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中國旋轉(zhuǎn)變壓器行業(yè)水平及特點
思瀚產(chǎn)業(yè)研究院 贏雙電機(jī)    2023-10-05

（1）旋轉(zhuǎn)變壓器的原理和技術(shù)特點

旋轉(zhuǎn)變壓器利用電磁感應(yīng)原理精準(zhǔn)測量旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)軸角位移和角速度，相比其他傳感器具有高精度、高穩(wěn)定性及高可靠性的特征。旋轉(zhuǎn)變壓器通常用作電驅(qū)動系統(tǒng)的位置傳感器，廣泛應(yīng)用于新能源汽車、工業(yè)伺服、工業(yè)機(jī)械、軌道交通及航空航天等領(lǐng)域。

（2）高性能旋轉(zhuǎn)變壓器的工業(yè)化生產(chǎn)需要跨越的技術(shù)障礙

旋轉(zhuǎn)變壓器雖已發(fā)展幾十年，但受限于電子元器件制造技術(shù)、解碼技術(shù)等信息技術(shù)水平發(fā)展，旋變以前主要在航空航天、軍工裝備、大型工業(yè)機(jī)械等領(lǐng)域進(jìn)行應(yīng)用。隨著電子元器件制造技術(shù)、解碼技術(shù)等技術(shù)水平持續(xù)進(jìn)步，旋變使用成本和制造成本大幅下降，又因其具有高精度、高穩(wěn)定及高可靠性等特征，在新能源汽車、工業(yè)伺服、工業(yè)機(jī)械等民用領(lǐng)域逐漸大規(guī)模應(yīng)用。

高性能旋變的工業(yè)化生產(chǎn)需平衡性能和成本因素，一方面，設(shè)計高性能產(chǎn)品時，需考慮規(guī)模化生產(chǎn)下各工藝的可實現(xiàn)性；另一方面，規(guī)?；a(chǎn)需在保證生產(chǎn)穩(wěn)定性的同時不斷優(yōu)化工序，提升生產(chǎn)效率，以降低成本，但同時需充分考慮工序優(yōu)化后對產(chǎn)品性能的影響，并不斷通過研發(fā)改進(jìn)以提升性能。

此外，隨著旋變下游應(yīng)用領(lǐng)域的拓展，對旋變的個性化需求不斷增加，市場對旋變生產(chǎn)企業(yè)的研發(fā)能力、工業(yè)化能力均提出較高要求。對于旋轉(zhuǎn)變壓器的工業(yè)化生產(chǎn)主要需克服以下幾類技術(shù)障礙：

① 旋變自動化生產(chǎn)的電氣誤差和齒諧波誤差降低技術(shù)

電氣誤差是旋變的核心性能指標(biāo)之一，以磁阻式旋變?yōu)槔抛枋叫凅w積相對較小，轉(zhuǎn)子在轉(zhuǎn)動時通過非接觸的勵磁線圈電壓電流產(chǎn)生勵磁磁場，轉(zhuǎn)子的凸極效應(yīng)會產(chǎn)生帶正弦軌跡的氣隙磁導(dǎo)率變化，氣隙磁場也呈正弦形分布，進(jìn)而在定子的信號繞組中隨著轉(zhuǎn)角的變化，感應(yīng)出正弦和余弦變化的電勢信號。

輸出信號的精確性和穩(wěn)定性，與定子的繞組分布方式、繞組匝數(shù)補(bǔ)償、導(dǎo)線在槽中排列分布形式及整齊度、定子轉(zhuǎn)子鐵芯尺寸精確度及轉(zhuǎn)子外表面的形狀和鐵芯材料的導(dǎo)磁性能等因素均有關(guān)。

此外，工業(yè)化自動繞線方式下，定子上的繞組在定子各個獨立齒槽中分別進(jìn)行繞制，而非在定子中連續(xù)均勻繞制，產(chǎn)生高次諧波，加之齒諧波的存在，造成輸出信號失真度變大，進(jìn)而影響輸出信號，降低精度，甚至影響傳感的可靠性。

如何降低旋變的電氣誤差以及減弱齒諧波干擾，對旋變生產(chǎn)商的電磁設(shè)計能力、結(jié)構(gòu)設(shè)計能力、經(jīng)驗參數(shù)積累和數(shù)據(jù)仿真能力及繞線工藝水平等均有較高的要求。

②旋變工業(yè)化生產(chǎn)中密封技術(shù)和一體化生產(chǎn)技術(shù)

旋轉(zhuǎn)變壓器的漆包線是表面涂覆了一層絕緣漆的銅線，因絕緣漆較薄，在安裝或使用過程常易發(fā)生的碰撞可能導(dǎo)致絕緣漆破裂、銅線受損，影響旋變使用；同時，隨著旋變應(yīng)用環(huán)境的增多，如潮濕、油浸等環(huán)境，對旋變的密封性能也提出了更高的要求，以保證產(chǎn)品長時間持續(xù)穩(wěn)定運行。

此外，隨著旋變應(yīng)用場景的增多，不同領(lǐng)域的需求對旋變提出更多的要求，產(chǎn)品的改進(jìn)易導(dǎo)致生產(chǎn)工序的增加或重復(fù)，因此也對企業(yè)持續(xù)提高生產(chǎn)效率并保證產(chǎn)品一致性的能力提出更高的要求。

如為解決傳統(tǒng)旋變的引出線裸露在外無法固定問題，行業(yè)內(nèi)規(guī)模較大的企業(yè)多選用焊接引出、接線柱引出等形式處理以增加產(chǎn)品使用的便捷性，但此舉需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計并且調(diào)整現(xiàn)有的裁線、焊接和引線等工序，同時，采用焊接或接線柱后，焊點的規(guī)則程度、焊點尺寸微小差異、均勻與否、是否存在氣孔等細(xì)節(jié)因素均會影響產(chǎn)品的一致性，甚至精度和穩(wěn)定性。

在傳統(tǒng)旋變生產(chǎn)過程中，各工序之間完全獨立進(jìn)行，工序間需人工進(jìn)行銜接。在多規(guī)格、規(guī)?；纳a(chǎn)需求下，生產(chǎn)商如果能夠在保證工序產(chǎn)品質(zhì)量的同時，對生產(chǎn)裝備、生產(chǎn)工藝進(jìn)行升級改進(jìn)，做機(jī)器換人、數(shù)字化、自動化以及加工中質(zhì)量監(jiān)測，實現(xiàn)多工序一體化生產(chǎn)，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率以及產(chǎn)品性能，提高產(chǎn)品競爭力。

③旋變規(guī)?；a(chǎn)中產(chǎn)品性能高一致性的工藝技術(shù)

旋變工業(yè)化生產(chǎn)后主要應(yīng)用于新能源汽車領(lǐng)域。車規(guī)級旋轉(zhuǎn)變壓器對產(chǎn)品一致性要求極高，一旦產(chǎn)品一致性出現(xiàn)大問題，就可能導(dǎo)致車輛大規(guī)模召回等情形出現(xiàn)。因此，旋變規(guī)模化生產(chǎn)對產(chǎn)品性能的一致性提出了較高要求。

旋轉(zhuǎn)變壓器的工業(yè)化生產(chǎn)過程中，涉及到繞線、焊接、繞組處理等十余道工序，保證產(chǎn)品性能的一致性，以及各批次產(chǎn)品的性能標(biāo)準(zhǔn)化，對于生產(chǎn)工藝的把控要求極高。因此，旋變工業(yè)化生產(chǎn)工藝的壁壘極高，需具備嚴(yán)謹(jǐn)、精細(xì)化的技術(shù)、質(zhì)量和工藝管理體系以及長期、穩(wěn)定、可靠的量產(chǎn)項目運行經(jīng)驗。高一致性技術(shù)是旋變工業(yè)化生產(chǎn)中需要克服的主要技術(shù)障礙之一。