多摩川精机株式会社旋转变压器介绍
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。
多摩川旋变介绍
旋转变压器原理及其在自动控制中的应用摘要：介绍旋转变压器（简称旋变）分类、结构特点、工作原理和解码方法，以及在各行各业中的应用，还有与其相关的工业设备（SMARTCAM）的应用特点。
关键词：旋转变压器，SMARTCODER，SMARTCAM旋转变压器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，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。
2.线性旋转变压器----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。
3.比例式旋转变压器----其输出电压与转角成比例关系。
结构说明由于我公司只销售日本多摩川公司的正余弦旋转变压器，所以在此介绍的旋转变压器皆为正余弦型的。
旋变由转子和定子绕组构成，并且两者相互独立，初级和次极线圈都绕在定子上，转子由两组相差90度线圈组成，采用无刷设计，如图1所示。
转子绕组定子绕组图1图2是旋转变压器电气示意图。
ER1-R2励磁电压V eES2-S4图2旋变的输入输出电压之间的具体函数关系如下所示：设转子转动角度为θ，初级线圈电压（即励磁电压）: ER1-R2=E*Sin2πftf:励磁频率，E：信号幅度那么输出电压ES1-S3=K*E*Sin2πft*Cosθ; ES2-S4=K*E*Sin2πft*SinθK：传输比，θ：转子偏离原点的角度令θ=ωt，即转子做匀速运动，那么其输出信号的函数曲线可表示为图3所示，图中信号频率为f，即励磁信号频率，最大幅度为E，包络信号为Sinωt和Cosωt，解码器就是通过检测这两组输出信号获取旋变位置信息的。
多摩川磁阻式旋变——产品手册
2000
Years
■ Structural Comparison of Smartsyn and Singlsyn
The structural differences between the conventional winding type brushless resolver (Smartsyn) and the newly developed Singlsyn are shown in Fig. 5.
Compared with these conventional resolvers, the newly developed VR (Variable Reluctance) type resolver needs the winding on a stator only. We named this new product Singlsyn.
■ Sensing Absolute Position and Velocity
According to connection to an R/D converter or Smartcoder, it is capable of converting analog output signals of Singlsyn to digital position (angle) signals. The position signals are transmitted as the absolute position within a range of electrical one cycle.
100
(12) 85g
50 Length of a Case (mm)
5
4
3 Price of a Resolver
旋转变压器名词解释
旋转变压器名词解释
嘿，朋友！你知道旋转变压器不？这玩意儿啊，就像是机器世界里的神奇魔法师！旋转变压器，简单来说，就是一种能把机械转动转化为电信号的装置。
比如说吧，就好像你在骑自行车，车轮的转动就像是机械运动，而旋转变压器呢，就能把这个转动变成一种特殊的电信号，就像给这个转动施了魔法一样，神奇吧！
它主要由定子和转子组成，这定子和转子啊，就如同两个默契配合的好伙伴。
定子上绕有绕组，就像是给它穿上了一件特殊的“电线衣服”，而转子呢，就在定子中间欢快地转动。
当转子转动时，哇哦，奇妙的事情就发生了，电信号就产生啦！
旋转变压器在很多领域都大显身手呢！在工业自动化中，它就像一个默默无闻却又超级可靠的小助手，帮助机器精准地控制动作。
在机器人领域，它更是如同给机器人装上了一双敏锐的眼睛，让机器人能准确感知自己的位置和动作。
你想想看，要是没有旋转变压器，那些复杂的机器和智能设备还能这么厉害吗？肯定不能啊！它真的太重要啦！
旋转变压器虽然不太起眼，但它的作用可不容小觑啊！它就像是隐藏在机器背后的无名英雄，默默地为各种高科技设备贡献着自己的力
量。
所以啊，可别小看了这个小小的旋转变压器哦！它真的是超级厉害的存在！。
编码器杂谈
增量式是编码器
每转 过 一个 单位 ，编 码器就 输 出
一
定转角范围内与转 角成 线性 关系。 按 励磁 方式分 ，多摩 川旋转 变压
在 一些低 端 场合 ，光 电编 码器 正 是 由 于 克服 了前 面 两种 编码器 的缺 点 而产 生 ，它精 度 高 ，抗 干 扰 能 力强 ，接 口
维普资讯
编 码 器 杂 谈
・ ／ 燕 平 文 姜
摘
要 ：本 文 简 要 介 绍 日本 多 摩 Ｊｌ 码 器 、 旋 转 变 压 器 应 用 特 点 和 接 口 方 Ｉ编 法 ，其 中 重 点 介 绍 产 品 通 信 协 议 和 硬 件 接 口 电 路 以及 专 用 的接 收 芯 片
使 用 旋 变 时 一 般 要 注 意 ３个 参 数 ：传 输 比 ，励 磁 电 压 ，励 磁 频 率 。 传输 比是指输 出电压 和输 入 电压 的 比
多摩 川 编码器 型 号众 多 ，目前 主 要用在 电梯 曳 引机、 门机 、伺 服 马达、 数控 设备 等行业 。
值 ，励 磁 电压 就是 初 级绕 组 的输 入 电
格 便 宜 ， 而 且 不 能 耐 高 温 ，只 适 合 用
转角 变化 的信 号 元件。 当励磁 绕 组 以
一
采 用光 电隔 离， 必要 时可 以根据 客户
需 要调 整。转 换后 的信 号 和编码Байду номын сангаас器 无
异。
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
输 出。 用 户 往 往 选 择 Ｂ Ｔ型 的 旋 变 ， 推 拉互 补 输 出四种 方式。 机械 结构 上 Ｒ
AU6802N1
基于AU6802N1的旋转变压器信号接口电路的设计和应用摘要：本文在越野电动车交流传动系统中采用旋转变压器实现了异步电机转子位置信号的精确测量,并且设计了基于RDC芯片AU6802N1的旋转变压器位置信号的接口电路。
关键词：位置传感器;旋转变压器;AU6802N1;正交编码脉冲引言旋转变压器是一种模拟型机电元件,为了满足交流传动系统数字化控制的要求,就需要一定的信号接口电路,以实现其模拟信号与控制系统数字信号之间的相互转化,这类接口电路是一类特殊的ADC,也就是所谓的旋转变压器／数字转换器(RDC) 。
日本多摩川公司生产的R/D转换芯片AU6802N1可以方便地将旋转变压器的轴角位移信号（模拟信号）转换为控制系统所需要的数字信号,并具有多种标准信号输出模式,且使用简单、成本低、可靠性高。
本文介绍了AU6802N1的功能特性、位置检测信号的输出模式,并利用AU6802N1设计了旋转变压器位置信号测量的外围接口电路,将其应用于越野电动车交流传动控制系统中,实现了对50kW 4对极交流异步电机转子位置信号的精确测量。
图1 AU6802N1内部功能框图图2 AU6802N1与旋转变压器的接口电路图3 系统试验框图AU6802N1简介AU6802N1的内部功能如图1所示。
提供给旋转变压器的励磁信号由芯片内部产生并通过RSO口输出,其频率可以设置为10/20kHz。
由旋转变压器输出的转速正弦信号和余弦信号分别通过S2-S4,S1-S3口输入,再经10位乘法器与反馈转速的数字跟踪量相乘,产生的信号再通过比较器和相位补偿及同步校正处理后,得到所需转速的精确数字量。
转速输出模式可通过外部引脚FSEL1和FSEL2设置,转速的数字量以脉冲形式、并行输出形式、并行总线形式、SPI形式来传递给数字信号处理器。
该芯片内部还具有故障自检,信号线断路检测及相位同步检测等功能。
AU6802N1采用TQFP-52封装,大小仅为10.0×10.0×1.0mm3,工作温度范围为-40~125℃。
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。
简述旋转变压器的特点、结构及工作原理
简述旋转变压器的特点、结构及工作原理下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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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，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400、3000及5000HZ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。
一、旋转变压器简介旋转变压器的工作原理和普通变压器基本相似，区别在于普通变压器的原边、副边绕组是相对固定的，所以输出电压和输入电压之比是常数，而旋转变压器的原边、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，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。
旋转变压器的工作原理和普通变压器基本相似，区别在于普通变压器的原边、副边绕组是相对固定的，所以输出电压和输入电压之比是常数，而旋转变压器的原边、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，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。
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。
多摩川精机株式会社旋转变压器的介绍
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 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）
• 和无刷旋变（ＢＲＸ）的方式不同，称为ＢＲＴ。
1X 2X 3X 4X 5X 6X
（注） 轴倍角(X数) ：输出电气角对应的输入机械角的倍数 ○ ：已生产或已开发完成 △ ： 可以开发 (但是，未开发) ？ ： 已开发
旋变的轴倍角
• 旋变轴倍角的选择也要考虑。旋变在旋转一周，发出１ 个输出信号的场合是［１Ｘ］、发出２个输出信号就是［２ Ｘ］、４个输出信号就是［４Ｘ］，以次类推。。 • 很多场合、轴倍角越多，角度检测分辨率越高。
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 1侧绕阻 2侧铁芯 2侧绕阻 → → → → 转子铁芯 转子绕阻 定子铁芯 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。 • 根据旋变输出电压原理，来感应轴 转角的变化。
• • • 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
Ｒ/Ｄ变换器的原理
• • 根据Ｒ／Ｄ变换器的代表方式，分为跟踪式和相位检测式。 跟踪式是和振幅变调型旋变（ＢＲＸ、ＶＲＸ）一起使用的。
旋转变压器详解
旋转变压器（重点在于输入输出的关系）伺服传感器按被测量分类：位移传感器、速度传感器、加速度传感器、电流传感器。
位移传感器、速度传感器、加速度传感器各有直线和旋转角度的两种方式。
（1）旋转变压器概述⒈⒈旋转变压器的发展旋转变压器用于运动伺服控制系统中，作为角度位置的传感和测量用。
早期的旋转变压器其输出，是随转子转角作某种函数变化的电气信号，通常是正弦、余弦、线性等。
作为角度位置传感元件，常用的有这样几种：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，以及具有足够高的精度，在许多场合有着不可代替的地位，特别是在军事以及航天、航空、航海等方面。
和光学编码器相比，旋转变压器有这样几点明显的优点：①无可比拟的可靠性，非常好的抗恶劣环境条件的能力；②可以运行在更高的转速下。
（在输出12 bit的信号下，允许电动机的转速可达60,000rpm。
而光学编码器，由于光电器件的频响一般在200kHz以下，在12 bit时，速度只能达到3,000rpm）；③方便的绝对值信号数据输出。
⒈⒉旋转变压器的应用这些年来，随着工业自动化水平的提高，随着节能减排的要求越来越高，效率高、节能显著的永磁交流电动机的应用，越来越广泛。
而永磁交流电动机的位置传感器，原来是以光学编码器居多，但这些年来，却迅速地被旋转变压器代替。
可以举几个明显的例子，在家电中，不论是冰箱、空调、还是洗衣机，目前都是向变频变速发展，采用的是正弦波控制的永磁交流电动机。
目前各国都在非常重视的电动汽车中，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。
多摩川产品资料说明
陀螺仪：可应用于航空、航天、航海、兵器、汽车、生物医学、环境监控等领域。
1、体积小、重量轻。
适合于对安装空间和重量要求苛刻的场合，例如弹载测量等。
2、低成本。
3、高可靠性。
内部无转动部件，全固态装置，抗大过载冲击，工作寿命长。
4、低功耗。
5、大量程。
适于高转速大g值的场合。
6、易于数字化、智能化。
可数字输出，温度补偿，零位校正等。
测速发电机：输出电动势与转速成比例的微特电机。
测速发电机的绕组和磁路经精确设计，其输出电动势E和转速n成线性关系，即E=Kn,K是常数。
改变旋转方向时输出电动势的极性即相应改变。
在被测机构与测速发电机同轴联接时，只要检测出输出电动势，就能获得被测机构的转速，故又称速度传感器。
测速发电机广泛用于各种速度或位置控制系统。
在自动控制系统中作为检测速度的元件，以调节电动机转速或通过反馈来提高系统稳定性和精度；在解算装置中可作为微分、积分元件，也可作为加速或延迟信号用或用来测量各种运动机械在摆动或转动以及直线运动时的速度。
电子凸轮：利用角度位置传感器来模拟机械凸轮各控制点的角度范围，并能独立输出各自的控制信号，此种设备称为电子凸轮，包含“机械凸轮＋微动开关”的基本功能。
•可以输出多路控制开关量（ON/OFF)，且每路都可以独立预设起始、终止角度。
•可以动态检测和显示实际运行角度，对设备运行和再调整实时检测。
•可以随时修改预设角度，且每一路均有LED状态指示，“开态”点亮，“关态”熄灭。
•各路输出信号在电气上相互隔离，抗干扰能力强，可靠性高。
•动作精度可达到1°typical轨迹球：外型尺寸：1、1.4、2、3英寸输出方式：PS2、USB、方波、脉冲输出轨迹球外观：透明（七色光可选）、白色、黑色本产品有发光技术及三轴两项技术专利，产品精度高，寿命长，主要运用于医学行业中的B超、SMP、雷达、舰船等行业，国内市场占有率超过70%。
同步器：同步器有常压式和惯性式。
目前全部同步式变速器上采用的是惯性同步器，它主要由接合套、同步锁环等组成，它的特点是依靠摩擦作用实现同步。
基于AU6802N1的旋转变压器接口电路设计
基于AU6802N1的旋转变压器接口电路设计Time:2010-09-09 11:43:38 Author: Source:中国自动化网作者：江苏金智科技股份有限公司石卡张二攀引言光电编码器因测量精度高，在伺服用永磁同步电机位置检测中广泛应用。
但它有抗震性差的缺点，难以适应恶劣工况。
旋转变压器具有抗震性好、耐腐蚀、耐高温和易实现高速位置检测的优点，通常在矿山、纺织用伺服系统、航空用电力作动系统等恶劣环境中应用。
旋转变压器与光电编码器不同，它是一种机电元件,需要将其输出的模拟电压信号转换为数字信号才可输入到dsp控制芯片。
本文选用多摩川公司的旋转变压器数字转换器(rdc)au6802n1，设计了一套旋变解码的接口电路板。
同时基于永磁电机矢量控制平台对该接口电路进行了实验验证。
实验表明该设计方案确实可行，并取得了较好的位置检测效果。
旋转变压器原理图1 旋转变压器的结构旋转变压器是一种单相激励双相输出无刷旋转变压器。
如图1所示，激磁绕组(原边)r1-r2和两套输出相互正交的绕组(副边)s4-s2、s3-s1同在定子侧，固定在电机定子上，转子与电机转子同轴安装。
当原边的激磁绕组流过正弦电流时，副边输出绕组两端会感应出同频率的电势，电势的大小与定转子间的相对电角度有关。
假设原边输入电压为：(1)则副边输出电压满足：(2)(3)其中，ω为激磁电源的角频率；us4-s2,us3-s1为两相正交绕组(正弦绕组和余弦绕组)的输出电压。
k为传输电压比，θ为转子位置角。
本设计旋转变压器选用多摩川公司的ts2640n321e64。
其主要性能参数如表1所示。
au6802n1工作原理图2 au6802n1解码原理图图2给出了au6802n1芯片解码的原理框图。
由图可知，au6802n1内部是一个闭环系统。
旋转变压器的四线端输出来的信号通过调理电路进入au6802n1芯片的s1、s2、s3和s4端，经过处理输出到余弦和正弦乘法器上。
多摩川旋转变压器
BRX
RED/WHT R1 ER1-R2 YEL/WHT R2 (BLK/WHT)
θ
RED S1 BLK S3 ES2-S4 S4 BLU S2 YEL ES1-S3
Excitation : ER1-R2=Esin ωt Output : ES1-S3=K ER1-R2 Cos θ ES2-S4=K ER1-R2 Sin θ (Normal Type) ES2-S4= – K ER1-R2 Sin θ (Reverse Type) K : Transformation Ratio
Conception Makes Technology Fun Catalogue No.T12-1421N5
BRUSHLESS RESOLVERS
BUILT-IN RESOLVERS SHAFT RESOLVERS HOLLOW SHAFT RESOLVERS
BRUSHLESS RESOLVERS
(5.4)
(6.5)
0 φ20.32 -0.011
0 φ19-0.1
φ4+0.01 0
φ2.6 ±0.1 1.57 +0.2 0 18 ±0.2
3
NAME PLATE
φ20.3
SIZE 10
TS2610N171E64
L=300 Nom
φ6+0.01 0
2.5±0.1
2.5 22
SIZE 15
TS2620N21E11
FEATURES
• Wide Operating Temperature Range – 55 to +155°C (Built-in type) – 30 to +100°C (All Shaft types, TS2028, and TS2054) • Usable in Demanding Environments Vibration : 196m/s2 (20G) at 10~500Hz Shock : 981m/s2 (100G) for 11ms Humidity : 90% Rh Min. at 60 °C • High reliability and long life owing to brushlessness • Operating speed up to : 100~500-1 (6000~30000min-1) / (Built-in type) 100s -1 (6000min-1) / (Shaft type) • Free from electrical and mechanical noise
旋线式旋转变压器简介讲解
1.3 旋转变压器分类
8
电机
静止的电气设备——变压器
直流电机
直流发电机 直流电动机
旋转电机 控制电机
交流电机 旋转变压器 --------------
4.6 电梯上的应用
旋转变压器在电梯上面的应用，主要是用于电机门机以及曳引机上面，主要是作 为位置传感器使用。三菱电梯已把旋变使用于永磁同步门机，上海桑塔斯曳引机 也已经使用旋转变压器作为位置传感器另外我公司生产的旋转变压器比较容易实 现外转子结构，可以使曳引机的结构更加简单、可靠。
4.7 航空航天上的应用
光电编码器在工业控制和自动化领域应用 非常广泛。适用于测量的物理量有：速度； 长度；角度；位置
3.2 光电编码器介绍
零位 外圈 内圈
光电 转换
零位脉冲 A相脉冲 B相脉冲
3.2 光电编码器介绍
编码器码盘的材料有玻璃、金属、塑料，玻 璃码盘是在玻璃上沉积很薄的刻线，其热稳定性 好，精度高；金属码盘直接以通和不通刻线，不 易碎，但由于金属有一定的厚度，精度就有限制 ，其热稳定性就要比玻璃的差一个数量级；塑料 码盘是经济型的，其成本低，但精度、热稳定性 、寿命均要差一些。
1.4 旋转变压器电气参数
12
5）阻抗 和初、次级之间相互角度位置有关，测量时应 该取特定位置，将旋转变压器看成四端变压器网络。
当测量初级参数时，对初级绕组施加电压，当测量次 级参数时，对次级绕组施加电压。
4个阻抗：
开路输入阻抗
开路输出阻抗
短路输入阻抗
短路输出阻抗
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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
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ห้องสมุดไป่ตู้。
• 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）
R/D转换器的结构比BRT的简单。 温度漂移大。必须要有与旋变相对应的温度补偿电路。（注② ）
零部件少，构造简单。 检测精度没有BRX好。
（注） ① 这只针对BRT的相位变调型，与振幅变调型无关。
② 温度漂移是指旋变随温度的变化而发生检测角度变化的现象。温度漂移是根据旋变温度变化，绕阻电 阻产生变化，随之相位发生变化的情况。
21型 ○ ○ ○ ○
○
○
34型 ○ △ △ ○
△
？
旋变的轴倍角
• 旋变轴倍角的选择也要考虑。旋变在旋转一周，发出１ 个输出信号的场合是［１Ｘ］、发出２个输出信号就是［２ Ｘ］、４个输出信号就是［４Ｘ］，以次类推。。
• 很多场合、轴倍角越多，角度检测分辨率越高。
４Ｘ－ＢＲＸ的输出电压变化
１Ｘ－ＢＲＸ的输出电压变化
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。
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）
Smartsyn的的尺寸及轴倍角(Ｘ数)
• Smartsyn等旋变按尺寸分为[21型]、[15型]等型号。例如：[21型]外壳的外径是2.1英寸（＝５３. ３４mm）。同样，［１５型］外壳的外径是１.５英寸（＝３８.１mm）。这么分型号既是为了表示省略 值，也是为了容易区分。
轴倍角
(X数)
1X 2X 3X 4X
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。
4X型的理想角度输出及包含误差的角度输出
旋变的轴倍角和检测精度（4/5）
4Xを1X相当に変換した場合、誤差は伝播されるのか？
32°的误差
0 → 360度重复４次累计合 计为１４４０度
把连续的数值相加就是１４４ ０度，分４等份后就是３６０度 了。
旋变的轴倍角和检测精度（5/5）
旋变的轴倍角和检测精度的相关总结
• Ｓｉｎｇｌｓｙｎ主要用于纯电动汽车及混合动力汽车及电动动力转向装置等方 面，主要应用于汽车领域。
Singlsyn的外观
ＳｍａｒｔｓｙｎＳｉｎｇｌｓｙｎ的结构比较
旋变的比较
ＢＲＸ
（１相励磁/２相输出）
ＢＲＴ
（２相励磁/１相输出）
ＶＲＸ
（１相励磁/２相输出）
温度漂移小。（注① ） R/D转换器的结构比BRT的复杂。
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
旋变的轴倍角和检测精度（3/5）
对于旋变的误差
旋变误差的原因一是：输出电压（Ｓｉｎ以及 Ｃｏｓ）的不平衡。
在此，我们正在研究1X→4X变化后的误差。
理想出力
1X型的理想角度输出及包含误差的角度输出
※如果不平衡的程度是一样的，那么１Ｘ和４Ｘ所得出的包含 误差的角度，大致也是相同的。
※注 为了举例的方便，我们用非常大的数字来假设，实际误差 很小。
跟踪式Ｒ／Ｄ变换器内部结构
相位检测式Ｒ／Ｄ变换器的内部结构
Ｓｍａｒｔｓｙｎ的应用
Ｓｉｎｇｌｓｙｎ的应用
●为交换马达控制旋转方向。 ●为高效磁感应电机控制矢量旋转方向。 ●为交流伺服马达（永磁马达）控制旋转方向。
放映结束 感谢各位的批评指导！
谢 谢！
让我们共同进步
• 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。
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
轴倍角用的越多、越能提高精度。
例如用４Ｘ的话，理论误差就变成了１／４了。
（但是，在现实中由于种种原因，常常不能得到预期的误差级别。）
我们用于对宇宙观测的电波望远镜，因其需要非 常高的精密度，所以就采用了１２８Ｘ的轴倍角旋变， 用来对特殊角度传感的检测。
Ｒ/Ｄ变换器的原理
• 根据Ｒ／Ｄ变换器的代表方式，分为跟踪式和相位检测式。 • 跟踪式是和振幅变调型旋变（ＢＲＸ、ＶＲＸ）一起使用的。 • 相位检测式是和相位变调型旋变（ＢＲＴ）一起使用的。
BRT(振幅变调型）的R/D转换器（LENZE制）实例
BRT(振幅变调型)的励磁电压变化图
ＶＲ型旋变（ＶＲＸ）的原理
• Ｓｉｎｇｌｓｙｎ是多摩川精机旋变系列的一种。Ｓｉｎｇｌｓｙｎ与至今为止的同步机 和旋转变压器不同，它没有转子绕阻。定子上有３相绕阻，分别是１相励磁 及２相输出（ＶＲＸ类型）。
• Ｓｉｎｇｌｓｙｎ的转子就是一个转子铁芯，没有转子绕阻。Ｓｉｎｇｌｓｙｎ的转子用铁 芯制成特殊形状，根据转子铁芯与定子铁芯之间间隙，而使输出电压发生 振幅变化（振幅变调型）。因此我们把Ｓｉｎｇｌｓｙｎ称为ＶＲ型旋变。ＶＲ的是 Variable Reluctance （可变磁阻）的缩写。
旋变的轴倍角和检测精度（1/5）
①为什么轴倍角越多，检测精度越高？ ②1X和4Ｘ的输出，哪里不同？
●轴倍角4倍（4X）旋变的输出 （经过R/D变换器换算后）
旋变的轴是 0 → 360°旋转一周之间，电气信号的输出是 0 → 360°经过4重复。
1X旋变的输出
旋变轴角度与电气输出的关系
用R转/D换变角换度器来
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）
• 和无刷旋变（ＢＲＸ）的方式不同，称为ＢＲＴ。 • ＢＲＸ和ＢＲＴ的不同点：ＢＲＸ是１相励磁输入/２相输出，而ＢＲＴ是２
相励磁输入/１相输出的。 • ＢＲＸ是在转子绕阻输入，定子绕阻是输出。而ＢＲＴ是定子绕阻输入，
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
• 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。
输出电压 轴旋转
旋变的轴倍角和检测精度（2/5）
～把4X旋变（旋转一周划分为４等份）当作1X考虑就是
4Ｘ的角度输出
0 → 360度重复４次累计合 计为１４４０度 （控制方的ＣＰＵ的计算）
→ 持续后数值发生改变
把４Ｘ角换算后分４等份，就可 以得到１Ｘ角得到的角度。
把连续的数值相加就是１４４ ０度，分４等份后就是３６０度 了。
• 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：