磁阻式旋轉變壓器是一種利用氣隙磁阻變化而輸出信號變化的旋轉變壓器，是依據電磁感應原理，利用氣隙變化和磁阻變化，而使輸出繞組的感生電壓隨機械轉角作相應正弦或余弦變化的角度傳感元件。

一磁阻式旋轉變壓器簡(jiǎn)介

　　磁阻式旋轉變壓器是一種新型結構高精度角位置傳感器，具有結構簡(jiǎn)單、工作可靠及適應高速運行等特點(diǎn)。

　　磁阻式旋轉變壓器與傳統線(xiàn)繞式旋變原理的區別較大。傳統線(xiàn)繞式旋變的氣隙均勻，通過(guò)轉子信號繞組與定子激磁繞組之間的相對位置變化來(lái)計算轉子轉角位置變化。而磁阻式旋變的信號繞組和激磁繞組均固定在旋變的定子上，僅通過(guò)轉子凸極效應產(chǎn)生具有正弦軌跡的氣隙磁導變化，在信號繞組感應出正、余弦信號。

二磁阻式旋轉變壓器原理

01磁阻式旋轉變壓器結構

　　磁阻式旋變的結構與傳統的繞組式旋變不同之處在于：其勵磁繞組和輸出繞組均安置在定子鐵芯的槽中，轉子僅由帶齒的選片疊制而成，不放任何繞組，實(shí)現無(wú)接觸運行。定子沖片內圓沖制有若干大齒(也稱(chēng)為極靴)，每個(gè)大齒上又沖制若干等分小齒，繞組安放在大齒槽中。轉子外圓表面沖制有若干等分小齒，其數與極對數相等。輸出和輸入繞組均為集中繞制，其正余弦繞組的匝數按正弦規律變化。

圖1.磁阻式旋轉變壓器

02磁阻式旋轉變壓器原理

　　圖2為原理示意圖，其中畫(huà)出5個(gè)定子齒，4個(gè)轉子齒。定子槽內安置了逐槽反向串接的輸入繞組1-1，以及兩個(gè)間隔繞制反向串接的輸出繞組2-2和3-3。當轉子相對定子轉動(dòng)時(shí)，空間的氣隙磁導發(fā)生變化，每轉過(guò)一個(gè)轉子齒距，氣隙磁導變化一個(gè)周期，轉過(guò)一周，則變化轉子齒數個(gè)周期。氣隙磁導的變化，導致輸入和輸出繞組之間互感的變化，輸出繞組感應的電勢亦發(fā)生變化。

圖2.磁阻式旋轉變壓器原理示意圖

　　在電路設置上，旋變一般采用頻率為1~10kHz的正弦交流電源作為激磁信號，對旋變輸出的二相轉角位置調制信號進(jìn)行處理，得到以電量形式表達的位置信號。其輸出電壓形式與傳統的正、余弦旋變相同。

旋轉變壓器cos輸出信號                                        旋轉變壓器sin輸出信號

　　若激磁繞組的輸入信號電壓為：

　　e1=E1msinωt。

　　式中：E1m——激磁信號幅值；

　　ω——激磁信號角頻率，ω=2πf。

　　則正弦信號繞組和余弦信號繞組(二相正交繞組)的輸出信號電壓與轉子角位移θ的關(guān)系為：

　　es=Esmcosθsinωt

　　ec=Ecmsinθsinωt

　　式中：Esm、Ecm——分別為輸出信號幅值。

　　理想情況下應滿(mǎn)足：Esm=Ecm=Exm。

　　由于加工工藝、模具制造和材料選擇等因素造成Esm和Ecm不等，稱(chēng)為幅值誤差。對于多極磁阻式旋變，變比Kv=Exm/E1m不等于輸入、輸出繞組的匝數比，其值需要通過(guò)實(shí)際測量或有限元分析后修正。

三磁阻式旋轉變壓器特點(diǎn)及應用

　　磁阻式旋轉變壓器由于沒(méi)有耦合變壓器、沒(méi)有電刷，無(wú)接觸結構，具有結構簡(jiǎn)單、成本低、對環(huán)境要求不高、容易實(shí)現傳動(dòng)系統一體化等特點(diǎn)，更適合用于電動(dòng)機及數控系統的高精度控制。主要應用于汽車(chē)電子助力轉向EPS，電動(dòng)汽車(chē)，礦山機械(井下運煤車(chē)、傳輸帶電機等)，高鐵等領(lǐng)域。

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