磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器是一種利用氣隙磁阻變化而輸出信號(hào)變化的旋轉(zhuǎn)變壓器，是依據(jù)電磁感應(yīng)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(jī)械轉(zhuǎn)角作相應(yīng)正弦或余弦變化的角度傳感元件。

一磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器簡(jiǎn)介

　　磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器是一種新型結(jié)構(gòu)高精度角位置傳感器，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工作可靠及適應(yīng)高速運(yùn)行等特點(diǎn)。

　　磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器與傳統(tǒng)線繞式旋變?cè)淼膮^(qū)別較大。傳統(tǒng)線繞式旋變的氣隙均勻，通過(guò)轉(zhuǎn)子信號(hào)繞組與定子激磁繞組之間的相對(duì)位置變化來(lái)計(jì)算轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)角位置變化。而磁阻式旋變的信號(hào)繞組和激磁繞組均固定在旋變的定子上，僅通過(guò)轉(zhuǎn)子凸極效應(yīng)產(chǎn)生具有正弦軌跡的氣隙磁導(dǎo)變化，在信號(hào)繞組感應(yīng)出正、余弦信號(hào)。

二磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器原理

01磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)

　　磁阻式旋變的結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的繞組式旋變不同之處在于：其勵(lì)磁繞組和輸出繞組均安置在定子鐵芯的槽中，轉(zhuǎn)子僅由帶齒的選片疊制而成，不放任何繞組，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸運(yùn)行。定子沖片內(nèi)圓沖制有若干大齒(也稱為極靴)，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(zhuǎn)子外圓表面沖制有若干等分小齒，其數(shù)與極對(duì)數(shù)相等。輸出和輸入繞組均為集中繞制，其正余弦繞組的匝數(shù)按正弦規(guī)律變化。

圖1.磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器

02磁阻式旋轉(zhuǎn)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(zhuǎn)子齒。定子槽內(nèi)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(dāng)轉(zhuǎn)子相對(duì)定子轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，空間的氣隙磁導(dǎo)發(fā)生變化，每轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)轉(zhuǎn)子齒距，氣隙磁導(dǎo)變化一個(gè)周期，轉(zhuǎn)過(guò)一周，則變化轉(zhuǎn)子齒數(shù)個(gè)周期。氣隙磁導(dǎo)的變化，導(dǎo)致輸入和輸出繞組之間互感的變化，輸出繞組感應(yīng)的電勢(shì)亦發(fā)生變化。

圖2.磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器原理示意圖

　　在電路設(shè)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(hào)，對(duì)旋變輸出的二相轉(zhuǎn)角位置調(diào)制信號(hào)進(jìn)行處理，得到以電量形式表達(dá)的位置信號(hào)。其輸出電壓形式與傳統(tǒng)的正、余弦旋變相同。

旋轉(zhuǎn)變壓器cos輸出信號(hào)                                        旋轉(zhuǎn)變壓器sin輸出信號(hào)

　　若激磁繞組的輸入信號(hào)電壓為：

　　e1=E1msinωt。

　　式中：E1m——激磁信號(hào)幅值；

　　ω——激磁信號(hào)角頻率，ω=2πf。

　　則正弦信號(hào)繞組和余弦信號(hào)繞組(二相正交繞組)的輸出信號(hào)電壓與轉(zhuǎn)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(hào)幅值。

　　理想情況下應(yīng)滿足：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，稱為幅值誤差。對(duì)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(shù)比，其值需要通過(guò)實(shí)際測(cè)量或有限元分析后修正。

三磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器特點(diǎn)及應(yīng)用

　　磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器由于沒(méi)有耦合變壓器、沒(méi)有電刷，無(wú)接觸結(jié)構(gòu)，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低、對(duì)環(huán)境要求不高、容易實(shí)現(xiàn)傳動(dòng)系統(tǒng)一體化等特點(diǎn)，更適合用于電動(dòng)機(jī)及數(shù)控系統(tǒng)的高精度控制。主要應(yīng)用于汽車(chē)電子助力轉(zhuǎn)向EPS，電動(dòng)汽車(chē)，礦山機(jī)械(井下運(yùn)煤車(chē)、傳輸帶電機(jī)等)，高鐵等領(lǐng)域。

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