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旋转变压器在电动汽车的应用

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  • 发布时间:2017/11/1 16:44:31
  • 作者:ly_yinhe

  旋转变压器(Resolver)是一种电磁式传感器,又称旋转变压器或同步分解器:它是一种测量角度用的小型交流电动机,也可用作电动汽车电机设备,用来测量旋转物体的转轴角位移和角速度,由定子和转子组成。其中自身的定子绕组作为变压器的一次侧R1一R2接受励磁电压,励磁频率通常为1、3、4、4.5、5、l0kHz等。

旋转变压器组成示意图

旋转变压器组成示意图

旋转变压器工作原理

  下图是旋转变压器的原理示意图,其中的虚线部分是转子绕组作为变压器的二次侧,通过电磁耦合得到感应电压。

旋转变压器原理示意图

图示:旋转变压器原理示意图

  旋转变压器的工作原理和普通变压器基本相似,区别在于普通变压器的一次侧、二次侧绕组是相对固定的,所以输出电压和输入电压之比是常数,而旋转变压器的一次侧、二次侧绕组随转子的角位移发生相对位置的改变,因而其输出感应电压的大小随转子角位移而发生变化,输出绕组(Sl-S3,S2-S4)的电压幅值与转子转角成正弦、余弦函数关系,或保持某一比例关系,或在一定转角范围内与转角呈线性关系。旋转变压器在同步随动系统及数字随动系统中可用于传递转角或电信号;在解算装置中可作为函数的解算之用,故也称为解算器。

旋转变压器在电动汽车的应用种类

  在实物中,其中定子绕组作为变压器的一次侧,接受励磁电压,励磁频率通常用400、3000Hz和及5000Hz等。转子绕组作为变压器的二次侧,通过电磁耦合得到感应电压。

  另外,为了测量电动机绕组的电动势,电动机轴的端部一般可以设置两类传感器,一种是绕线式旋转变压器,一种是磁阻式旋转变压器。绕线式旋转变压器应用于永磁同步电动汽车电机上,磁阻式旋转变压器多应用于异步电动机。

  实际的旋转变压器按输出电压与转子转角间的函数关系,主要分以下三大类旋转变压器。

  01) 正一余弦旋转变压器,其输出电压与转子转角的函数关系呈正弦或余弦函数关系。

  02) 线性旋转变压器,其输出电压与转子转角成线性函数关系。线性旋转变压器按转子结构又分成隐极式和凸极式两种。

  03) 比例式旋转变压器,其输出电压与转角成比例关系。

  旋转变压器与光电编码器相比有几个优点:

  01) 无可比拟的可靠性,非常好的抗恶劣环境条件的能力。

  02) 可以运行在更高的转速下。在输出12bit的信号下,允许电动机的转速可达60 000r/m。而光电编码器,由于光电器件的频率响应一般在200kHz以下,在12bit时,速度只能达到3000r/m。

  03) 方便的绝对值信号数据输出。

旋转变压器在电动汽车的应用作用

  旋转变压器主要有以下两个作用:①速度传感作用;②位置传感作用,调整电动机的标准零位并随时感知电动机转子位置。

  在交流异步电动汽车电机中,传感器主要起速度传感作用;而在永磁电动机和磁阻电动机中,传感器一般既起速度传感作用,也起位置传感作用。

  由于霍尔磁钢属于磁性元件,其温度性能不是很好,抗振性也不好,在高温和振动情况下容易去磁,并且如果磁体振裂时产生碎片,会造成信号错误等其他故障。所以不建议采用霍尔式旋转变压器来作为车辆上测速和测量转子位置的传感器,这与小型电动车辆使用霍尔式传感器不同。