中国旋转变压器行业水平及特点
思瀚产业研究院 赢双电机    2023-10-05

（1）旋转变压器的原理和技术特点

旋转变压器利用电磁感应原理精准测量旋转机械的转轴角位移和角速度，相比其他传感器具有高精度、高稳定性及高可靠性的特征。旋转变压器通常用作电驱动系统的位置传感器，广泛应用于新能源汽车、工业伺服、工业机械、轨道交通及航空航天等领域。

（2）高性能旋转变压器的工业化生产需要跨越的技术障碍

旋转变压器虽已发展几十年，但受限于电子元器件制造技术、解码技术等信息技术水平发展，旋变以前主要在航空航天、军工装备、大型工业机械等领域进行应用。随着电子元器件制造技术、解码技术等技术水平持续进步，旋变使用成本和制造成本大幅下降，又因其具有高精度、高稳定及高可靠性等特征，在新能源汽车、工业伺服、工业机械等民用领域逐渐大规模应用。

高性能旋变的工业化生产需平衡性能和成本因素，一方面，设计高性能产品时，需考虑规模化生产下各工艺的可实现性；另一方面，规模化生产需在保证生产稳定性的同时不断优化工序，提升生产效率，以降低成本，但同时需充分考虑工序优化后对产品性能的影响，并不断通过研发改进以提升性能。

此外，随着旋变下游应用领域的拓展，对旋变的个性化需求不断增加，市场对旋变生产企业的研发能力、工业化能力均提出较高要求。对于旋转变压器的工业化生产主要需克服以下几类技术障碍：

① 旋变自动化生产的电气误差和齿谐波误差降低技术

电气误差是旋变的核心性能指标之一，以磁阻式旋变为例，磁阻式旋变体积相对较小，转子在转动时通过非接触的励磁线圈电压电流产生励磁磁场，转子的凸极效应会产生带正弦轨迹的气隙磁导率变化，气隙磁场也呈正弦形分布，进而在定子的信号绕组中随着转角的变化，感应出正弦和余弦变化的电势信号。

输出信号的精确性和稳定性，与定子的绕组分布方式、绕组匝数补偿、导线在槽中排列分布形式及整齐度、定子转子铁芯尺寸精确度及转子外表面的形状和铁芯材料的导磁性能等因素均有关。

此外，工业化自动绕线方式下，定子上的绕组在定子各个独立齿槽中分别进行绕制，而非在定子中连续均匀绕制，产生高次谐波，加之齿谐波的存在，造成输出信号失真度变大，进而影响输出信号，降低精度，甚至影响传感的可靠性。

如何降低旋变的电气误差以及减弱齿谐波干扰，对旋变生产商的电磁设计能力、结构设计能力、经验参数积累和数据仿真能力及绕线工艺水平等均有较高的要求。

②旋变工业化生产中密封技术和一体化生产技术

旋转变压器的漆包线是表面涂覆了一层绝缘漆的铜线，因绝缘漆较薄，在安装或使用过程常易发生的碰撞可能导致绝缘漆破裂、铜线受损，影响旋变使用；同时，随着旋变应用环境的增多，如潮湿、油浸等环境，对旋变的密封性能也提出了更高的要求，以保证产品长时间持续稳定运行。

此外，随着旋变应用场景的增多，不同领域的需求对旋变提出更多的要求，产品的改进易导致生产工序的增加或重复，因此也对企业持续提高生产效率并保证产品一致性的能力提出更高的要求。

如为解决传统旋变的引出线裸露在外无法固定问题，行业内规模较大的企业多选用焊接引出、接线柱引出等形式处理以增加产品使用的便捷性，但此举需要进行结构优化设计并且调整现有的裁线、焊接和引线等工序，同时，采用焊接或接线柱后，焊点的规则程度、焊点尺寸微小差异、均匀与否、是否存在气孔等细节因素均会影响产品的一致性，甚至精度和稳定性。

在传统旋变生产过程中，各工序之间完全独立进行，工序间需人工进行衔接。在多规格、规模化的生产需求下，生产商如果能够在保证工序产品质量的同时，对生产装备、生产工艺进行升级改进，做机器换人、数字化、自动化以及加工中质量监测，实现多工序一体化生产，进一步提高生产效率以及产品性能，提高产品竞争力。

③旋变规模化生产中产品性能高一致性的工艺技术

旋变工业化生产后主要应用于新能源汽车领域。车规级旋转变压器对产品一致性要求极高，一旦产品一致性出现大问题，就可能导致车辆大规模召回等情形出现。因此，旋变规模化生产对产品性能的一致性提出了较高要求。

旋转变压器的工业化生产过程中，涉及到绕线、焊接、绕组处理等十余道工序，保证产品性能的一致性，以及各批次产品的性能标准化，对于生产工艺的把控要求极高。因此，旋变工业化生产工艺的壁垒极高，需具备严谨、精细化的技术、质量和工艺管理体系以及长期、稳定、可靠的量产项目运行经验。高一致性技术是旋变工业化生产中需要克服的主要技术障碍之一。