浅析阻式旋转变压器的基本工作原理

旋转变压器常用于电动汽车中所用的位置、速度传感器。例如，驱动用电动机和发电机的位置传感器、电动助力方向盘电机的位置传感器、燃气阀角度测量等，都采用了旋转变压器。但旋转变压器形式多样，而磁阻式旋转变压器因其工艺性好、相对位移大、可靠性高、低成本而被广泛应用于电动汽车。

磁阻式旋转变压器：一相励磁绕组和两相输出绕组固定在定子槽内，转子磁极形状特殊设计，使得气隙于正弦形状，转子在旋转时，由气隙的变化使得两相输出绕组信号成正余弦关系。看完之后，是不是一脸懵圈。

下面将先温习最基本的理论“电生磁”、“磁生电”，再介绍磁阻式旋转变压器的基本工作原理。

1. 磁和电的基本关系

1).安培定则(“电生磁”) :螺旋管载有电流，产生磁场。

图1.

2).法拉第电磁感应定律（“磁生电”）：磁通量的变化产生感应电动势。

图2.

2. 磁阻效应

“金属或半导体的载流子在磁场中运动时，由于受到电磁场的变化产生的洛伦兹力作用，产生了磁阻效应”。看完之后，又有点懵圈。

为了更好地理解，我们做个试验，如图3所示，U型硅钢片1绕上螺旋线，并在U型开口处方一块小硅钢片2，当螺旋线通上电流，则硅钢2和硅钢片1吸合在一起，如图4所示，这就磁阻效应的结果。

磁力线（即磁感应线）总是走磁阻最小（磁导率最大）的路径且选择路径最小的回路。由于空气的磁阻比硅钢的磁阻大，磁力线会优先走在硅钢片内部，如图3所示，由于磁力线总是选择最小回路路径，硅钢片2处的磁力线会要求拉直，硅钢片1和硅钢片2就好比在磁力线拉力作用下吸合在一起，如图4所示。

图3

图4

3.变压器

变压器有两组螺旋线圈。初级螺旋线圈1和次级螺旋线圈2，如图5。当初级螺旋线圈1通上交流电V1时，根据安培定则，初级螺旋线圈1产生磁感应，磁感应线经铁芯，穿过次级线圈2，根据法拉第电磁感应定律，次级螺旋线圈2则产生感应电动势V2。两组螺旋线圈匝数比等于电压比。

图5.

图6.

4.磁阻式旋转变压器

磁阻式旋转变压器工作原理示意图，直接上图，如图7所示。

速度传感器“磁阻式旋转变压器”采用一相励磁绕组和两相输出绕组固定在定子槽内，转子磁极形状特殊设计，使得气隙于正弦形状，转子在旋转时，由气隙的变化使得两相输出绕组信号成正余弦关系，如图8所示。

图8：旋变速度传感器原理图

图9.旋变速度传感器计算公式

图10.速度传感器旋便信号输出波形