ロータリートランスレゾルバーセンサーを深く理解する方法

ロータリートランス(レゾルバ センサー) は、出力電圧がローターの角度位置と特定の関数関係を維持する誘導マイクロマシンです。角変位を電気信号に変換し、座標変換や関数演算が可能なレゾルバ素子として機能する変位センサです。

ステーターとローターで構成されます。固定子巻線はトランスの一次側として動作し励磁電圧を受け取り、回転子巻線は二次側として動作し、電磁結合により誘起電圧を取得します。 「ロータリー トランス」という用語は現在中国で専門的に使用されており、「ロータリー トランス」と略されています。これを「レゾルバー」または「デコンポーザー」と呼ぶ人もいます。

ロータリートランスは、角度位置の検出と測定のためにモーションサーボ制御システムで使用されます。初期のロータリー トランスは、アナログ コンピューターの主要コンポーネントとしてコンピューティングおよび解決デバイスに使用されていました。それらの出力は、特定の関数 (通常は正弦波、余弦波、または線形) でローターの角度位置に応じて変化する電気信号です。これらの関数は一般的であり、実装が簡単です。巻線の特殊な設計により、特定の特殊な機能の電気出力を生成することも可能ですが、これらの機能は特別な場合にのみ使用され、一般的ではありません。

エレクトロニクス産業の発展に伴い、電子部品の集積度が高まり、部品の価格は大幅に低下しました。さらに、信号処理技術の進歩により、ロータリートランスの信号処理回路はよりシンプルになり、信頼性が高まり、安価になりました。さらに、信号処理用のソフトウェア デコーディングの出現により、信号処理の問題がより柔軟かつ便利になりました。その結果、ロータリートランスの用途が拡大し、その利点がより十分に発揮されるようになりました。

**ロータリートランスの動作原理**

ロータリートランスの本質はトランスです。主要なパラメータは、定格電圧、定格周波数、変圧比など、変圧器と同様です。違いは、一次側と二次側が固定されているのではなく、相対的に動く点です。 2 つの間の相対角度が変化すると、出力側で振幅が変化する波形が得られます。ロータリートランスの設計は上記の原理に基づいています。つまり、出力信号の振幅は位置によって変化しますが、周波数は変化しません。実際のアプリケーションでは、2 セットの出力コイルが 90 度の位相差で設定され、SIN および COS の振幅が変化する 2 セットの信号が生成されます。

シングルチャンネル角度測定システムは、2 つの同一の正弦波および余弦回転変圧器で構成できます。 1 つのロータリー トランスは送信機として機能し、もう 1 つは制御トランスとして機能します。送信機は AC 電源によって励起されます。ロータリートランスの精度は 6' で、シングルチャンネルシステムの精度は 6' 以上です。システムの制御精度を向上させるために、デュアルチャネル角度測定システムを使用できます。

**ロータリートランスの種類**

ロータリートランスは一般に、巻線型モーターと同様の構造をしています。回転変圧器のさまざまなタイプまたは名前は、さまざまな分類基準に基づいて取得できます。

- 用途の違いに基づいて、コンピューティング ロータリー トランスとデータ送信ロータリー トランスに分類できます。

- 出力電圧とローター角度の関数関係に基づいて、正弦波ロータリートランス、リニアロータリートランス、比例ロータリートランスに分類できます。

- それらによって構築される角度計算または関連する変換および信号伝送システムにおける相対的な位置関係と具体的な役割に基づいて、ロータリートランス送信機、ロータリートランス差動送信機、ロータリートランストランスに分類できます。

さらに、ロータリートランスは接触型と非接触型（スリップリングブラシ構造の有無）に分けることができます。ローター回転角度制限に基づく制限角度タイプと無制限角度タイプ。ロータリートランスには、極対の数の違いに基づく単極対と多極対があります。

**ロータリートランスの構造**

**ブラシ付きロータリートランス:** ローター巻線はスリップリングとブラシを通して直接導出されます。構造が簡単で小型であることが特徴ですが、ブラシとスリップリングが機械的に摺接するため信頼性が低く、寿命が短いのが特徴です。現在、この構造形式のロータリートランスはほとんど使用されず、ブラシレスロータリートランスが中心となっています。

**ブラシレスロータリートランス:** ロータリートランス本体と追加トランスの 2 つの主要部分に分かれています。追加トランスの一次鉄心と二次鉄心とコイルは環状で、それぞれロータシャフトとハウジングに径方向に一定の隙間を持って固定されています。

ロータリートランス本体の回転子巻線は、追加トランスの一次コイルに接続されています。追加変圧器の一次コイルの電気信号、すなわち回転子巻線の電気信号は、電磁結合および追加変圧器の二次コイルを介して間接的に送出される。

この構造により、ブラシとスリップリングの接触不良による悪影響が回避され、ロータリートランスの信頼性と寿命が向上しますが、サイズ、重量、コストが増加します。現在、ブラシレス ロータリー トランスには 2 つの構造形式があります。 １つは環状トランス型ブラシレスロータリートランスと呼ばれるもので、もう１つはリラクタンスロータリートランスと呼ばれるものです。

**環状トランス型ロータリートランス:** この構造によりブラシレス、非接触を実現します。図の右側の部分は、信号変換用のブラシ付きロータリー トランスと同じステータおよびロータ巻線を備えた典型的なロータリー トランスのステータとロータです。左側の部分は環状トランスです。その 1 つの巻線はステーター上にあり、もう 1 つはローター上にあり、同心円状に配置されています。

ロータ上の環状トランス巻線は信号変換のためにロータ巻線に接続されており、その電気信号の入出力は環状トランスによって行われます。

**リラクタンス ロータリー トランス:** リラクタンス ロータリー トランスの励磁巻線と出力巻線は、同じセットの固定子スロットに配置され、固定されたままになります。ただし、励磁巻線と出力巻線の形状は異なります。二相巻線の出力信号は、角度に応じて正弦波状に変化し、電気角が 90°異なる電気信号である必要があります。

ローター磁極の形状は、エアギャップ磁界がほぼ正弦波になるように特別に設計されています。ローター形状の設計も必要な極数を満たす必要があります。ローターの形状が極対の数とエアギャップ磁場の形状を決定することがわかります。リラクタンスロータリートランスは一般に分割形で作られており、結合することはなく、分割形でユーザーに提供され、ユーザーが組み立てます。