多摩川精機(jī)株式會(huì)社旋轉(zhuǎn)變壓器的介紹

1、旋轉(zhuǎn)變壓器的概述多摩川精機(jī)株式會(huì)社 簡介伺服電機(jī) ： 是一個(gè)能通過電信號(hào)對旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度進(jìn)行控制的電機(jī)。其高精密、高精細(xì)的控制能力，被廣泛應(yīng)用于機(jī)床與工業(yè)機(jī)器人等設(shè)備的驅(qū)動(dòng)控制。角度傳感器 ： 安裝伺服電機(jī)是為了檢測旋轉(zhuǎn)角度、旋轉(zhuǎn)方向、旋轉(zhuǎn)速度變化。也常用編碼器和旋變。伺服電機(jī)的外型內(nèi)置角度傳感器編碼器的外型角度傳感器的分類角度傳感器的分類旋變系統(tǒng)u旋變：角度的檢測。在軸上安裝檢測、從交流電壓（模擬式信號(hào)）的形狀產(chǎn)生角度信號(hào)。u轉(zhuǎn)換器：旋變的模擬角度信號(hào)轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號(hào)的電子芯片。旋變系統(tǒng) 旋變系統(tǒng)旋變轉(zhuǎn)換器 旋變系統(tǒng)是角度傳感器的一種 旋變的外型定子和轉(zhuǎn)子分開的樣子（SMARTS

2、YN、內(nèi)置型）光電式編碼器和旋轉(zhuǎn)變系統(tǒng)的比較光電編碼器結(jié)構(gòu)旋變系統(tǒng)結(jié)構(gòu)（圖例為增量式編碼器）旋變系統(tǒng)的特征 旋變和R/D轉(zhuǎn)換器之間用電纜連接的話可以間隔幾米甚至幾十米的距離。旋變因其對惡劣環(huán)境的適應(yīng)能力，可以安裝在惡劣的條件下，由于R/D轉(zhuǎn)換器是電子元件組成，其可以放置在控制盤附近，環(huán)境比較好的地方，這樣就能足見一個(gè)抗惡劣條件下，精確檢測的系統(tǒng)了。旋變（）的原理（/）旋變的原理基本上和變壓器是一樣的。變壓器有1個(gè)鐵心和2個(gè)繞組。在變壓器一側(cè)繞組輸入電壓時(shí)，鐵芯中就產(chǎn)生磁通。這個(gè)磁通與側(cè)繞組互聯(lián)后，產(chǎn)生輸出電壓。在此，我們假定從一側(cè)繞組的輸入信號(hào)線1開始。磁通的方向是向右（順時(shí)針）方向轉(zhuǎn)動(dòng)的。變

3、壓器的構(gòu)成旋變（）的原理（/）變壓器的鐵芯是分開的，先假定2個(gè)鐵芯間的空隙。因?yàn)榇磐芡高^空隙的，所以和1個(gè)鐵芯是一樣的。當(dāng)?shù)?側(cè)繞組輸入交流電壓，第2側(cè)就能輸出交流電壓。在此，第2側(cè)繞組向右與磁通互聯(lián)時(shí)。我們就假定輸出電壓和輸入電壓的相位，是同一相位（同相）。1側(cè)鐵芯和2側(cè)鐵芯的相對位置關(guān)系是的狀態(tài)。旋變（）的原理（/）2個(gè)鐵芯，如果當(dāng)1側(cè)鐵芯發(fā)生旋轉(zhuǎn)時(shí)，1、2側(cè)鐵芯相對位置發(fā)生變化時(shí)，1側(cè)鐵芯的磁通就能難到達(dá)2側(cè)磁通。這個(gè)結(jié)果，就導(dǎo)致了2側(cè)繞阻的磁通互聯(lián)減少、輸出電壓也變小。1側(cè)鐵芯和2側(cè)鐵芯相對位置約為45時(shí)的狀態(tài)。旋變（）的原理（/）1側(cè)鐵芯再旋轉(zhuǎn)，當(dāng)側(cè)鐵芯與2側(cè)鐵芯的相對位置為90

4、時(shí)，與2側(cè)繞阻的互聯(lián)的磁通變?yōu)?。這個(gè)結(jié)果，導(dǎo)致了輸出電壓也變?yōu)?。1側(cè)鐵芯和2側(cè)鐵芯的相對位置為90的狀態(tài)。旋變（）的原理（/）1側(cè)鐵芯再次旋轉(zhuǎn)，1側(cè)鐵芯和2側(cè)鐵芯的相對位置超過90 。如下圖，1側(cè)電阻的輸入信號(hào)線1和輸入信號(hào)線2發(fā)生了上下逆轉(zhuǎn)。我們假定磁通在1側(cè)饒阻的輸入信號(hào)線1開始，按逆時(shí)針方向發(fā)生磁通。因2側(cè)繞阻與磁通互聯(lián)的方向相反，所以輸出電壓和輸入電壓產(chǎn)生相反的相位（逆相）。1側(cè)鐵芯和2側(cè)鐵芯相對位置約為135 的狀態(tài)。旋變（）的原理（/）1側(cè)鐵芯再次旋轉(zhuǎn)，當(dāng)1側(cè)鐵芯和2側(cè)鐵芯的相對位置為180 時(shí)，磁通左轉(zhuǎn)，與2側(cè)繞阻互聯(lián)最多的時(shí)候。這個(gè)時(shí)候，輸出電壓是逆相的，電壓振幅也是最大的

5、。還有，這個(gè)時(shí)候的電壓振幅的位置關(guān)系和 時(shí)一樣。1側(cè)鐵芯和2側(cè)鐵芯的相對位置關(guān)系為180 的狀態(tài)。旋變（）的原理（/）以上說明的各位置，替換如下： 1側(cè)鐵芯轉(zhuǎn)子鐵芯 1側(cè)繞阻轉(zhuǎn)子繞阻 2側(cè)鐵芯定子鐵芯 2側(cè)繞阻定子繞阻轉(zhuǎn)子鐵芯是和旋變軸同步旋轉(zhuǎn)。定子鐵芯是被固定在旋變的機(jī)殼內(nèi)，不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。根據(jù)旋變輸出電壓原理，來感應(yīng)軸轉(zhuǎn)角的變化。旋變的構(gòu)造（無刷、組裝型）旋變（）的原理（/）旋變有1組轉(zhuǎn)子繞阻，但有2組定子繞組。轉(zhuǎn)子繞阻組（相）定子繞阻組（相）轉(zhuǎn)子繞阻在輸入側(cè)(也稱為勵(lì)磁側(cè)），定子繞組在輸出側(cè)。定子鐵芯及定子繞阻轉(zhuǎn)子鐵芯及轉(zhuǎn)子繞阻轉(zhuǎn)子鐵芯轉(zhuǎn)子繞阻定子鐵芯定子繞阻旋變（）的原理（/）轉(zhuǎn)子繞阻在輸

6、入交流電壓后,通過旋變軸與定子繞阻感應(yīng),產(chǎn)生的輸出電壓振幅為正弦波。因定子繞阻有2組，所以輸出電壓有2相，2相之間的相位差為90 。因此一相是COS（余弦波）變化，另一相是SIN（正弦波）變化。旋變是根據(jù)讀取2相輸出電壓的振幅變化，來檢測角度的。旋變（）的原理（/）我們把1相勵(lì)磁/2相輸入的無刷旋變以BRX來表示。因BRX的輸出信號(hào)振幅變化的，所以稱為振幅變調(diào)型旋變。BRX是用讀取2相輸出電壓振幅的變化來檢測角度的。2相輸出電壓振幅變化的電壓方程式如下：旋變（）的電壓方程式（紅框內(nèi)）旋變輸出電壓變化的波形勵(lì)磁電壓ER1-R2輸出電壓ES1-S3輸出電壓 ES2-S4旋變的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)時(shí)，用示波器觀

7、測的輸出電壓振幅變化狀態(tài)圖。旋變的結(jié)構(gòu)（/） 老式的旋變，為了讓軸與轉(zhuǎn)子繞阻同步旋轉(zhuǎn)，用碳刷和滑環(huán)組合，而從達(dá)到外部交流電壓傳送的目的。無刷旋變的構(gòu)造（組裝型）但是，隨著越來越多的運(yùn)用，現(xiàn)在無刷旋變已成為使用主流。無刷旋變也是使用交流電壓在旋轉(zhuǎn)變壓器（定子變壓器及轉(zhuǎn)子變壓器組成）。間傳送的旋變的結(jié)構(gòu)（/） 按無刷旋變的式樣，分為轉(zhuǎn)子（旋轉(zhuǎn)部分）在軸上，且不與定子（不可旋轉(zhuǎn)部分）分開的，稱為不可分開型，中空軸型以及轉(zhuǎn)子和定子分離型。 不可分開型稱為出軸型（也稱為軸形），分離型稱為組裝型。的結(jié)構(gòu)傳統(tǒng)旋變繞線是手工繞線的。使用繞線機(jī)實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化繞線工序的旋變就是內(nèi)置型旋變。內(nèi)置型旋變是多摩川精機(jī)旋變系

8、列的一種。旋變（）的外觀內(nèi)置型旋變的安裝內(nèi)置型無刷旋變，已經(jīng)組成了電機(jī)，所以不需要軸。內(nèi)置型旋變是多摩川精機(jī)旋變系列的一種。是界的使用主流產(chǎn)品。其中，內(nèi)置型占一半以上。旋變（）的原理（/）和無刷旋變（）的方式不同，稱為。和的不同點(diǎn)：是相勵(lì)磁輸入/相輸出，而是相勵(lì)磁輸入/相輸出的。是在轉(zhuǎn)子繞阻輸入，定子繞阻是輸出。而是定子繞阻輸入，轉(zhuǎn)子繞阻輸出。旋變（）的補(bǔ)充除了相位變調(diào)型還有振幅變調(diào)型。在相振幅變調(diào)型中，相定子繞阻在同時(shí)輸入同相位的交流電壓。這相交流電壓是根據(jù)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度而發(fā)生振幅變化。想的勵(lì)磁電壓（輸入電壓）的振幅變化，時(shí)間相位差為。也就是，一個(gè)是（余弦波）變化，而另一個(gè)是（正弦波）變化的。

9、這和的相輸出電壓振幅很相似。振幅變調(diào)型的相輸出電壓經(jīng)常是的，無論軸的轉(zhuǎn)動(dòng)角度是怎樣。因此、 相的勵(lì)磁電壓（輸入電壓）是有振幅變化的。BRT(振幅變調(diào)型）的R/D轉(zhuǎn)換器（LENZE制）實(shí)例BRT(振幅變調(diào)型)的勵(lì)磁電壓變化圖型旋變（）的原理是多摩川精機(jī)旋變系列的一種。與至今為止的同步機(jī)和旋轉(zhuǎn)變壓器不同，它沒有轉(zhuǎn)子繞阻。定子上有相繞阻，分別是相勵(lì)磁及相輸出（類型）。的轉(zhuǎn)子就是一個(gè)轉(zhuǎn)子鐵芯，沒有轉(zhuǎn)子繞阻。的轉(zhuǎn)子用鐵芯制成特殊形狀，根據(jù)轉(zhuǎn)子鐵芯與定子鐵芯之間間隙，而使輸出電壓發(fā)生振幅變化（振幅變調(diào)型）。因此我們把稱為型旋變。的是Variable Reluctance （可變磁阻）的縮寫。主要用于純電動(dòng)

10、汽車及混合動(dòng)力汽車及電動(dòng)動(dòng)力轉(zhuǎn)向裝置等方面，主要應(yīng)用于汽車領(lǐng)域。的結(jié)構(gòu)比較Singlsyn的外觀旋變的比較（相勵(lì)磁/相輸出）溫度漂移小。（注 ）R/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)比BRT的復(fù)雜。（相勵(lì)磁/相輸出）R/D轉(zhuǎn)換器的結(jié)構(gòu)比BRT的簡單。溫度漂移大。必須要有與旋變相對應(yīng)的溫度補(bǔ)償電路。（注 ）（相勵(lì)磁/相輸出）零部件少，構(gòu)造簡單。檢測精度沒有BRX好。（注） 這只針對BRT的相位變調(diào)型，與振幅變調(diào)型無關(guān)。 溫度漂移是指旋變隨溫度的變化而發(fā)生檢測角度變化的現(xiàn)象。溫度漂移是根據(jù)旋變溫度變化，繞阻電阻產(chǎn)生變化，隨之相位發(fā)生變化的情況。Smartsyn的的尺寸及軸倍角(數(shù))軸倍角(X數(shù))電氣誤差(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） 軸倍角(X數(shù)) ：輸出電氣角對應(yīng)的輸入機(jī)械角的倍數(shù) ：已生產(chǎn)或已開發(fā)完成 ： 可以開發(fā) (但是，未開發(fā))？ ： 已開發(fā)Smartsyn等旋變按尺寸分為21型、15型等型號(hào)。例如：21型外殼的外徑是2.1英寸（.mm）。同樣，型外殼的外徑是.英寸（.mm）。這么分型號(hào)既是為了表示省略值，也是為了容易區(qū)分。旋變的軸倍角 旋變軸倍角的選擇也要考慮。旋變在旋轉(zhuǎn)一周，發(fā)出個(gè)輸出信號(hào)的場合是、發(fā)出個(gè)輸出信號(hào)就是、個(gè)輸出信號(hào)就是，以次類推。 很多場合、軸倍角越多，角度檢測分辨率越高

12、。的輸出電壓變化的輸出電壓變化旋變的軸倍角和檢測精度（1/5）為為什么什么軸軸倍角越多，倍角越多，檢測檢測精度越高？精度越高？1X和和4 的的輸輸出，哪里不同？出，哪里不同？旋旋變軸變軸角度與角度與電電氣氣輸輸出的關(guān)系出的關(guān)系軸軸倍角倍角4倍（倍（4X）旋）旋變變的的輸輸出（出（經(jīng)過經(jīng)過R/D變換變換器器換換算后）算后） 旋旋變變的的軸軸是是 0 360旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一周之一周之間間， ，電電氣信號(hào)的氣信號(hào)的輸輸出是出是 0 360經(jīng)過經(jīng)過4重復(fù)。重復(fù)。1X旋旋變變的的輸輸出出軸軸旋旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輸輸出出電壓電壓用用R/DR/D變換變換器來器來轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換角度角度4的角度的角度輸輸出出0 360度重復(fù)次累度重復(fù)

13、次累計(jì)計(jì)合合計(jì)為計(jì)為度度（控制方的的（控制方的的計(jì)計(jì)算）算） 持持續(xù)續(xù)后數(shù)后數(shù)值發(fā)值發(fā)生改生改變變把把連續(xù)連續(xù)的數(shù)的數(shù)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。把角把角換換算后分等份，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旋旋變變（旋（旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)一周劃分一周劃分為為等份）當(dāng)作等份）當(dāng)作1X考考慮慮就是就是旋變的軸倍角和檢測精度（2/5）對對于旋于旋變變的的誤誤差差注為了舉例的方便，我們用非常大的數(shù)字來假設(shè)，實(shí)際誤差很小。1X型的理想角度型的理想角度輸輸出及包含出及包含誤誤差的角度差的角度輸輸出出4X型的理想角度型的理想角度輸輸出及包含出及包含誤誤

14、差的角度差的角度輸輸出出旋旋變誤變誤差的原因一是：差的原因一是：輸輸出出電壓電壓（以及（以及）的不平衡。）的不平衡。在此，我在此，我們們正在研究正在研究1X4X變變化后的化后的誤誤差。差。如果不平衡的程度是一如果不平衡的程度是一樣樣的，那么和所得出的包含的，那么和所得出的包含誤誤差的角度，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變的軸倍角和檢測精度（3/5）4X1X相當(dāng)変換場合、誤差伝播？相當(dāng)変換場合、誤差伝播？0 360度重復(fù)次累度重復(fù)次累計(jì)計(jì)合合計(jì)為計(jì)為度度把把連續(xù)連續(xù)的數(shù)的數(shù)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的的誤誤差差旋變的軸倍角和檢測精度（4/5）旋旋變變的的軸軸倍角和倍角和檢測檢測精度的相關(guān)精度的相關(guān)總結(jié)總結(jié)軸軸倍角用的越多、越能提高精度。倍角用的越多、越能提高精度。例如用的例如用的話話，理，理論誤論誤差就差就變變成了了。成了了。（但是，在（但是，在現(xiàn)實(shí)現(xiàn)實(shí)中由于種種原因，常常不能得到中由于種種原因，常常不能得到預(yù)預(yù)期的期的誤誤差差級(jí)別級(jí)別。）。）旋變的軸倍角和檢測精度（5/5）我我們們用于用于對對宇宙宇宙觀測觀測的的電電波望波望遠(yuǎn)鏡遠(yuǎn)