-D2加交流励磁电压 U s1 , D3-D4绕组开路; 转子 Z1-Z2输出绕组接阻抗Z′, 应使阻抗Z′等于负载阻抗ZL, 方能使Φq12=Φq34(即FR1q=FR2q ，效果表现为相互抵消), 以便得到全面补偿。
第3章 旋转变压器
图 3 - 6 原边补偿的正余弦旋转变压器
第3章 旋转变压器
从图 3 - 6 可以看出, 定子交轴绕组对交轴磁通Φq34 来说是具有阻尼作用的一个绕组。 根据楞次定律, 旋转 变压器在工作时交轴磁通Φq34在绕组D3-D4中要感生电 流, 该电流所产生的磁通对交轴磁通Φq34有着强烈的去 磁作用, 从而达到了补偿的目的。同证明副边补偿的方 法类似, 可以证明, 当定子交轴绕组外接阻抗Z等于励磁 电源内阻抗Zn, 即Z=Zn时, 由转子电流所引起的输出特 性畸变可以得到完全的补偿。 因为一般电源内阻抗Zn 值很小, 所以实际应用中经常把交轴绕组直接短路, 同 样可以达到完全补偿的目的。
旋变正余弦的工作原理
旋变正余弦的工作原理
旋变正余弦（又称为旋变电位器）是一种电子元器件，用于测量和检测旋转角度。
工作原理如下：
1. 旋变正余弦由一个旋转部分和一个固定的刻度部分组成。
旋转部分通常是一个金属轴，而刻度部分是一系列固定在外壳上的刻度线。
2. 当旋转部分旋转时，它会改变与刻度部分接触的位置。
这个位置变化会导致接触器（通常是以弹簧形式出现的金属接触片或触点）沿着刻度部分移动。
3. 当接触器移动时，它会连接到一个旋变电阻（通常是一个可调电阻）。
这个电阻通过一个电路，通常是一个振荡电路。
4. 旋变电阻根据刻度部分上的位置改变电阻值。
这个变化会影响电路中的电流和电压。
5. 振荡电路会根据电阻值的变化产生对应频率的振荡信号。
通常，当旋转部分旋转时，振荡信号的频率会发生相应变化。
6. 最后，振荡信号可以通过转换和处理转换为正弦或余弦信号，以表示旋转部分的角度。
总的来说，旋变正余弦利用旋转部分与刻度部分的相对位置变化来改变旋变电阻的电阻值。
这个电阻值的变化通过振荡电路产生相应频率的信号，最后转换为正弦或余弦信号，以表示旋转部分的角度。
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正余弦旋转变压器工作原理
正余弦旋转变压器（Rotary Transformer）是一种基于旋转变压原理的变压器。
它主要用于测量低频交流电压和电流，由于具有非接触性、长寿命、高精度等优点，因此被广泛应用于电力行业、铁路交通、航空航天、军事等领域。
正余弦旋转变压器主要由两个部分组成：转子和定子。
转子是一种以主磁极为基础构成的旋转式主磁场，由同步电机驱动使其旋转。
定子是一个由多个线圈组成的电路，通过感应转子的旋转磁场而产生变压信号。
正余弦旋转变压器的工作原理是基于电磁感应原理。
当通过旋转变压器的转子上的主磁场发生变化时，会产生垂直于主磁场的感应磁场。
根据法拉第电磁感应定律，变化的磁场会诱导出定子上的感应电势。
因此，转子上的磁场是变化的，定子上的电势也会随之变化。
正余弦旋转变压器中定子上的多个线圈分别与转子上的主磁极相互作用，根据法拉第电磁感应定律，每个线圈就可以感应到转子上的磁场变化，进而转变成相应的电势变化。
由于转子上的主磁极旋转的正余弦波形，因此，对应于定子上的每个线圈所感应到的电势信号也将是正余弦波形。
当旋转变压器中的电流通过定子上的线圈时，根据电磁感应原理，定子上的线圈产生感应电势，与定子上的其它线圈产生的感应电势叠加在一起构成输出信号。
由于在正余弦波形相位差为90度的情况下，定子上相邻两个线圈所感应到的电
势大小是不同的，因此，通过测量定子上不同位置的电势信号，可以得到电流的大小和相位。
正余弦旋转变压器的另一个重要应用是测量电压。
当旋转变压器中的电流需求不高时，可以通过测量定子上不同位置的电势信号来测量电压的大小和相位。
由于定子上不同位置的线圈所感应到的电势振幅和相位角度都与旋转变压器中输入电压大小和相位角度有关，因此，通过测量输出信号的正余弦波形就可以得到输入电压的大小和相位。
综上所述，正余弦旋转变压器是一种基于旋转变压原理的变压器，其工作原理是基于电磁感应原理。
通过旋转变压器的转子上的主磁场变化，定子上的线圈产生感应电势，从而输出正弦波或余弦波形的信号，可以用于测量电流和电压大小和相位。
正余弦旋转变压器是一种非接触式、长寿命、高精度的测量设备，广泛应用于电力行业、铁路交通、航空航天、军事等领域。