一、旋变简介“旋变”是旋转变压器Resolver的简称。它是一种电磁式角度传感器核心作用是将旋转物体的角度位置和转速等信息转换为可被控制器读取的电信号。1.1 优缺点优点旋转变压器具有耐冲击、耐高温、耐油污、高可靠、长寿命等优点上电即可提供当前位置信息无需回零操作。缺点其缺点是输出为调制的模拟信号输出信号解算较复杂。旋变输出的是模拟信号通常需要专用的旋变数字转换器RDC芯片将其解码为控制器能用的数字信号这增加了系统成本和复杂度。旋变或其线路出问题时电机可能出现转速异常、抖动、异响甚至无法启动或报过流故障诊断方式维修时通常会检查其6根信号线励磁、正弦、余弦各一对的阻值是否正常总的来说旋变是一种在高可靠性和恶劣环境要求下用于精确测量角度和速度的优秀传感器。二、工作原理2.1 工作原理和核心工作原理一个会旋转的“变压器”。它和普通变压器一样利用电磁感应工作核心在“旋转”与普通变压器线圈固定不同旋变的线圈可以相对旋转。2.2 结构组成其结构主要包括定子固定部分包含一个励磁线圈和两个互相垂直的输出线圈正弦线圈和余弦线圈转子旋转部分与待测轴相连形状特殊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。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。2.3 工作流程输入控制器向定子上的励磁线圈输入一个高频交流电产生交变磁场感应转子旋转时会改变磁场进而在定子的两个输出线圈中感应出电压信号输出这两个电压信号的幅值会分别随角度呈正弦Sin和余弦Cos规律变化。控制器通过分析这对正余弦信号就能精确计算出转子的实时位置核心优势为什么选择旋变三、旋转变压器的分类分类维度类别核心特征 / 输出关系典型结构或备注1. 按输出信号功能正余弦旋变输出两相正交信号正弦、余弦幅值随转角变化最常见可由有刷、无刷或磁阻式实现线性旋变在限定转角范围内输出电压与转角近似成线性通常为绕线式特殊绕组设计比例式旋变输出与转角或输入电压之比成比例关系多用于模拟解算、坐标变换特种函数旋变输出特定函数关系如正割、余割、矢量积等定制化用于模拟计算装置2. 按转子结构/信号传递绕线式—有刷式转子有绕组通过滑环电刷接触传递信号结构简单有磨损寿命较短绕线式—无刷式转子有绕组通过环形变压器非接触传递信号可靠、寿命长结构较复杂磁阻式VR型转子无绕组靠转子凸极改变气隙磁阻定子直接感应输出坚固、耐高温振动现代主流3.1磁阻式VR型旋转变压器定子图中外围带有很多齿槽图中标注了“z”的圆环。可以看到上面绕有线圈比如标注的 1​,2​,3​, 等端子对应的绕组它们分别承担了激磁输入载波和信号输出正弦/余弦的任务。转子图中内侧带有凸极齿状的铁芯。这就是最关键的点它上面没有任何线圈转子的形状被设计成花瓣状或凸极状。当转子旋转时转子凸极与定子齿之间的气隙不断变化导致磁路的磁阻发生周期性变化。这正是“磁阻式”名字的由来。定子线圈感应到的电压就会随着角度变化从而输出正、余弦信号。电气原理图左侧代表激磁绕组即输入载波信号的地方。需要接入高频交流电通常是几千赫兹到十几千赫兹。右侧代表输出绕组。2是中心抽头3是两端的输出端。这个变压器符号表示定子上的输出绕组与激磁绕组在电气上是隔离的通过磁场耦合传递信号。3.2有刷式3.3 无刷式四、 旋变与编码器旋转变压器旋变和编码器都是用于检测旋转位置和速度的传感器。两者最根本的区别在于工作原理和信号输出形式工作原理编码器通常采用光电或磁电原理通过码盘或磁极产生脉冲或绝对位置编码。旋变则基于电磁感应原理其本质可看作一台小型的交流电机通过绕组间的电磁耦合输出信号。输出信号编码器直接输出数字信号如方波脉冲或二进制码。旋变输出的是模拟信号与角度相关的正弦/余弦电压必须经由专门的旋变数字转换器RDC 解码才能转换为微处理器可用的数字角度信息。“旋变编码器”并非一个严格的学术分类而是业界对集成化旋变测量方案的一种通俗叫法。它是一个系统级产品内部包含了旋转变压器传感器和解码电路RDC芯片甚至可能集成了激磁电路和通信接口。它“以旋变为传感器通过电路板集成组装为一体”从而输出编码器式的数字信号。4.1 普通变压器 vs 旋转变压器对比项普通变压器旋转变压器磁路闭合铁芯无气隙有气隙磁路随转子位置变化运动部件无静止有转子可旋转输出信号固定变比的交流电压幅值随角度变化的正余弦信号是否携带角度信息不携带携带用途变压、隔离、耦合角度/位置检测能否直接当编码器不能不能直接需要RDC解码参考文章旋转变压器简介、工作原理及分类正余弦旋转变压器旋转变压器结构解析