Un transformateur rotatif (Resolver Sensors ) est une micro-machine inductive dont la tension de sortie maintient une relation fonctionnelle spécifique avec la position angulaire du rotor. Il s'agit d'un capteur de déplacement qui convertit le déplacement angulaire en signaux électriques et sert d'élément de résolution capable de transformer les coordonnées et de calculer les fonctions.
Il se compose d'un stator et d'un rotor. L'enroulement du stator agit comme côté primaire du transformateur, recevant la tension d'excitation, tandis que l'enroulement du rotor agit comme côté secondaire, obtenant une tension induite par couplage électromagnétique. Le terme « transformateur rotatif » est actuellement utilisé professionnellement en Chine et est abrégé en « transformateur rotatif ». Certains l'appellent « résolveur » ou « décomposeur ».
Les transformateurs rotatifs sont utilisés dans les systèmes de servocommande de mouvement pour la détection et la mesure de la position angulaire. Les premiers transformateurs rotatifs étaient utilisés dans les dispositifs de calcul et de résolution en tant que composant principal des ordinateurs analogiques. Leur sortie est un signal électrique qui varie en fonction de la position angulaire du rotor dans une certaine fonction, généralement sinusoïdale, cosinusoïdale ou linéaire. Ces fonctions sont courantes et faciles à mettre en œuvre. Grâce à une conception spécialisée des enroulements, il est également possible de produire des sorties électriques pour certaines fonctions spéciales, mais ces fonctions ne sont utilisées que lors d'occasions spéciales et ne sont pas générales.
Avec le développement de l’industrie électronique, l’intégration des composants électroniques a augmenté et les prix des composants ont considérablement diminué. De plus, les progrès de la technologie de traitement du signal ont rendu les circuits de traitement du signal des transformateurs rotatifs plus simples, plus fiables et moins chers. De plus, l’émergence du décodage logiciel pour le traitement du signal a rendu la question du traitement du signal plus flexible et plus pratique. En conséquence, l’application des transformateurs rotatifs s’est élargie et leurs avantages ont été mieux exploités.
**Principe de fonctionnement du transformateur rotatif**
L'essence d'un transformateur rotatif est un transformateur. Les paramètres clés sont similaires à ceux des transformateurs, tels que la tension nominale, la fréquence nominale et le rapport de transformation. La différence est que son côté primaire et son côté secondaire ne sont pas fixes mais ont un mouvement relatif. À mesure que l'angle relatif entre les deux change, une forme d'onde d'amplitude variable peut être obtenue du côté sortie. La conception du transformateur rotatif est basée sur le principe ci-dessus : l'amplitude du signal de sortie varie avec la position, mais la fréquence reste inchangée. Dans les applications pratiques, deux ensembles de bobines de sortie sont définis, avec une différence de phase de 90 degrés, ce qui donne lieu à deux ensembles de signaux avec des variations d'amplitude SIN et COS.
Un système de mesure d'angle monocanal peut être composé de deux transformateurs rotatifs sinusoïdaux et cosinus identiques. Un transformateur rotatif fait office d'émetteur et l'autre de transformateur de commande. L'émetteur est excité par une source d'alimentation CA. La précision du transformateur rotatif est de 6' et celle du système monocanal n'est pas inférieure à 6'. Pour améliorer la précision de contrôle du système, un système de mesure d'angle à double canal peut être utilisé.
**Types de transformateurs rotatifs**
Les transformateurs rotatifs ont généralement une structure similaire à celle d'un moteur à rotor bobiné. Différents types ou noms de transformateurs rotatifs peuvent être obtenus en fonction de différents critères de classification.
- En fonction de la différence d'utilisation, ils peuvent être divisés en transformateurs rotatifs informatiques et transformateurs rotatifs de transmission de données.
- Sur la base de la relation fonctionnelle entre la tension de sortie et l'angle du rotor, ils peuvent être divisés en transformateurs rotatifs sinusoïdaux, transformateurs rotatifs linéaires et transformateurs rotatifs proportionnels.
- Sur la base de la relation de position relative et des rôles spécifiques dans le calcul d'angle ou dans les systèmes de conversion et de transmission de signaux associés construits par eux, ils peuvent être divisés en émetteurs à transformateur rotatif, émetteurs différentiels à transformateur rotatif et transformateurs à transformateur rotatif.
De plus, les transformateurs rotatifs peuvent être divisés en types avec et sans contact (avec ou sans structures de brosses à bague collectrice) ; types d'angle limité et illimité basés sur les limites d'angle de rotation du rotor ; et transformateurs rotatifs à paire unipolaire et à paire multipolaire en fonction de la différence du nombre de paires de pôles.
**Structure du transformateur rotatif**
**Transformateur rotatif brossé :** L'enroulement du rotor est directement sorti à travers des bagues collectrices et des balais. Il se caractérise par une structure simple et une petite taille, mais sa fiabilité est médiocre et sa durée de vie est courte en raison du contact mécanique glissant entre les balais et les bagues collectrices. Actuellement, cette forme structurelle de transformateur rotatif est rarement utilisée et l'accent est mis sur les transformateurs rotatifs sans balais.
**Transformateur rotatif sans balais :** Il est divisé en deux parties principales, à savoir le corps du transformateur rotatif et le transformateur supplémentaire. Les noyaux de fer primaires et secondaires et les bobines du transformateur supplémentaire sont annulaires et fixés respectivement sur l'arbre du rotor et le boîtier avec un certain espace radial.
L'enroulement du rotor du corps du transformateur rotatif est connecté à la bobine primaire du transformateur supplémentaire. Le signal électrique dans la bobine primaire du transformateur supplémentaire, c'est-à-dire le signal électrique dans l'enroulement du rotor, est envoyé indirectement via le couplage électromagnétique et la bobine secondaire du transformateur supplémentaire.
Cette structure évite les effets néfastes provoqués par un mauvais contact entre les balais et les bagues collectrices, améliorant ainsi la fiabilité et la durée de vie du transformateur rotatif, mais sa taille, son poids et son coût sont augmentés. Actuellement, les transformateurs rotatifs sans balais ont deux formes structurelles. L’un est appelé transformateur rotatif sans balais de type transformateur annulaire, et l’autre est appelé transformateur rotatif à réluctance.
**Transformateur rotatif de type transformateur annulaire :** Cette structure permet d'obtenir un puits sans balais et sans contact. La partie droite de la figure est un stator et un rotor de transformateur rotatif typiques, avec les mêmes enroulements de stator et de rotor qu'un transformateur rotatif à balais pour la conversion du signal. La partie gauche est le transformateur annulaire. Son un enroulement se trouve sur le stator et l'autre sur le rotor, placé de manière concentrique.
L'enroulement du transformateur annulaire sur le rotor est connecté à l'enroulement du rotor pour la conversion du signal, et l'entrée et la sortie de son signal électrique sont complétées par le transformateur annulaire.
**Transformateur rotatif à réluctance :** L'enroulement d'excitation et l'enroulement de sortie du transformateur rotatif à réluctance sont placés dans le même ensemble d'encoches de stator et restent fixes. Cependant, les formes de l'enroulement d'excitation et de l'enroulement de sortie sont différentes. Le signal de sortie de l'enroulement biphasé doit toujours être un signal électrique qui varie de manière sinusoïdale avec l'angle et présente une différence d'angle électrique de 90°.
La forme du pôle magnétique du rotor est spécialement conçue pour rendre le champ magnétique de l'entrefer approximativement sinusoïdal. La conception de la forme du rotor doit également respecter le nombre de pôles requis. On peut voir que la forme du rotor détermine le nombre de paires de pôles et la forme du champ magnétique de l'entrefer. Les transformateurs rotatifs à réluctance sont généralement fabriqués sous une forme divisée et non combinés, fournis à l'utilisateur sous une forme divisée, assemblés par l'utilisateur.
