60年代起，旋轉(zhuǎn)變壓器逐漸用于伺服系統(tǒng)，作為角度信號的產(chǎn)生和檢測元件。三線的三相的自整角機(jī)，早于四線的兩相旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用于系統(tǒng)中。隨著電子技術(shù)和數(shù)字計(jì)算技術(shù)的發(fā)展，數(shù)字式計(jì)算機(jī)代替了模擬式計(jì)算機(jī)。

這些年來，隨著工業(yè)自動化水平的提高，隨著節(jié)能減排的要求越來越高，效率高、節(jié)能顯著的永磁交流電動機(jī)的應(yīng)用，越來越廣泛。而永磁交流電動機(jī)的位置傳感器，原來是以光學(xué)編碼器居多，但這些年來，卻迅速地被旋轉(zhuǎn)變壓器代替?？梢耘e幾個明顯的例子，在家電中，不論是冰箱、空調(diào)、還是洗衣機(jī)，目前都是向變頻變速發(fā)展，采用的是正弦波控制的永磁交流電動機(jī)。目前各國都在非常重視的電動汽車中，電動汽車中所用的位置、速度傳感器都是旋轉(zhuǎn)變壓器。例如，驅(qū)動用電動機(jī)和發(fā)電機(jī)的位置傳感、電動助力方向盤電機(jī)的位置速度傳感、燃?xì)忾y角度測量、真空室傳送器角度位置測量等等，都是采用旋轉(zhuǎn)變壓器。

在應(yīng)用于塑壓系統(tǒng)、紡織系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)以及其他領(lǐng)域里，所應(yīng)用的伺服系統(tǒng)中關(guān)鍵部件伺服電動機(jī)上，也是用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置速度傳感器。?

旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用已經(jīng)成為一種趨勢。?

旋轉(zhuǎn)變壓器又稱分解器，是一種控制用的微電機(jī)，它將機(jī)械轉(zhuǎn)角變換成與該轉(zhuǎn)角呈某一函數(shù)關(guān)系的電信號的一種間接測量裝置。?在結(jié)構(gòu)上與二相線繞式異步電動機(jī)相似，由定子和轉(zhuǎn)子組成。定子繞組為變壓器的原邊，轉(zhuǎn)子繞組為變壓器的副邊。激磁電壓接到轉(zhuǎn)子繞組上，感應(yīng)電動勢由定子繞組輸出。常用的激磁頻率為400Hz，500Hz，1000Hz和5000Hz。

旋轉(zhuǎn)變壓器結(jié)構(gòu)簡單，動作靈敏，對環(huán)境無特殊要求，維護(hù)方便，輸出信號幅度大，抗干擾性強(qiáng)，工作可靠。因此，在數(shù)控機(jī)床上廣泛應(yīng)用。??

通常應(yīng)用的旋轉(zhuǎn)變壓器為二極旋轉(zhuǎn)變壓器，其定子和轉(zhuǎn)子繞組中各有互相垂直的兩個繞組。另外，還有一種多極旋轉(zhuǎn)變壓器。也可以把一個極對數(shù)少的和一個極對數(shù)多的兩種旋轉(zhuǎn)變壓器做在一個磁路上，裝在一個機(jī)殼內(nèi)，構(gòu)成“粗測”和“精測”電氣變速雙通道檢測裝置，用于高精度檢測系統(tǒng)和同步系統(tǒng)。??

目前，旋轉(zhuǎn)變壓器主要是用于角度位置伺服控制系統(tǒng)中。由于兩相的旋轉(zhuǎn)變壓器比自整角機(jī)更容易提高精度，所以旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用的更廣泛。

旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用，發(fā)展很快。除了傳統(tǒng)的、要求可靠性高的軍用、航空航天領(lǐng)域之外，在工業(yè)、交通以及民用領(lǐng)域也得到了廣泛的應(yīng)用。

特別應(yīng)該提出的是，這些年來，隨著工業(yè)自動化水平的提高，隨著節(jié)能減排的要求越來越高，效率高、節(jié)能顯著的永磁交流電動機(jī)的應(yīng)用，越來越廣泛。

而永磁交流電動機(jī)的位置傳感器，原來是以光學(xué)編碼器居多，但這些年來，卻迅速地被旋轉(zhuǎn)變壓器代替。

目前各國都在非常重視的電動汽車中，電動汽車中所用的位置、速度傳感器都是旋轉(zhuǎn)變壓器。在應(yīng)用于塑壓系統(tǒng)、紡織系統(tǒng)、冶金系統(tǒng)以及其他領(lǐng)域里，所應(yīng)用的伺服系統(tǒng)中關(guān)鍵部件伺服電動機(jī)上，也是用旋轉(zhuǎn)變壓器作為位置速度傳感器。

旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器的工業(yè)應(yīng)用

一些絕對旋轉(zhuǎn)傳感技術(shù)（如光編碼器）被多次選用于工業(yè)應(yīng)用。然而， 當(dāng)應(yīng)付惡劣環(huán)境或出于低成本考慮時，旋轉(zhuǎn)變壓器是理想的選擇。

伺服電機(jī)常用于工業(yè)領(lǐng)域，與旋轉(zhuǎn)變壓器以及其他類型的位置傳感器相連接。通常使用伺服電機(jī)和伺服驅(qū)動器與旋轉(zhuǎn)變壓器配合來實(shí)現(xiàn)角速度與位置測量的應(yīng)用包括：

·數(shù)控（CNC）和注塑機(jī)

·升降機(jī)

·機(jī)械手臂

·電動交通工具（電動自行車、電動滑板車、電動輪椅等）

·鐵路運(yùn)輸

·農(nóng)業(yè)和建筑設(shè)備

·公共汽車和重型卡車

·高爾夫球車和低速電動車

主要的旋轉(zhuǎn)變壓器傳感系統(tǒng)要求

精確和及時的旋轉(zhuǎn)變壓器角度輸出

在找到利用旋轉(zhuǎn)變壓器來減輕電磁干擾對工業(yè)系統(tǒng)的影響的方法之前，重要的是要先理解為什么精確的位置控制是必不可少的。

旋轉(zhuǎn)變壓器提供一個理論上與無限解析度一樣的模擬輸出。模擬到數(shù)字的轉(zhuǎn)換技術(shù)，通過將輸出分割成塊或步驟的程度來限制解析度。對持續(xù)角進(jìn)行有限分割將導(dǎo)致定量錯誤。

例如，您可以使用一個12位分辨率的轉(zhuǎn)換器來提供角輸出。轉(zhuǎn)換器軸旋轉(zhuǎn)一圈被分為4096步（2^12對應(yīng)一個12位分辨率）。由于一度等于60分，所以旋轉(zhuǎn)一圈（360度）等于21600角分（60x360）。則每步的間隔為5.27角分（21600/4096）。系統(tǒng)不可能提供比5.27角分更好的信息。

決定正確角位置的兩個關(guān)鍵點(diǎn)是系統(tǒng)精度和系統(tǒng)穩(wěn)定時間。后者主要指的是角輸出要花多久才能顯示出精確位置。需要對系統(tǒng)的每個部件進(jìn)行評價，以確定限制因素。系統(tǒng)中，典型的誤差精度是旋轉(zhuǎn)變壓器誤差和旋轉(zhuǎn)變壓器模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換（RDC’s）誤差的總和。

最常見的是，3-10角分就會出現(xiàn)一個旋轉(zhuǎn)變壓器誤差。再加上5.27角分會出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)變壓器模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換誤差，則我們可以得出精確的誤差出現(xiàn)范圍是8.27-15.27角分。因此，選擇正確的RDC很重要。

以下因素在典型的旋轉(zhuǎn)變壓器應(yīng)用中會對系統(tǒng)精度和穩(wěn)定時間產(chǎn)生影響 ：

一、機(jī)械因素

·傳感器的結(jié)構(gòu)（零位電壓、變壓比等）

·傳感器規(guī)格隨溫度的變化

·線圈不平衡：正弦和余弦線圈輸出電壓可能會不平衡，從而導(dǎo)致誤差

·旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器未對準(zhǔn)：旋轉(zhuǎn)變壓器也許安裝錯誤，導(dǎo)致系統(tǒng)靜態(tài)誤差

·旋轉(zhuǎn)變壓器傳感器的極的數(shù)量：由于每增加一對極就會多檢測360度，因此增加的極數(shù)會降低角誤差

二、電氣因素

·旋轉(zhuǎn)變壓器模擬-數(shù)字轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)

·旋轉(zhuǎn)變壓器信號輸入到角輸出的時間延遲，反應(yīng)快速的角變化穩(wěn)定時間

·模擬前端（AFE）部件的不平衡

·系統(tǒng)具備處理環(huán)境因素的能力（例如，外部磁場或共模噪音）

三、穩(wěn)定時間

當(dāng)旋轉(zhuǎn)變壓器的電機(jī)位置或輸出信號變化迅速時，穩(wěn)定時間是RDC控制系統(tǒng)的快速性能指標(biāo)。圖1顯示的一個是有階躍輸入變化（黑線）的RDC反饋控制系統(tǒng)的穩(wěn)定時間的例子。藍(lán)色信號顯示的是對電路的正常模式響應(yīng)，紅色信號顯示的是加速模式過程中響應(yīng)（角快速變化）。為了在快速變化的條件下追蹤到旋轉(zhuǎn)角，加速模式幫助控制回路很容易跟蹤到一個快速的旋轉(zhuǎn)角。

四、EMC/EMI影響旋轉(zhuǎn)變壓器系統(tǒng)

電磁兼容性（EMC）指的是：電子系統(tǒng)要怎樣在電磁環(huán)境中運(yùn)行而不產(chǎn)生問題（免疫力）。同樣地，系統(tǒng)發(fā)射脈沖一定不能干擾到范圍中的任何產(chǎn)品。在工業(yè)設(shè)備應(yīng)用中，變速驅(qū)動器和控制電路是主要干擾源。功率元件的快速切換，例如絕緣柵雙極型晶體管（IGBT）和微控制器，是高頻發(fā)射或干擾的主要來源。IGBT切換時間可長達(dá)100nS。

電氣設(shè)備應(yīng)該不受高頻現(xiàn)象影響，例如：

1.靜電放電（ESD）

2.快速瞬變（也稱為EFT）

3.輻射電磁場

4.傳導(dǎo)射頻干擾

5.浪涌脈沖

旋轉(zhuǎn)變壓器在混合動力汽車中的應(yīng)用

世界各國環(huán)境保護(hù)措施越來越嚴(yán)格，用環(huán)保型汽車替代普通燃油發(fā)動機(jī)汽車將成為今后汽車發(fā)展的主流，目前已經(jīng)出現(xiàn)的環(huán)保汽車有：太陽能汽車、氫能源汽車、燃料電池汽車、混合動力汽車等等。但是在這些車型中， 目前只有混合動力汽車真正具有實(shí)用推廣價值。

混合動力汽車的動力系統(tǒng)以動力傳輸路線分類，可分為串聯(lián)式、并聯(lián)式和混聯(lián)式等三種。

不管采用何種方式，在電動機(jī)參與傳動時都需要速度反饋，控制器接收到速度反饋信號后控制電動機(jī)驅(qū)動機(jī)構(gòu)將車速穩(wěn)定在目標(biāo)速度， 也可以根據(jù)速度選擇傳動方式。

常用的速度反饋元件有旋轉(zhuǎn)編碼器，霍爾速度傳感器、旋轉(zhuǎn)變壓器（簡稱旋變）。從功能上來講，三者都能完成速度反饋的功能，但是編碼器由于碼盤防護(hù)等級不高，容易震壞，雖然有較高的分辨率，但是維修頻率高，從而影響整臺車質(zhì)量可靠性；霍爾速度傳感器價格便宜、 但是分辨率低，使得控制精度受到限制， 而且霍爾元件長時間受熱后磁性會減弱，所以使用壽命不長；

旋轉(zhuǎn)變壓器由于轉(zhuǎn)子和定子分離，無接觸，而且采用無刷設(shè)計(jì)，所以有很高的防護(hù)等級，能耐高強(qiáng)度的震動，不怕水和油污，使用壽命可以長達(dá)數(shù)十年，另外采用專用的轉(zhuǎn)換芯片解碼，可以將旋變輸出的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，有和旋轉(zhuǎn)編碼器相當(dāng)?shù)慕獯a精度。因此，做為混合動力汽車的速度反饋元件，旋變可以說一種比較理想的選擇。

混合動力汽車由電動機(jī)驅(qū)動時必須檢測電動機(jī)的轉(zhuǎn)速，應(yīng)用旋變時需要將其轉(zhuǎn)子安裝在馬達(dá)軸上檢測其速度，當(dāng)然也可以通過其他耦合方式檢測。

安裝在電機(jī)內(nèi)部時，由于馬達(dá)內(nèi)部的磁場會影響旋變本身的磁通量變化率，從而影響其解碼精度，因此必須加裝屏蔽罩。并且在旋變的輸出線上套上屏蔽線，降低空間電磁干擾。

采用這種安裝方法將使旋變得到很好的保護(hù)，不會受到灰塵、油污等的影響， 因此旋變使用壽命長，故障率低， 是一種理想的使用方法。

旋變的輸出信號是連續(xù)變化的模擬信號，用戶一般不能直接使用，需轉(zhuǎn)換為方波信號方可。

針對自己生產(chǎn)的旋變，我司已經(jīng)推出了完整的解碼板，可以支持多款旋變。解析度為1024C/T。

電動汽車用旋轉(zhuǎn)變壓器特征

1、超薄尺寸：作為內(nèi)置型結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)了超薄設(shè)計(jì)和裝配。

2、允許工作溫度范圍：-55℃~+155℃

3、防護(hù)等級高：耐震動和沖擊

4、高旋轉(zhuǎn)速度：最高可以達(dá)到60000 RPM

5、高可靠性：由于采用了和馬達(dá)相似的結(jié)構(gòu)，但是由于轉(zhuǎn)子無繞線，因此具有很高的可靠性。

6、低成本：通過減少元件數(shù)目大幅度的降低了旋變的成本

旋轉(zhuǎn)變壓器與伺服電機(jī)電角度相位的對齊方法

1.用一個直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出；

2.然后用示波器觀察旋變的SIN線圈的信號引線輸出；

3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整電機(jī)軸上的旋變轉(zhuǎn)子與電機(jī)軸的相對位置，或者旋變定子與電機(jī)外殼的相對位置；

4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變SIN信號的包絡(luò)，一直調(diào)整到信號包絡(luò)的幅值完全歸零，鎖定旋變；

5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時，信號包絡(luò)的幅值過零點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效 。

撤掉直流電源，進(jìn)行對齊驗(yàn)證：

1.用示波器觀察旋變的SIN信號和電機(jī)的UV線反電勢波形；

2.轉(zhuǎn)動電機(jī)軸，驗(yàn)證旋變的SIN信號包絡(luò)過零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合。

這個驗(yàn)證方法，也可以用作對齊方法。

此時SIN信號包絡(luò)的過零點(diǎn)與電機(jī)電角度相位的-30度點(diǎn)對齊。如果想直接和電機(jī)電角度的0度點(diǎn)對齊，可以考慮：

1.用3個阻值相等的電阻接成星型，然后將星型連接的3個電阻分別接入電機(jī)的UVW三相繞組引線；

2.以示波器觀察電機(jī)U相輸入與星型電阻的中點(diǎn)，就可以近似得到電機(jī)的U相反電勢波形；

3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整編碼器轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸的相對位置，或者編碼器外殼與電機(jī)外殼的相對位置；

4.一邊調(diào)整，一邊觀察旋變的SIN信號包絡(luò)的過零點(diǎn)和電機(jī)U相反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)，最終使這2個過零點(diǎn)重合，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系，完成對齊。

需要指出的是，在上述操作中需有效區(qū)分旋變的SIN包絡(luò)信號中的正半周和負(fù)半周。由于SIN信號是以轉(zhuǎn)定子之間的角度為θ的sinθ值對激勵信號的調(diào)制結(jié)果，因而與sinθ的正半周對應(yīng)的SIN信號包絡(luò)中，被調(diào)制的激勵信號與原始激勵信號同相，而與sinθ的負(fù)半周對應(yīng)的SIN信號包絡(luò)中，被調(diào)制的激勵信號與原始激勵信號反相，據(jù)此可以區(qū)別判斷旋變輸出的SIN包絡(luò)信號波形中的正半周和負(fù)半周，對齊時，需要取sinθ由負(fù)半周向正半周過渡點(diǎn)對應(yīng)的SIN包絡(luò)信號的過零點(diǎn)，如果取反了，或者未加準(zhǔn)確判斷的話，對齊后的電角度有可能錯位180度，從而有可能造成速度外環(huán)進(jìn)入正反饋。

如果可接入旋變的伺服驅(qū)動器能夠?yàn)橛脩籼峁男冃盘栔蝎@取的與電機(jī)電角度相關(guān)的絕對位置信息，則可以考慮：

1.用一個直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個平衡位置；

2.利用伺服驅(qū)動器讀取并顯示從旋變信號中獲取的與電機(jī)電角度相關(guān)的絕對位置信息；

3.依據(jù)操作的方便程度，調(diào)整旋變軸與電機(jī)軸的相對位置，或者旋變外殼與電機(jī)外殼的相對位置；

4.經(jīng)過上述調(diào)整，使顯示的絕對位置值充分接近根據(jù)電機(jī)的極對數(shù)折算出來的電機(jī)-30度電角度所應(yīng)對應(yīng)的絕對位置點(diǎn)，鎖定編碼器與電機(jī)的相對位置關(guān)系；

5.來回扭轉(zhuǎn)電機(jī)軸，撒手后，若電機(jī)軸每次自由回復(fù)到平衡位置時，上述折算絕對位置點(diǎn)都能準(zhǔn)確復(fù)現(xiàn)，則對齊有效。

此后可以在撤掉直流電源后，得到與前面基本相同的對齊驗(yàn)證效果：

1.用示波器觀察旋變的SIN信號和電機(jī)的UV線反電勢波形；

2.轉(zhuǎn)動電機(jī)軸，驗(yàn)證旋變的SIN信號包絡(luò)過零點(diǎn)與電機(jī)的UV線反電勢波形由低到高的過零點(diǎn)重合。

如果利用驅(qū)動器內(nèi)部的EEPROM等非易失性存儲器，也可以存儲旋變隨機(jī)安裝在電機(jī)軸上后實(shí)測的相位，具體方法如下：

1.將旋變隨機(jī)安裝在電機(jī)上，即固結(jié)旋變轉(zhuǎn)軸與電機(jī)軸，以及旋變外殼與電機(jī)外殼；

2.用一個直流電源給電機(jī)的UV繞組通以小于額定電流的直流電，U入，V出，將電機(jī)軸定向至一個平衡位置；

3.用伺服驅(qū)動器讀取由旋變解析出來的與電角度相關(guān)的絕對位置值，并存入驅(qū)動器內(nèi)部記錄電機(jī)電角度初始安裝相位的EEPROM等非易失性存儲器中；

4.對齊過程結(jié)束。

由于此時電機(jī)軸已定向于電角度相位的-30度方向，因此存入的驅(qū)動器內(nèi)部EEPROM等非易失性存儲器中的位置檢測值就對應(yīng)電機(jī)電角度的-30度相位。此后，驅(qū)動器將任意時刻由旋變解析出來的與電角度相關(guān)的絕對位置值與這個存儲值做差，并根據(jù)電機(jī)極對數(shù)進(jìn)行必要的換算，再加上-30度，就可以得到該時刻的電機(jī)電角度相位。

這種對齊方式需要伺服驅(qū)動器的在國內(nèi)和操作上予以支持和配合方能實(shí)現(xiàn)，而且由于記錄電機(jī)電角度初始相位的EEPROM等非易失性存儲器位于伺服驅(qū)動器中，因此一旦對齊后，電機(jī)就和驅(qū)動器事實(shí)上綁定了，如果需要更換電機(jī)、旋變、或者驅(qū)動器，都需要重新進(jìn)行初始安裝相位的對齊操作，并重新綁定電機(jī)和驅(qū)動器的配套關(guān)系。