Een roterende transformator (Resolver Sensors ) is een inductieve micromachine waarvan de uitgangsspanning een specifieke functionele relatie onderhoudt met de hoekpositie van de rotor. Het is een verplaatsingssensor die hoekverplaatsing omzet in elektrische signalen en dient als een oplosserelement dat in staat is tot coördinaattransformatie en functieberekening.
Het bestaat uit een stator en een rotor. De statorwikkeling fungeert als de primaire zijde van de transformator en ontvangt excitatiespanning, terwijl de rotorwikkeling fungeert als de secundaire zijde en geïnduceerde spanning verkrijgt via elektromagnetische koppeling. De term 'roterende transformator' wordt momenteel professioneel gebruikt in China en wordt afgekort als 'roterende transformator'. Sommigen noemen het een 'resolver' of 'decomposer'.
Roterende transformatoren worden gebruikt in bewegingsservobesturingssystemen voor hoekpositiedetectie en -meting. Vroege roterende transformatoren werden gebruikt in computer- en oplossingsapparaten als hoofdcomponent van analoge computers. Hun output is een elektrisch signaal dat varieert met de hoekpositie van de rotor in een bepaalde functie, meestal sinusoïdaal, cosinus of lineair. Deze functies zijn gebruikelijk en eenvoudig te implementeren. Met een gespecialiseerd ontwerp van de wikkelingen is het ook mogelijk om elektrische uitgangen van bepaalde speciale functies te produceren, maar deze functies worden alleen bij speciale gelegenheden gebruikt en zijn niet algemeen.
Met de ontwikkeling van de elektronica-industrie is de integratie van elektronische componenten toegenomen en zijn de prijzen van componenten aanzienlijk gedaald. Bovendien hebben ontwikkelingen in de signaalverwerkingstechnologie de signaalverwerkingscircuits van roterende transformatoren eenvoudiger, betrouwbaarder en goedkoper gemaakt. Bovendien heeft de opkomst van softwaredecodering voor signaalverwerking de kwestie van signaalverwerking flexibeler en gemakkelijker gemaakt. Als gevolg hiervan is de toepassing van roterende transformatoren uitgebreid en zijn hun voordelen vollediger gerealiseerd.
**Werkprincipe van de roterende transformator**
De essentie van een roterende transformator is een transformator. De belangrijkste parameters zijn vergelijkbaar met die van transformatoren, zoals nominale spanning, nominale frequentie en transformatieverhouding. Het verschil is dat de primaire zijde en de secundaire zijde niet vast zijn, maar relatieve beweging hebben. Naarmate de relatieve hoek tussen de twee verandert, kan aan de uitgangszijde een golfvorm met variërende amplitude worden verkregen. Het ontwerp van de roterende transformator is gebaseerd op het bovenstaande principe: de amplitude van het uitgangssignaal varieert met de positie, maar de frequentie blijft ongewijzigd. In praktische toepassingen worden twee sets uitgangsspoelen ingesteld, met een faseverschil van 90 graden, wat resulteert in twee sets signalen met SIN- en COS-amplitudevariaties.
Een eenkanaals hoekmeetsysteem kan bestaan uit twee identieke sinusoïdale en cosinus-draaitransformatoren. Eén roterende transformator fungeert als zender en de andere als stuurtransformator. De zender wordt bekrachtigd door een wisselstroombron. De nauwkeurigheid van de roterende transformator is 6' en de nauwkeurigheid van het eenkanaalssysteem is niet minder dan 6'. Om de regelnauwkeurigheid van het systeem te verbeteren, kan een tweekanaals hoekmeetsysteem worden gebruikt.
**Soorten roterende transformatoren**
Roterende transformatoren hebben over het algemeen een structuur die lijkt op een motor met gewikkelde rotor. Er kunnen verschillende typen of namen van roterende transformatoren worden verkregen op basis van verschillende classificatiecriteria.
- Op basis van het verschil in gebruik kunnen ze worden onderverdeeld in roterende transformatoren voor gegevensoverdracht en roterende transformatoren voor gegevensoverdracht.
- Op basis van de functierelatie tussen uitgangsspanning en rotorhoek kunnen ze worden onderverdeeld in sinusoïdale roterende transformatoren, lineaire roterende transformatoren en proportionele roterende transformatoren.
- Gebaseerd op de relatieve positierelatie en specifieke rollen in de hoekberekening of gerelateerde conversie- en signaaloverdrachtsystemen die door hen zijn gebouwd, kunnen ze worden onderverdeeld in roterende transformatorzenders, roterende transformatordifferentieelzenders en roterende transformatortransformatoren.
Bovendien kunnen roterende transformatoren worden onderverdeeld in contact- en contactloze typen (met of zonder sleepringborstelstructuren); beperkte hoek en onbeperkte hoektypen gebaseerd op rotorrotatiehoeklimieten; en roterende transformatoren met enkelpolig paar en meerpolig paar, gebaseerd op het verschil in het aantal poolparen.
**Structuur van de roterende transformator**
**Geborstelde roterende transformator:** De rotorwikkeling wordt rechtstreeks naar buiten geleid via sleepringen en borstels. Het wordt gekenmerkt door een eenvoudige structuur en kleine afmetingen, maar de betrouwbaarheid is slecht en de levensduur is kort vanwege het mechanische glijcontact tussen de borstels en de sleepringen. Momenteel wordt deze structurele vorm van roterende transformatoren zelden gebruikt en ligt de nadruk op borstelloze roterende transformatoren.
**Borstelloze roterende transformator:** Het is verdeeld in twee hoofdonderdelen, namelijk het roterende transformatorlichaam en de extra transformator. De primaire en secundaire ijzeren kernen en spoelen van de extra transformator zijn ringvormig en respectievelijk bevestigd op de rotoras en behuizing, met een bepaalde radiale opening.
De rotorwikkeling van het roterende transformatorlichaam is verbonden met de primaire spoel van de extra transformator. Het elektrische signaal in de primaire spoel van de extra transformator, dat wil zeggen het elektrische signaal in de rotorwikkeling, wordt indirect via de elektromagnetische koppeling en de secundaire spoel van de extra transformator uitgezonden.
Deze structuur vermijdt de nadelige effecten die worden veroorzaakt door slecht contact tussen de borstels en sleepringen, waardoor de betrouwbaarheid en levensduur van de roterende transformator wordt verbeterd, maar de afmetingen, het gewicht en de kosten ervan worden verhoogd. Momenteel hebben borstelloze roterende transformatoren twee structurele vormen. De ene wordt de borstelloze roterende transformator van het ringvormige transformatortype genoemd, en de andere wordt de roterende transformator met tegenzin genoemd.
**Ringvormige transformatortype roterende transformator:** Deze structuur zorgt voor een borstelloze, contactloze verbinding. Het rechterdeel in de figuur is een typische stator en rotor van een roterende transformator, met dezelfde stator- en rotorwikkelingen als een geborstelde roterende transformator voor signaalconversie. Het linkerdeel is de ringvormige transformator. De ene wikkeling bevindt zich op de stator en de andere bevindt zich op de rotor, concentrisch geplaatst.
De ringvormige transformatorwikkeling op de rotor is verbonden met de rotorwikkeling voor signaalconversie, en de invoer en uitvoer van het elektrische signaal worden voltooid door de ringvormige transformator.
**Reluctantie-roterende transformator:** De bekrachtigingswikkeling en uitgangswikkeling van de reluctantie-roterende transformator worden in dezelfde set statorsleuven geplaatst en blijven vast. De vormen van de bekrachtigingswikkeling en de uitgangswikkeling zijn echter verschillend. Het uitgangssignaal van de tweefasige wikkeling moet nog steeds een elektrisch signaal zijn dat sinusoïdaal varieert met de hoek en een elektrisch hoekverschil van 90° heeft.
De vorm van de magnetische pool van de rotor is speciaal ontworpen om het magnetische veld van de luchtspleet ongeveer sinusvormig te maken. Ook het ontwerp van de rotorvorm moet voldoen aan het vereiste aantal polen. Het is duidelijk dat de vorm van de rotor het aantal poolparen en de vorm van het magnetische veld van de luchtspleet bepaalt. Reluctantie-roterende transformatoren worden over het algemeen in gesplitste vorm gemaakt en niet met elkaar gecombineerd, maar in gesplitste vorm aan de gebruiker geleverd, door de gebruiker geassembleerd.
