多摩川精机株式会社旋转变压器的介绍

1、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。伺服电机的外型内置角度传感器编码器的外型角度传感器的分类角度传感器的分类旋变系统u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。u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 旋变系统旋变转换器 旋变系统是角度传感器的一种 旋变的外型定子和转子分开的样子（SMARTS

2、YN、内置型）光电式编码器和旋转变系统的比较光电编码器结构旋变系统结构（图例为增量式编码器）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。旋变（）的原理（/）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

3、压器的构成旋变（）的原理（/）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的状态。旋变（）的原理（/）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（）的原理（/）1侧铁芯再旋转，当侧铁芯与2侧铁芯的相对位置为90

4、时，与2侧绕阻的互联的磁通变为0。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（）的原理（/）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（）的原理（/）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

5、。还有，这个时候的电压振幅的位置关系和 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（）的原理（/）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。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（）的原理（/）旋变有1组转子绕阻，但有2组定子绕组。转子绕阻组（相）定子绕阻组（相）转子绕阻在输入侧(也称为励磁侧），定子绕组在输出侧。定子铁芯及定子绕阻转子铁芯及转子绕阻转子铁芯转子绕阻定子铁芯定子绕阻旋变（）的原理（/）转子绕阻在输

6、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（）的原理（/）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（）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

7、测的输出电压振幅变化状态图。旋变的结构（/） 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。无刷旋变的构造（组装型）但是，随着越来越多的运用，现在无刷旋变已成为使用主流。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）。间传送的旋变的结构（/） 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。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

8、列的一种。旋变（）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。是界的使用主流产品。其中，内置型占一半以上。旋变（）的原理（/）和无刷旋变（）的方式不同，称为。和的不同点：是相励磁输入/相输出，而是相励磁输入/相输出的。是在转子绕阻输入，定子绕阻是输出。而是定子绕阻输入，转子绕阻输出。旋变（）的补充除了相位变调型还有振幅变调型。在相振幅变调型中，相定子绕阻在同时输入同相位的交流电压。这相交流电压是根据轴的转动角度而发生振幅变化。想的励磁电压（输入电压）的振幅变化，时间相位差为。也就是，一个是（余弦波）变化，而另一个是（正弦波）变化的。

9、这和的相输出电压振幅很相似。振幅变调型的相输出电压经常是的，无论轴的转动角度是怎样。因此、 相的励磁电压（输入电压）是有振幅变化的。BRT(振幅变调型）的R/D转换器（LENZE制）实例BRT(振幅变调型)的励磁电压变化图型旋变（）的原理是多摩川精机旋变系列的一种。与至今为止的同步机和旋转变压器不同，它没有转子绕阻。定子上有相绕阻，分别是相励磁及相输出（类型）。的转子就是一个转子铁芯，没有转子绕阻。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）。因此我们把称为型旋变。的是Variable Reluctance （可变磁阻）的缩写。主要用于纯电动

10、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。的结构比较Singlsyn的外观旋变的比较（相励磁/相输出）温度漂移小。（注 ）R/D转换器的结构比BRT的复杂。（相励磁/相输出）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 ）（相励磁/相输出）零部件少，构造简单。检测精度没有BRX好。（注） 这只针对BRT的相位变调型，与振幅变调型无关。 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。Smartsyn的的尺寸及轴倍角(数)轴倍角(X数)电气误差(角度精度)尺

11、寸06型08型10型15型21型34型1X10302X710？3X510？4X45？5X幅7幅8(3.54)？6X20？（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（.mm）。同样，型外壳的外径是.英寸（.mm）。这么分型号既是为了表示省略值，也是为了容易区分。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，发出个输出信号的场合是、发出个输出信号就是、个输出信号就是，以次类推。 很多场合、轴倍角越多，角度检测分辨率越高

12、。的输出电压变化的输出电压变化旋变的轴倍角和检测精度（1/5）为为什么什么轴轴倍角越多，倍角越多，检测检测精度越高？精度越高？1X和和4 的的输输出，哪里不同？出，哪里不同？旋旋变轴变轴角度与角度与电电气气输输出的关系出的关系轴轴倍角倍角4倍（倍（4X）旋）旋变变的的输输出（出（经过经过R/D变换变换器器换换算后）算后） 旋旋变变的的轴轴是是 0 360旋旋转转一周之一周之间间， ，电电气信号的气信号的输输出是出是 0 360经过经过4重复。重复。1X旋旋变变的的输输出出轴轴旋旋转转输输出出电压电压用用R/DR/D变换变换器来器来转换转换角度角度4的角度的角度输输出出0 360度重复次累度重复

13、次累计计合合计为计为度度（控制方的的（控制方的的计计算）算） 持持续续后数后数值发值发生改生改变变把把连续连续的数的数值值相加就是相加就是度，分等份后就是度度，分等份后就是度了。了。把角把角换换算后分等份，就可算后分等份，就可以得到角得到的角度。以得到角得到的角度。把把4X旋旋变变（旋（旋转转一周划分一周划分为为等份）当作等份）当作1X考考虑虑就是就是旋变的轴倍角和检测精度（2/5）对对于旋于旋变变的的误误差差注为了举例的方便，我们用非常大的数字来假设，实际误差很小。1X型的理想角度型的理想角度输输出及包含出及包含误误差的角度差的角度输输出出4X型的理想角度型的理想角度输输出及包含出及包含误误

14、差的角度差的角度输输出出旋旋变误变误差的原因一是：差的原因一是：输输出出电压电压（以及（以及）的不平衡。）的不平衡。在此，我在此，我们们正在研究正在研究1X4X变变化后的化后的误误差。差。如果不平衡的程度是一如果不平衡的程度是一样样的，那么和所得出的包含的，那么和所得出的包含误误差的角度，大致也是相同的。差的角度，大致也是相同的。理想出力理想出力旋变的轴倍角和检测精度（3/5）4X1X相当変換場合、誤差伝播？相当変換場合、誤差伝播？0 360度重复次累度重复次累计计合合计为计为度度把把连续连续的数的数值值相加就是相加就是度，分等份后就是度度，分等份后就是度了。了。32的的误误差差旋变的轴倍角和检测精度（4/5）旋旋变变的的轴轴倍角和倍角和检测检测精度的相关精度的相关总结总结轴轴倍角用的越多、越能提高精度。倍角用的越多、越能提高精度。例如用的例如用的话话，理，理论误论误差就差就变变成了了。成了了。（但是，在（但是，在现实现实中由于种种原因，常常不能得到中由于种种原因，常常不能得到预预期的期的误误差差级别级别。）。）旋变的轴倍角和检测精度（5/5）我我们们用于用于对对宇宙宇宙观测观测的的电电波望波望远镜远