旋转变压器的结构

旋转变压器是自动控制系统中的一种精密控制微电机。当在旋转变压器一次侧外施单相交流电压励磁时，其二次侧的输出电压将与转子转角严格保持某种函数关系。在控制系统中，它可以作为解算元件，用于坐标变换，三角运算，实现加、减、乘、除、乘方和开方等数学运算；在随动系统中，它可代替控制式自整角机，传输与机械角度有关的电信号；在数码变换装置中，它可以作为电感移相器来使用。

旋转变压器有多种分类方法。若按有无电刷和滑环的滑动接触来分，可分为接触式和无接触式两种。在无接触式中，还可再分为有限转角和无限转角两种。通常在无特别说明时，均指接触式旋转变压器。

若按电机的磁极对数多少来分，可分为单极对和多极对两种。通常在无特别说明时，均指单极对旋转变压器。在高精度双通道系统中则采用电气变速的双通道旋转变压器。

若按它的使用要求来分，可分为用于解算装置的旋转变压器和用于随动系统的旋转变压器。通常以此分类居多。

用于解算装置中的旋转变压器，它可分为以下四种基本形式。

1.正余弦旋转变压器，当它的一次侧外施单相交流电源励磁时，其二次侧的两个输出电压分别与转子转角呈正弦和余弦函数关系。

2.线性旋转变压器，它是在一定的工作转角范围内，其输出电压与转子转角（通常单位为弧度rad）呈线性函数关系的一种旋转变压器。

3.比例式旋转变压器，它除了在结构上增加了一个带有调整和锁紧转子位置的装置外，其他都与正余弦旋转变压器相同。在系统中作为调整电压的比例元件。

4.特殊函数旋转变压器，它是在一定转角范围内，输出电压与转子转角呈某一给定函数关系（如正割函数、倒数函数、圆函数及对数函数等）的一种变压器。它的工作原理和结构与正余弦旋转变压器基本相同。

旋转变压器的结构类似于普通绕线型感应电动机。为了获得良好的电气对称性，以提高旋转变压器的精度，它们都设计成两极隐极式的四绕组旋转变压器。如图9.5.1所示是正、余弦旋转变压器结构图。旋转变压器的定子、转子铁心都是采用高磁导率的铁镍软磁合金片或高硅钢片经冲制、绝缘，叠装而成。

图9.5.1　旋转变压器结构图

为使旋转变压器的导磁性能沿气隙圆周各处均匀一致，在定、转子铁心叠片时，采用每片错过一齿槽的旋转叠片法。在定子铁心的内圆周上和转子铁心的外圆周上都冲有均匀齿槽，里面各放置两套空间轴线互相垂直的绕组。其绕组通常采用高精度的正弦分布绕组。转子上的两套绕组分别通过滑环和电刷装置引出，与外电路接通。

我国现在生产的XZ、XX、XL系列的旋转变压器均为接触式结构，它们为封闭式，可以防止因机械撞击和环境恶劣所造成的接触不良而影响电机性能。

无接触式旋转变压器，有一种是将转子绕组引出线做成弹簧卷带状，这种转子只能在一定转角范围内转动，称为有限转角的无接触式旋转变压器；另一种是将两套绕组中的一套自行短接，而另一套通过环形变压器从定子边引出。这种无接触式旋转变压器的转子转角不受限制，因此，称其为无限转角的无接触式旋转变压器。无接触式旋转变压器，由于没有电刷和滑环间的滑动接触，所以工作时更为可靠。