多摩川精机株式会社旋转变压器的介绍
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旋转变压器的概述
多摩川精機株式会社
简介
• 伺服电机 ： 是一个能通过电信号对旋转角度、旋转方向、旋转速度进行控制的电机。 其高精密、高精细的控制能力，被广泛应用于机床与工业机器人等设备 的驱动控制。
• 角度传感器 ： 安装伺服电机是为了检测旋转角度、旋转方向、旋转速度变化。也常用 编码器和旋变。
内置角度传感器
旋变（ＢＲＸ）的原理（１/１０）
• 旋变的原理基本上和变压器是一样的。 • 变压器有1个铁心和2个绕组。 • 在变压器一侧绕组输入电压时，铁芯中就产生磁通。这个磁通与侧绕组互联后，
产生输出电压。 • 在此，我们假定从一侧绕组的输入信号线1开始。磁通的方向是向右（顺时针）方
向转动的。
变压器的构成
旋变（ＢＲＸ）的原理（２/１０）
• 2个铁芯，如果当1侧铁芯发生旋转时，1、2侧铁 芯相对位置发生变化时，1侧铁芯的磁通就能难 到达2侧磁通。
• 这个结果，就导致了2侧绕阻的磁通互联减少、输 出电压也变小。
1侧铁芯和2侧铁芯相对位置约为45°时的状态。
旋变（ＢＲＸ）的原理（４/１０）
• 1侧铁芯再旋转，当１侧铁芯与2侧铁芯的相对位 置为90 °时，与2侧绕阻的互联的磁通变为0。
• 根据旋变输出电压原理，来感应轴 转角的变化。
旋变的构造 （无刷、组装型）
旋变（ＢＲＸ）的原理（８/１０）
• 旋变有1组转子绕阻，但有2组定子 绕组。
转子绕阻 → １组（１相） 定子绕阻 → ２组（２相）
• 转子绕阻在输入侧(也称为励磁 侧），定子绕组在输出侧。
转子绕阻 转子铁芯
定子绕阻 定子铁芯
定子和转子分开的样子
光电式编码器和旋转变系统的比较
wk.baidu.com光电编码器结构
（图例为增量式编码器）
旋变系统结构
旋变系统的特征
• 旋变和R/D转换器之间用电缆连接的话可 以间隔几米甚至几十米的距离。旋变因其 对恶劣环境的适应能力，可以安装在恶劣 的条件下，由于R/D转换器是电子元件组 成，其可以放置在控制盘附近，环境比较 好的地方，这样就能足见一个抗恶劣条件 下，精确检测的系统了。
伺服电机的外型
编码器的外型
角度传感器的分类
旋变系统 旋变：角度的检测。在轴上安装检测、从交流电压（模拟 式信号）的形状产生角度信号。 Ｒ／Ｄ转换器：旋变的模拟角度信号转换成数字信号的电 子芯片。
旋变系统
• 旋变系统＝旋变＋Ｒ／Ｄ转换器 • 旋变系统是角度传感器的一种
旋变的外型
（SMARTSYN、内置型）
转子铁芯及转子绕阻
定子铁芯及定子绕阻
旋变（ＢＲＸ）的原理（９/１０）
• 转子绕阻在输入交流电压后,通过旋 变轴与定子绕阻感应,产生的输出电 压振幅为正弦波。
• 因定子绕阻有2组，所以输出电压有 2相，2相之间的相位差为90 °。因 此一相是COS（余弦波）变化，另一 相是SIN（正弦波）变化。
• 旋变是根据读取2相输出电压的振 幅变化，来检测角度的。
旋变（ＢＲＸ）的原理（１０/１０）
• 我们把1相励磁/2相输入的无刷旋变以BRX来表示。 • 因BRX的输出信号振幅变化的，所以称为振幅变调型旋变。 • BRX是用读取2相输出电压振幅的变化来检测角度的。2相输出电压振幅变化
的电压方程式如下：
旋变（ＢＲＸ）的电压方程式（红框内）
旋变输出电压变化的波形
励磁电压 ER1-R2
输出电压 ES1-S3 输出电压 ES2-S4 旋变的转子旋转时，用示波器观测的输出电压振 幅变化状态图。
旋变的结构（１/２）
• 老式的旋变，为了让轴与转子绕阻同步旋转，用碳刷和滑环 组合，而从达到外部交流电压传送的目的。
• 但是，随着越来越多的运用， 现在无刷旋变已成为使用 主流。
Ｓｍａｒｔｓｙｎ的结构
• 传统旋变绕线是手工绕线的。 • 使用绕线机实现自动化绕线工序的旋变就是［内置型旋变］。［内
置型旋变］是多摩川精机旋变系列的一种。
旋变（Ｓｍａｒｔｓｙｎ）的外观
内置型旋变的安装
• 内置型无刷旋变，已经组成了电机，所以不需要轴。 • ［内置型旋变］是多摩川精机旋变系列的一种。Ｓｍａｒｔｓｙｎ是ＦＡ
• 变压器的铁芯是分开的，先假定2个铁芯间的空隙。 • 因为磁通能透过空隙的，所以和1个铁芯是一样的。
当第1侧绕组输入交流电压，第2侧就能输出交流电 压。 • 在此，第2侧绕组向右与磁通互联时。我们就假定输 出电压和输入电压的相位，是同一相位（同相）。
1侧铁芯和2侧铁芯的相对位置关系是０°的状态。
旋变（ＢＲＸ）的原理（３/１０）
• 这个结果，导致了输出电压也变为0。
1侧铁芯和2侧铁芯的相对位置为90°的状态。
旋变（ＢＲＸ）的原理（５/１０）
• 1侧铁芯再次旋转，1侧铁芯和2侧铁芯的相对 位置超过90 °。如下图，1侧电阻的输入信号 线1和输入信号线2发生了上下逆转。
• 我们假定磁通在1侧饶阻的输入信号线1开始， 按逆时针方向发生磁通。
• 因2侧绕阻与磁通互联的方向相反，所以输出 电压和输入电压产生相反的相位（逆相）。
1侧铁芯和2侧铁芯相对位置约为135 °的状态。
旋变（ＢＲＸ）的原理（６/１０）
• 1侧铁芯再次旋转，当1侧铁芯和2侧铁芯的 相对位置为180 °时，磁通左转，与2侧绕 阻互联最多的时候。
• 这个时候，输出电压是逆相的，电压振幅也 是最大的。
界的使用主流产品。其中，内置型占Ｓｍａｒｔｓｙｎ一半以上。
旋变（ＢＲＴ）的原理（１/２）
• 还有，这个时候的电压振幅的位置关系和０ °时一样。
1侧铁芯和2侧铁芯的相对位置关系为180 °的状态。
旋变（ＢＲＸ）的原理（７/１０）
• 以上说明的各位置，替换如下：
1侧铁芯 → 转子铁芯 1侧绕阻 → 转子绕阻 2侧铁芯 → 定子铁芯 2侧绕阻 → 定子绕阻
• 转子铁芯是和旋变轴同步旋转。定 子铁芯是被固定在旋变的机壳内， 不发生转动。
• 无刷旋变也是使用交流电 压在旋转变压器（定子变压 器及转子变压器组成）。间 传送的
无刷旋变的构造（组装型）
旋变的结构（２/２）
• 按无刷旋变的式样，分为转子（旋转部分）在轴上，且不与定 子（不可旋转部分）分开的，称为不可分开型，中空轴型以及 转子和定子分离型。
• 不可分开型称为出轴型（也称为轴形），分离型称为组装型。
多摩川精機株式会社
简介
• 伺服电机 ： 是一个能通过电信号对旋转角度、旋转方向、旋转速度进行控制的电机。 其高精密、高精细的控制能力，被广泛应用于机床与工业机器人等设备 的驱动控制。
• 角度传感器 ： 安装伺服电机是为了检测旋转角度、旋转方向、旋转速度变化。也常用 编码器和旋变。
内置角度传感器
旋变（ＢＲＸ）的原理（１/１０）
• 旋变的原理基本上和变压器是一样的。 • 变压器有1个铁心和2个绕组。 • 在变压器一侧绕组输入电压时，铁芯中就产生磁通。这个磁通与侧绕组互联后，
产生输出电压。 • 在此，我们假定从一侧绕组的输入信号线1开始。磁通的方向是向右（顺时针）方
向转动的。
变压器的构成
旋变（ＢＲＸ）的原理（２/１０）
• 2个铁芯，如果当1侧铁芯发生旋转时，1、2侧铁 芯相对位置发生变化时，1侧铁芯的磁通就能难 到达2侧磁通。
• 这个结果，就导致了2侧绕阻的磁通互联减少、输 出电压也变小。
1侧铁芯和2侧铁芯相对位置约为45°时的状态。
旋变（ＢＲＸ）的原理（４/１０）
• 1侧铁芯再旋转，当１侧铁芯与2侧铁芯的相对位 置为90 °时，与2侧绕阻的互联的磁通变为0。
• 根据旋变输出电压原理，来感应轴 转角的变化。
旋变的构造 （无刷、组装型）
旋变（ＢＲＸ）的原理（８/１０）
• 旋变有1组转子绕阻，但有2组定子 绕组。
转子绕阻 → １组（１相） 定子绕阻 → ２组（２相）
• 转子绕阻在输入侧(也称为励磁 侧），定子绕组在输出侧。
转子绕阻 转子铁芯
定子绕阻 定子铁芯
定子和转子分开的样子
光电式编码器和旋转变系统的比较
wk.baidu.com光电编码器结构
（图例为增量式编码器）
旋变系统结构
旋变系统的特征
• 旋变和R/D转换器之间用电缆连接的话可 以间隔几米甚至几十米的距离。旋变因其 对恶劣环境的适应能力，可以安装在恶劣 的条件下，由于R/D转换器是电子元件组 成，其可以放置在控制盘附近，环境比较 好的地方，这样就能足见一个抗恶劣条件 下，精确检测的系统了。
伺服电机的外型
编码器的外型
角度传感器的分类
旋变系统 旋变：角度的检测。在轴上安装检测、从交流电压（模拟 式信号）的形状产生角度信号。 Ｒ／Ｄ转换器：旋变的模拟角度信号转换成数字信号的电 子芯片。
旋变系统
• 旋变系统＝旋变＋Ｒ／Ｄ转换器 • 旋变系统是角度传感器的一种
旋变的外型
（SMARTSYN、内置型）
转子铁芯及转子绕阻
定子铁芯及定子绕阻
旋变（ＢＲＸ）的原理（９/１０）
• 转子绕阻在输入交流电压后,通过旋 变轴与定子绕阻感应,产生的输出电 压振幅为正弦波。
• 因定子绕阻有2组，所以输出电压有 2相，2相之间的相位差为90 °。因 此一相是COS（余弦波）变化，另一 相是SIN（正弦波）变化。
• 旋变是根据读取2相输出电压的振 幅变化，来检测角度的。
旋变（ＢＲＸ）的原理（１０/１０）
• 我们把1相励磁/2相输入的无刷旋变以BRX来表示。 • 因BRX的输出信号振幅变化的，所以称为振幅变调型旋变。 • BRX是用读取2相输出电压振幅的变化来检测角度的。2相输出电压振幅变化
的电压方程式如下：
旋变（ＢＲＸ）的电压方程式（红框内）
旋变输出电压变化的波形
励磁电压 ER1-R2
输出电压 ES1-S3 输出电压 ES2-S4 旋变的转子旋转时，用示波器观测的输出电压振 幅变化状态图。
旋变的结构（１/２）
• 老式的旋变，为了让轴与转子绕阻同步旋转，用碳刷和滑环 组合，而从达到外部交流电压传送的目的。
• 但是，随着越来越多的运用， 现在无刷旋变已成为使用 主流。
Ｓｍａｒｔｓｙｎ的结构
• 传统旋变绕线是手工绕线的。 • 使用绕线机实现自动化绕线工序的旋变就是［内置型旋变］。［内
置型旋变］是多摩川精机旋变系列的一种。
旋变（Ｓｍａｒｔｓｙｎ）的外观
内置型旋变的安装
• 内置型无刷旋变，已经组成了电机，所以不需要轴。 • ［内置型旋变］是多摩川精机旋变系列的一种。Ｓｍａｒｔｓｙｎ是ＦＡ
• 变压器的铁芯是分开的，先假定2个铁芯间的空隙。 • 因为磁通能透过空隙的，所以和1个铁芯是一样的。
当第1侧绕组输入交流电压，第2侧就能输出交流电 压。 • 在此，第2侧绕组向右与磁通互联时。我们就假定输 出电压和输入电压的相位，是同一相位（同相）。
1侧铁芯和2侧铁芯的相对位置关系是０°的状态。
旋变（ＢＲＸ）的原理（３/１０）
• 这个结果，导致了输出电压也变为0。
1侧铁芯和2侧铁芯的相对位置为90°的状态。
旋变（ＢＲＸ）的原理（５/１０）
• 1侧铁芯再次旋转，1侧铁芯和2侧铁芯的相对 位置超过90 °。如下图，1侧电阻的输入信号 线1和输入信号线2发生了上下逆转。
• 我们假定磁通在1侧饶阻的输入信号线1开始， 按逆时针方向发生磁通。
• 因2侧绕阻与磁通互联的方向相反，所以输出 电压和输入电压产生相反的相位（逆相）。
1侧铁芯和2侧铁芯相对位置约为135 °的状态。
旋变（ＢＲＸ）的原理（６/１０）
• 1侧铁芯再次旋转，当1侧铁芯和2侧铁芯的 相对位置为180 °时，磁通左转，与2侧绕 阻互联最多的时候。
• 这个时候，输出电压是逆相的，电压振幅也 是最大的。
界的使用主流产品。其中，内置型占Ｓｍａｒｔｓｙｎ一半以上。
旋变（ＢＲＴ）的原理（１/２）
• 还有，这个时候的电压振幅的位置关系和０ °时一样。
1侧铁芯和2侧铁芯的相对位置关系为180 °的状态。
旋变（ＢＲＸ）的原理（７/１０）
• 以上说明的各位置，替换如下：
1侧铁芯 → 转子铁芯 1侧绕阻 → 转子绕阻 2侧铁芯 → 定子铁芯 2侧绕阻 → 定子绕阻
• 转子铁芯是和旋变轴同步旋转。定 子铁芯是被固定在旋变的机壳内， 不发生转动。
• 无刷旋变也是使用交流电 压在旋转变压器（定子变压 器及转子变压器组成）。间 传送的
无刷旋变的构造（组装型）
旋变的结构（２/２）
• 按无刷旋变的式样，分为转子（旋转部分）在轴上，且不与定 子（不可旋转部分）分开的，称为不可分开型，中空轴型以及 转子和定子分离型。
• 不可分开型称为出轴型（也称为轴形），分离型称为组装型。