Rotační transformátor (Resolver Sensors ) je indukční mikrostroj, jehož výstupní napětí udržuje specifický funkční vztah s úhlovou polohou rotoru. Jedná se o snímač posunu, který převádí úhlové posunutí na elektrické signály a slouží jako prvek resolveru schopný transformace souřadnic a výpočtu funkcí.
Skládá se ze statoru a rotoru. Statorové vinutí funguje jako primární strana transformátoru, přijímá budicí napětí, zatímco vinutí rotoru působí jako sekundární strana, získává indukované napětí prostřednictvím elektromagnetické vazby. Termín 'rotační transformátor' se v současné době v Číně používá profesionálně a je zkrácen jako 'rotační transformátor'. Někteří jej označují jako 'resolver' nebo 'decomposer.''
Rotační transformátory se používají v systémech řízení pohybu pro snímání a měření polohy úhlu. Časné rotační transformátory byly používány ve výpočetních a řešitelských zařízeních jako hlavní součást analogových počítačů. Jejich výstupem je elektrický signál, který se mění s úhlovou polohou rotoru v určité funkci, typicky sinusové, kosinusové nebo lineární. Tyto funkce jsou běžné a snadno implementovatelné. Při specializovaném provedení vinutí je také možné vyrábět elektrické výstupy určitých speciálních funkcí, ale tyto funkce se používají pouze při zvláštních příležitostech a nejsou obecné.
S rozvojem elektronického průmyslu se zvýšila integrace elektronických součástek a výrazně se snížily ceny součástek. Kromě toho pokrok v technologii zpracování signálu učinil obvody zpracování signálu rotačních transformátorů jednoduššími, spolehlivějšími a levnějšími. Navíc vznik softwarového dekódování pro zpracování signálu učinil problém zpracování signálu flexibilnějším a pohodlnějším. V důsledku toho se aplikace rotačních transformátorů rozšířila a jejich výhody byly plněji realizovány.
**Princip rotačního transformátoru**
Podstatou rotačního transformátoru je transformátor. Klíčové parametry jsou podobné jako u transformátorů, jako jmenovité napětí, jmenovitá frekvence a transformační poměr. Rozdíl je v tom, že jeho primární strana a sekundární strana nejsou pevné, ale mají relativní pohyb. Jak se relativní úhel mezi těmito dvěma mění, lze na výstupní straně získat tvar vlny s proměnlivou amplitudou. Konstrukce rotačního transformátoru je založena na výše uvedeném principu: amplituda výstupního signálu se mění s polohou, ale frekvence zůstává nezměněna. V praktických aplikacích jsou nastaveny dvě sady výstupních cívek s 90stupňovým fázovým rozdílem, což vede ke dvěma sadám signálů s variacemi amplitudy SIN a COS.
Jednokanálový systém měření úhlu může být složen ze dvou identických sinusových a kosinusových rotačních transformátorů. Jeden rotační transformátor funguje jako vysílač a druhý jako řídicí transformátor. Vysílač je buzen zdrojem střídavého proudu. Přesnost rotačního transformátoru je 6' a přesnost jednokanálového systému není menší než 6'. Ke zlepšení přesnosti ovládání systému lze použít dvoukanálový systém měření úhlu.
**Typy rotačních transformátorů**
Rotační transformátory mají obecně strukturu podobnou motoru s vinutým rotorem. Různé typy nebo názvy rotačních transformátorů lze získat na základě různých klasifikačních kritérií.
- Podle rozdílu v použití je lze rozdělit na výpočetní rotační transformátory a rotační transformátory pro přenos dat.
- Na základě funkčního vztahu mezi výstupním napětím a úhlem rotoru je lze rozdělit na sinusové rotační transformátory, lineární rotační transformátory a proporcionální rotační transformátory.
- Na základě vztahu relativní polohy a specifických rolí ve výpočtu úhlu nebo souvisejících převodních a jimi konstruovaných systémů přenosu signálu je lze rozdělit na rotační transformátorové vysílače, rotační transformátorové diferenciální vysílače a rotační transformátorové transformátory.
Kromě toho lze rotační transformátory rozdělit na kontaktní a bezkontaktní typy (s nebo bez struktur kartáčových kroužků); typy s omezeným úhlem a neomezeným úhlem založené na limitech úhlu natočení rotoru; a jednopólové párové a vícepólové párové rotační transformátory založené na rozdílu v počtu pólových párů.
**Struktura rotačního transformátoru**
**Kartáčový rotační transformátor:** Vinutí rotoru je přímo vyvedeno přes sběrací kroužky a kartáče. Vyznačuje se jednoduchou konstrukcí a malými rozměry, ale spolehlivost je špatná a životnost je krátká kvůli mechanickému kluznému kontaktu mezi kartáči a sběracími kroužky. V současné době se tato konstrukční forma rotačního transformátoru používá jen zřídka a důraz je kladen na bezkomutátorové rotační transformátory.
**Brushless rotační transformátor:** Je rozdělen na dvě hlavní části, a to na rotační tělo transformátoru a přídavný transformátor. Primární a sekundární železná jádra a cívky přídavného transformátoru jsou prstencové a upevněné na hřídeli rotoru a skříni s určitou radiální mezerou.
Rotorové vinutí těla rotačního transformátoru je spojeno s primární cívkou přídavného transformátoru. Elektrický signál v primární cívce přídavného transformátoru, tj. elektrický signál ve vinutí rotoru, je nepřímo vysílán přes elektromagnetickou vazbu a sekundární cívku přídavného transformátoru.
Tato konstrukce zabraňuje nepříznivým účinkům způsobeným špatným kontaktem mezi kartáči a sběracími kroužky, zlepšuje spolehlivost a životnost rotačního transformátoru, ale zvyšuje jeho velikost, hmotnost a náklady. V současné době mají bezkomutátorové rotační transformátory dvě konstrukční formy. Jeden se nazývá bezkomutátorový rotační transformátor s prstencovým transformátorem a druhý se nazývá reluktanční rotační transformátor.
**Rotační transformátor typu prstencového transformátoru:** Tato struktura dosahuje bezkomutátorového, bezkontaktního dobře. Pravá část na obrázku je typický stator a rotor rotačního transformátoru se stejným vinutím statoru a rotoru jako kartáčovaný rotační transformátor pro převod signálu. Levá část je prstencový transformátor. Jeho jedno vinutí je na statoru a druhé na rotoru, umístěné soustředně.
Prstencové vinutí transformátoru na rotoru je pro převod signálu spojeno s vinutím rotoru a vstup a výstup jeho elektrického signálu je doplněn prstencovým transformátorem.
**Reluktanční rotační transformátor:** Budicí vinutí a výstupní vinutí reluktančního rotačního transformátoru jsou umístěny ve stejné sadě statorových drážek a zůstávají pevné. Tvary budícího vinutí a výstupního vinutí se však liší. Výstupní signál dvoufázového vinutí by měl být stále elektrický signál, který se mění sinusově s úhlem a má rozdíl elektrického úhlu 90°.
Tvar magnetického pólu rotoru je speciálně navržen tak, aby magnetické pole vzduchové mezery bylo přibližně sinusové. Návrh tvaru rotoru musí také splňovat požadovaný počet pólů. Je vidět, že tvar rotoru určuje počet pólových párů a tvar magnetického pole vzduchové mezery. Reluktanční rotační transformátory jsou obecně vyráběny v dělené formě a nekombinované dohromady, poskytované uživateli v dělené formě, sestavené uživatelem.
