電子發(fā)燒友網(wǎng)報(bào)道（文/李寧遠(yuǎn)）在電機(jī)中，為了實(shí)現(xiàn)完整的閉環(huán)控制，位置傳感向來是必不可少的。位置傳感的精確度很大程度上影響了電機(jī)整體控制的優(yōu)劣。這一類器件里有很多不同原理不同特性的傳感，光電編碼、霍爾傳感等等，旋轉(zhuǎn)變壓器也是其中一種。

逐漸通用的旋轉(zhuǎn)變壓器

從機(jī)械設(shè)備角度來看，旋轉(zhuǎn)變壓器由靜止的定子和可移動(dòng)的轉(zhuǎn)子構(gòu)成，這一構(gòu)成和電機(jī)十分相似。定子分布激磁繞組、正余弦反饋繞組，轉(zhuǎn)子由硅鋼片疊壓而成，會(huì)隨電機(jī)運(yùn)動(dòng)的角度變化。從電氣角度來看則是由為轉(zhuǎn)子供電的變壓器和用于測(cè)定角度的輔助變壓器構(gòu)成。其輸出電壓與轉(zhuǎn)子角度會(huì)保持一定函數(shù)關(guān)系。

基于這種保持一定函數(shù)關(guān)系的特性，早期的旋轉(zhuǎn)變壓器多用在計(jì)算解答裝置中，在模擬計(jì)算中作為解算元件處理一些函數(shù)運(yùn)算。而且這個(gè)時(shí)期，旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)處理電路十分復(fù)雜，使用難度和成本都偏高，只有極少數(shù)應(yīng)用會(huì)選用旋轉(zhuǎn)變壓器。

隨著電子電路的不斷發(fā)展，信號(hào)處理能力經(jīng)歷了越階式的發(fā)展，同時(shí)隨著電子電路整體集成化的提高，成本的下降，旋轉(zhuǎn)變壓器的信號(hào)處理不再那么復(fù)雜，成本不再是限制，性價(jià)比大幅提升。

旋轉(zhuǎn)變壓器最大的特點(diǎn)，就是可靠性極高。有經(jīng)過特殊電磁設(shè)計(jì)的高性能硅鋼片在整體結(jié)構(gòu)上的加持，它有著其他傳感器很難達(dá)到的可靠性，強(qiáng)大的耐熱、耐寒、耐油污、耐腐蝕、抗振以及抗沖擊性能讓旋轉(zhuǎn)變壓器一開始就在工況惡劣的應(yīng)用中占據(jù)重要地位。

可靠性高的旋轉(zhuǎn)變壓器，此前多用在軍工和航空航天領(lǐng)域。隨著解碼技術(shù)的進(jìn)步以及下游民用需求的快速增長(zhǎng)，旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用不斷拓展，現(xiàn)在已經(jīng)在工業(yè)伺服和新能源汽車等領(lǐng)域開始被廣泛使用。

在工業(yè)環(huán)境中旋轉(zhuǎn)變壓器的信號(hào)輸出可以不受振動(dòng)粉塵油污的影響，配置額外的電子裝置進(jìn)行信號(hào)處理和記錄旋轉(zhuǎn)的圈數(shù)提供單圈的絕對(duì)位置。比如很多工業(yè)機(jī)器人的伺服電機(jī)上就會(huì)配備旋轉(zhuǎn)變壓器。

新能源汽車的工況同樣惡劣，旋轉(zhuǎn)變壓器能很好地適應(yīng)新能源汽車多變的惡劣工況，在新的電驅(qū)系統(tǒng)中，旋轉(zhuǎn)變壓器的使用有利于提高驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)效率，進(jìn)而降低電機(jī)的整體能耗。家電領(lǐng)域如洗衣機(jī)、冰箱、空調(diào)等設(shè)備現(xiàn)在旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用也越來越多。

旋轉(zhuǎn)變壓器的應(yīng)用取舍與未來發(fā)展

和電機(jī)匹配的位置傳感器種類各式各樣，都有各自的特點(diǎn)。絕大多數(shù)應(yīng)用里可能編碼器才是設(shè)計(jì)人員的第一選擇，電機(jī)和編碼器的搭配十分經(jīng)典。

在旋轉(zhuǎn)變壓器和編碼器的取舍中，其實(shí)本質(zhì)上還是取決于具體的應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)傳感的需求。工作的環(huán)境條件和系統(tǒng)控制電子裝置對(duì)傳感的需求是以高精方便為主，還是更看重可靠穩(wěn)定。旋轉(zhuǎn)變壓器在惡劣復(fù)雜工況里的適用性其他傳感器無法比擬，但可以實(shí)現(xiàn)的最高精度與編碼器相比的確也差了一些。

采用四極繞組結(jié)構(gòu)的旋轉(zhuǎn)變壓器精度會(huì)高一些，極對(duì)數(shù)越高，旋轉(zhuǎn)變壓器的機(jī)械精度越高，在對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器信號(hào)進(jìn)行數(shù)字轉(zhuǎn)換后，會(huì)獲得更高的分辨率。但是理論可以達(dá)到的最高精度還是和編碼器有距離。

另一點(diǎn)是編碼器能提供直接的數(shù)字輸出信號(hào)，而旋轉(zhuǎn)變壓器提供的是模擬輸出信號(hào)，因此需要配置額外的電子裝置進(jìn)行信號(hào)處理，對(duì)旋轉(zhuǎn)變壓器的輸出進(jìn)行軸角－數(shù)字轉(zhuǎn)換。配置過程會(huì)復(fù)雜一些。

但是這些目前還存在的限制并沒有阻礙工業(yè)伺服和新能源汽車中很多應(yīng)用選擇旋轉(zhuǎn)變壓器，在極端環(huán)境條件下能提供穩(wěn)定的位置輸出，對(duì)可靠性要求高的場(chǎng)合仍舊十分青睞這樣的旋轉(zhuǎn)變壓器。

為了適應(yīng)更多應(yīng)用場(chǎng)景，旋轉(zhuǎn)變壓器也在不斷提升性能上的上限。精度自然是要提高的，新的電磁設(shè)計(jì)、新的補(bǔ)償手段和新的工藝都在不斷提升旋變的精度。而高轉(zhuǎn)速是未來重要的發(fā)展方向，配合電機(jī)在高轉(zhuǎn)速下保持穩(wěn)定的輸出性能。

小結(jié)

依靠高可靠性，旋轉(zhuǎn)變壓器現(xiàn)在已經(jīng)在工業(yè)、汽車、家電領(lǐng)域滲透到了很多應(yīng)用中。在高能效電機(jī)發(fā)展的趨勢(shì)下，旋轉(zhuǎn)變壓器也在不斷往輕量化、集成化方向發(fā)展，為高能效電機(jī)發(fā)展提供助力。