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【原创分享】新能源汽车旋变器介绍

郭嘉

2021-9-6 10:47:34

4257 新能源汽车旋变器

上图是新能源旋变器的转子和定子示意图，极对数是4、励磁电压有效值是7V、励磁频率10KHz、输出电压有效值2+-10%、相位移15°、变比等于输出电压有效值/励磁电压有效值，即2V/7V=0.285.

R1和R2励磁的输入信号，S1和S3是COS输出，S2和S4是sin输出。测试波形如下：

励磁输入：Ve=E*sin(ω*t)
正玄输出：V1=K* E*sin(ω*t)*sinθ
余玄输出：V2=K* E*sin(ω*t)*cosθ
其中，θ为旋变转子角度；ω为励磁载波频率；E为励磁输入峰值电压；K为转换比例。

一、导磁材料的选择
导磁材料是旋转变压器铁芯的制作原料，将直接影响其性能，因此需要先择拥有良好导磁、电气性能材料。于是，可以选择铁镍软磁合金或者硅钢材料，这两款材料的导磁率和饱和磁通密度都比较高，而且磁性均匀、损耗小。磁阻式旋转变压器及其解码电路的研究与设计旋转变压器铁芯的理想材料。但是，为了提高精度和降低剩余电压，铁芯的磁通密度又不能太高，所以最大磁通密度处于10000～12000（高斯）这个范围的硅钢就比较适合用来制作旋转变压器的铁芯。

二、尺寸的设计要求
旋转变压器的尺寸设计必须要合理，以适应应用场合的安装，这个设计主要涉及到定、转子的内外直径、气隙大小和铁芯长度等。其中，定子的外径受到应用场合的限制;转子的外径受到定子的内径限制。为了保证得到较小的输出阻抗和相位移，适当的变压比和铁芯与气隙的磁通密度之比，以及较大的电势差系数，需要严格制定好定子内径的大小。另外，在确定好定子内径的大小后，为了选择转子外径的尺寸，就必须先设计好气隙的大小。若增大定转子之间的气隙，可以提高旋转变压器的精度，但是也会导致相位移和损耗的增大、变压比和利用率的降低。因此，在保证旋转变压器性能的情况下，可以尽可能地增大气隙。

三、绕组的设计要求
磁阻式旋转变压器的绕组全部都绕制在定子上，可以采用多相励磁绕组和多相输出绕组，各相绕组之间要相互对称，以保证输出数据的精度。本文所研制的新型磁阻式旋转变压器采用的是一相励磁绕组和四相输出绕组的布局，其中四相输出绕组在 360°的范围内均匀分布，即四相输出绕组两两之间成 45°。

四、解码电路的设计要求
解码电路主要负责对从输出绕组输出的信号进行相应的解码处理，以达到某种标准并输送出去，该解码电路的设计分为硬件和软件两个部分。不管是硬件还是软件，都要求稳定、可靠，并且在满足相应性能的基础上，尽可能地控制硬件的体积和生产成本。