旋轉(zhuǎn)變壓器常用于電動汽車中所用的位置、速度傳感器。例如,驅(qū)動用電動機和發(fā)電機的位置傳感器、電動助力方向盤電機的位置傳感器、燃氣閥角度測量等,都采用了旋轉(zhuǎn)變壓器。但旋轉(zhuǎn)變壓器形式多樣,而磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器因其工藝性好、相對位移大、可靠性高、低成本而被廣泛應用于電動汽車。
磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器:一相勵磁繞組和兩相輸出繞組固定在定子槽內(nèi),轉(zhuǎn)子磁極形狀特殊設計,使得氣隙于正弦形狀,轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時,由氣隙的變化使得兩相輸出繞組信號成正余弦關系。看完之后,是不是一臉懵圈。
下面將先溫習最基本的理論“電生磁”、“磁生電”,再介紹磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器的基本工作原理。
1. 磁和電的基本關系
1).安培定則(“電生磁”) :螺旋管載有電流,產(chǎn)生磁場。
圖1.
2).法拉第電磁感應定律(“磁生電”):磁通量的變化產(chǎn)生感應電動勢。
圖2.
2. 磁阻效應
“金屬或半導體的載流子在磁場中運動時,由于受到電磁場的變化產(chǎn)生的洛倫茲力作用,產(chǎn)生了磁阻效應”??赐曛?,又有點懵圈。
為了更好地理解,我們做個試驗,如圖3所示,U型硅鋼片1繞上螺旋線,并在U型開口處方一塊小硅鋼片2,當螺旋線通上電流,則硅鋼2和硅鋼片1吸合在一起,如圖4所示,這就磁阻效應的結(jié)果。
磁力線(即磁感應線)總是走磁阻最?。ù艑首畲螅┑穆窂角疫x擇路徑最小的回路。由于空氣的磁阻比硅鋼的磁阻大,磁力線會優(yōu)先走在硅鋼片內(nèi)部,如圖3所示,由于磁力線總是選擇最小回路路徑,硅鋼片2處的磁力線會要求拉直,硅鋼片1和硅鋼片2就好比在磁力線拉力作用下吸合在一起,如圖4所示。
圖3
圖4
3.變壓器
變壓器有兩組螺旋線圈。初級螺旋線圈1和次級螺旋線圈2,如圖5。當初級螺旋線圈1通上交流電V1時,根據(jù)安培定則,初級螺旋線圈1產(chǎn)生磁感應,磁感應線經(jīng)鐵芯,穿過次級線圈2,根據(jù)法拉第電磁感應定律,次級螺旋線圈2則產(chǎn)生感應電動勢V2。兩組螺旋線圈匝數(shù)比等于電壓比。
圖5.
圖6.
4.磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器
磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器工作原理示意圖,直接上圖,如圖7所示。
速度傳感器“磁阻式旋轉(zhuǎn)變壓器”采用一相勵磁繞組和兩相輸出繞組固定在定子槽內(nèi),轉(zhuǎn)子磁極形狀特殊設計,使得氣隙于正弦形狀,轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)時,由氣隙的變化使得兩相輸出繞組信號成正余弦關系,如圖8所示。
圖8:旋變速度傳感器原理圖
圖9.旋變速度傳感器計算公式
圖10.速度傳感器旋便信號輸出波形
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