回転可変差動トランス

回転可変差動変圧器( RVDT ) は、角度変位の測定に使用される電気変圧器の一種です。変圧器には、外力によって回転できるローターがあります。変圧器は、ローター シャフトの角度変位に比例した交流 (AC) 電圧を出力する電気機械変換器として機能します。

動作中、RVDT を通電するために、交流 (AC) 電圧が変圧器の一次側に印加されます。一定の AC 電圧で通電すると、特定の RVDT の伝達関数 (出力電圧対シャフト角度変位) は、指定された角度変位範囲にわたって線形 (指定された許容値内) になります。

RVDT は非接触の電磁結合を採用しており、過酷な動作条件下でも長寿命で、信頼性の高い、高解像度の繰り返し位置検出を実現します。ほとんどの RVDT は、巻線、ラミネート ステータと突出2 極ローターで構成されています。4 つのスロットを含むステータには、一次巻線と 2 つの二次巻線の両方が含まれており、場合によっては相互に接続されることもあります。RVDT には、頑丈、比較的低コスト、小型、温度、一次電圧、周波数の変動に対する感度が低いなどの利点があります。

二次巻線の2つの誘導電圧と、は、ローターの機械角度θに応じて直線的に変化します。 ${\displaystyle V_{1}}$${\displaystyle V_{2}}$

${\displaystyle \theta \ =G\cdot \ \left({\frac {V_{1}-V_{2}}{V_{1}+V_{2}}}\right)}$

ここで、ゲインまたは感度です。2 番目の電圧は次のように決定されます。 ${\displaystyle G}$

${\displaystyle V_{2}=V_{1}\pm \ G\cdot \ \theta \ }$

差は比例した電圧を与えます: ${\displaystyle V_{1}-V_{2}}$

${\displaystyle \Delta \ V=2\cdot \ G\cdot \ \theta \ }$

そして電圧の合計は定数です。

${\displaystyle C=\sum \ V=2\cdot \ V_{0}}$

したがって、RVDT によって出力される角度情報は、入力電圧、周波数、温度に依存しません。

上記の数式を理論的な形で表すと、RVDT の動作は以下のように説明できます。

RVDT の基本的な構造と動作は、ハウジング内のステータ アセンブリ内で支えられた鉄心ベアリングを回転させることによって行われます。ハウジングは不動態化されたステンレス鋼です。ステータは、一次励起コイルと 2 つの二次出力コイルで構成されています。

固定交流励磁が、二次コイルに電磁的に結合された一次ステータ コイルに適用されます。この結合は、入力シャフトの角度に比例します。出力ペアは、1 つのコイルが励磁コイルと同位相で、2 つ目のコイルが励磁コイルと 180° 位相がずれるように構成されています。

ローターが、同相コイルと逆相コイルの両方に利用可能な磁束を均等に向ける位置にある場合、出力電圧はキャンセルされ、ゼロ値の信号になります。これは、電気ゼロ位置または EZ と呼ばれます。ローター シャフトが EZ からずれている場合、結果として生じる出力信号は、回転方向に比例した大きさと位相関係を持ちます。

RVDT は本質的に変圧器のように動作するため、励起電圧が変化すると、出力 (変換比) に正比例した変化が生じます。ただし、出力電圧と励起電圧の比率は一定のままです。ほとんどの RVDT 信号調整システムは、信号を変換比 (TR) の関数として測定するため、励起電圧が 7.5% を超えてドリフトしても、通常はセンサーの精度には影響がなく、厳密な電圧調整は必要ありません。精度を維持するには、励起周波数を ±1% 以内に制御する必要があります。

RVDT は理論上は ±45° の範囲で動作できますが、 ±35° を超えると精度が急速に低下します。したがって、動作限界は主に ±30° 以内ですが、最大 ±40° のものもあります。タイプによっては最大 ±60° まで動作できます。

RVDTは、1 つにプライマリ、もう 1 つにセカンダリを含む 2 つのラミネーションで設計することもできます。これらのタイプは、より大きな回転で動作できます。

同様の変圧器は回転可変変圧器と呼ばれ、1 つの二次巻線のみで構成され、1 つの電圧のみを生成します。

${\displaystyle V=G\cdot \ \theta \ }$

• LVDT、RVDT の直線運動版
• ロータリーエンコーダ
• レゾルバは、360°の範囲で動作する角度センサーです。
• シンクロ、リゾルバの3相変種