伺服电机的工作原理.docx
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伺服电机的工作原理
伺服电机部的转子是永磁铁，驱动器控制的U/W三相电形成电磁场，转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较，调整转子转动的角度。
伺服电机的精度决定于编码器的精度（线数）。
什么是伺服电机？
有几种类型？
工作特点是什么？
答：
伺服电动机又称执行电动机，在自动控制系统中，用作执行元件，把所收到的电信号转换成电动机轴上的角位移或角速度输出。
分为直流和交流伺服电动机两大类，其主要特点是，当信号电压为零时无自转现象，转速随着转矩的增加而匀速下降.。
请问交流伺服电机和无刷直流伺服电机在功能上有什么区别？
答：
交流伺服要好一些，因为是正弦波控制滚珠丝杆，转矩脉动小。
直流伺服是梯形波。
但直流伺服比较简单，便宜。
永磁交流伺服电动机20世纪80年代以来，随着集成电路、电力电子技术和交流可变速驱动技术的发展，永磁交流伺服驱动技术有了突出的发展，各国著名电气厂商相继推出各自的交流伺服电动机和伺服驱动器系列产品并不断完善和更新。
交流伺服系统已成为当代高性能伺服系统的主要发展方向，使原来的直流伺服面临被淘汰的危机。
90年代以后，世界各国已经商品化了的交流伺服系统是采用全数字控制的正弦波电动机伺服驱动。
交流伺服驱动装置在传动领域的发展日新月异。
永磁交流伺服电动机同直流伺服电动机比较，主要优点有：
⑴无电刷和换向器，因此工作可靠，对维护和保养要求低。
⑵定子绕组散热比较方便。
⑶惯量小，易于提高系统的快速性波纹管联轴器。
⑷适应于高速大力矩工作状态。
⑸同功率下有较小的体积和重量。
伺服和步进电机
伺服主要靠脉冲来定位，基本上可以这样理解，伺服电机接收到1个脉冲，就会旋转1个脉冲对应的角度，从而实现位移，因为，伺服电机本身具备发出脉冲的功能，所以伺服电机每旋转一个角度，都会发出对应数量的脉冲，这样，和伺服电机接受的脉冲形成了呼应，或者叫闭环，如此一来，系统就会知道发了多少脉冲给伺服电机，同时又收了多少脉冲回来，这样，就能够很精确的控制电机的转动，从而实现精确的定位，可以达到0.001mm。
步进电机是一种离散运动的装置，它和现代数字控制技术有着本质的联系。
在目前国的数字控制系统中，步进电机的应用十分广泛。
随着全数字式交流伺服系统的出现，交流伺服电机也越来越多地应用于数字控制系统中。
为了适应数字控制的发展趋势，运动控制系统多采用步进电机或全数字式交流伺服电机作为执行电动机。
虽然两者在控制方式上相似（脉冲串和方向信号）弹性联轴器，但在使用性能和应用场合上存在着较大的差异。
现就二者的使用性能作一比较。
一、控制精度不同
两相混合式步进电机步距角一般为3.6°、1.8°，五相混合式步进电机步距角一般为0.72°、0.36°。
也有一些高性能的步进电机步距角更小。
如四通公司生产的一种用于慢走丝机床的步进电机，其步距角为0.09°；德国百格拉公司（BERGERLAHR）生产的三相混合式步进电机其步距角可通过拨码开关设置为1.8°、0.9°、0.72°、0.36°、0.18°、0.09°、0.072°、0.036°，兼容了两相和五相混合式步进电机的步距角。
交流伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。
以松下全数字式交流伺服电机为例，对于带标准2500线编码器的电机而言，由于驱动器部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360°/10000=0.036°。
对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收217=131072个脉冲电机转一圈，即其脉冲当量为360°/131072=9.89秒。
是步距角为1.8°的步进电机的脉冲当量的1/655。
二、低频特性不同
步进电机在低速时易出现低频振动现象。
振动频率与负载情况和驱动器性能有关，一般认为振动频率为电机空载起跳频率的一半。
这种由步进电机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。
当步进电机工作在低速时，一般应采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等。
交流伺服电机运转非常平稳膜片联轴器，即使在低速时也不会出现振动现象。
交流伺服系统具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且系统部具有频率解析机能（FFT），可检测出机械的共振点，便于系统调整。
三、矩频特性不同
步进电机的输出力矩随转速升高而下降，且在较高转速时会急剧下降，所以其最高工作转速一般在300～600RPM。
交流伺服电机为恒力矩输出，即在其额定转速（一般为2000RPM或3000RPM）以，都能输出额定转矩，在额定转速以上为恒功率输出。
四、过载能力不同
步进电机一般不具有过载能力。
交流伺服电机具有较强的过载能力。
以松下交流伺服系统为例，它具有速度过载和转矩过载能力。
其最大转矩为额定转矩的三倍，可用于克服惯性负载在启动瞬间的惯性力矩。
步进电机因为没有这种过载能力，在选型时为了克服这种惯性力矩，往往需要选取较大转矩的电机，而机器在正常工作期间又不需要那么大的转矩，便出现了力矩浪费的现象。
五、运行性能不同
步进电机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，所以为保证其控制精度，应处理好升、降速问题。
交流伺服驱动系统为闭环控制，驱动器可直接对电机编码器反馈信号进行采样，部构成位置环和速度环，一般不会出现步进电机的丢步或过冲的现象，控制性能更为可靠。
六、速度响应性能不同
步进电机从静止加速到工作转速（一般为每分钟几百转）需要200～400毫秒。
交流伺服系统的加速性能较好，以松下MSMA400W交流伺服电机为例，从静止加速到其额定转速3000RPM仅需几毫秒，可用于要求快速启停的控制场合。
综上所述，交流伺服系统在许多性能方面都优于步进电机。
但在一些要求不高的场合也经常用步进电机来做执行电动机。
所以，在控制系统的设计过程中要综合考虑控制要求、成本等多方面的因素，选用适当的控制电机。
交流伺服电机的结构及控制原理
与普通电机一样，交流伺服电机也由定子和转子构成。
定子上有两个绕组，即励磁绕组和控制绕组，两个绕组在空间相差90°电角度。
伺服电机部的转子是永磁铁，驱动gS控制的u／V／W三相电形成电磁场转子在此磁场的作用下转动，同时电机自带的编码器反馈信号给驱动器，驱动器根据反馈值与目标值进行比较调整转子转动的角度。
伺服电机的精度决定于编码器的精度{线数）。
交流伺服电机的工作原理和单相感应电动机无本质上的差异。
但是，交流伺服电机必须具备一个性能，就是能克服交流伺服电机的所谓“自转”现象，即无控制信号时，它不应转动，特别是当它已在转动时，如果控制信号消失，它应能立即停止转动。
而普通的感应电动机转动起来以后，如控制信号消失，往往仍在继续转动。
当电机原来处于静止状态时，如控制绕组不加控制电压，此时只有励磁绕组通电产生脉动磁场。
可以把脉动磁场看成两个圆形旋转磁场。
这两个圆形旋转磁场以同样的大小和转速，向相反方向旋转，所建立的正、反转旋转磁场分别切割笼型绕组（或杯形壁）并感应出大小相同，相位相反的电动势和电流（或涡流），这些电流分别与各自的磁场作用产生的力矩也大小相等、方向相反，合成力矩为零，伺服电机转子转不起来。
一旦控制系统有偏差信号，控制绕组就要接受与之相对应的控制电压。
在一般情况下，电机部产生的磁场是椭圆形旋转磁场。
一个椭圆形旋转磁场可以看成是由两个圆形旋转磁场合成起来的。
这两个圆形旋转磁场幅值不等（与原椭圆旋转磁场转向相同的正转磁场大，与原转向相反的反转磁场小），但以相同的速度，向相反的方向旋转。
它们切割转子绕组感应的电势和电流以及产生的电磁力矩也方向相反、大小不等（正转者大，反转者小）合成力矩不为零，所以伺服电机就朝着正转磁场的方向转动起来，随着信号的增强，磁场接近圆形，此时正转磁场及其力矩增大，反转磁场及其力矩减小，合成力矩变大，如负载力矩不变，转子的速度就增加。
如果改变控制电压的相位，即移相180o，旋转磁场的转向相反，因而产生的合成力矩方向也相反，伺服电机将反转。
若控制信号消失，只有励磁绕组通入电流，伺服电机产生的磁场将是脉动磁场，转子很快地停下来。
为使交流伺服电机具有控制信号消失，立即停止转动的功能，把它的转子电阻做得特别大，使它的临界转差率Sk大于1。
在电机运行过程中，如果控制信号降为“零”，励磁电流仍然存在，气隙中产生一个脉动磁场，此脉动磁场可视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成。
一旦控制信号消失，气隙磁场转化为脉动磁场，它可视为正向旋转磁场和反向旋转磁场的合成，电机即按合成特性曲线运行。
由于转子的惯性，运行点由A点移到B点，此时电动机产生了一个与转子原来转动方向相反的制动力矩。
在负载力矩和制动力矩的作用下使转子迅速停止。
必须指出，普通的两相和三相异步电动机正常情况下都是在对称状态下工作，不对称运行属于故障状态。
而交流伺服电机则可以靠不同程度的不对称运行来达到控制目的。
这是交流伺服电机在运行上与普通异步电动机的根本区别。
就伺服驱动器的响应速度来看，转矩模式运算量最小，驱动器对控制信号的响应最快;位置模式运算量最大，驱动器对控制信号的响应最慢。
对运动中的动态性能有比较高的要求时，需要实时对电机进行调整。
那么如果控制器本身的运算速度很慢（比如PLC，或低端运动控制器），就用位置方式控制。
如果控制器运算速度比较快，可以用速度方式，把位置环从驱动器移到控制器上，减少驱动器的工作量，提高效率（比如大部分中高端运动控制器）;如果有更好的上位控制器，还可以用转矩方式控制，把速度环也从驱动器上移开，这一般只是高端专用控制器才能这么干，而且，这时完全不需要使用伺服电机。
换一种说法是：
1、转矩控制：
转矩控制方式是通过外部模拟量的输入或直接的地址的赋值来设定电机轴对外的输出转矩的大小，具体表现为例如10V对应5Nm的话，当外部模拟量设定为5V时电机轴输出为2.5Nm:
如果电机轴负载低于2.5Nm时电机正转，外部负载等于2.5Nm时电机不转，大于2.5Nm时电机反转（通常在有重力负载情况下产生）。
可以通过即时的改变模拟量的设定来改变设定的力矩大小，也可通过通讯方式改变对应的地址的数值来实现。
应用主要在对材质的受力有严格要求的缠绕和放卷的装置中，例如饶线装置或拉光纤设备，转矩的设定要根据缠绕的半径的变化随时更改以确保材质的受力不会随着缠绕半径的变化而改变。
2、位置控制：
位置控制模式一般是通过外部输入的脉冲的频率来确定转动速度的大小，通过脉冲的个数来确定转动的角度，也有些伺服可以通过通讯方式直接对速度和位移进行赋值。
由于位置模式可以对速度和位置都有很严格的控制，所以一般应用于定位装置。
应用领域如数控机床、印刷机械等等。
3、速度模式：
通过模拟量的输入或脉冲的频率都可以进行转动速度的控制，在有上位控制装置的外环PID控制时速度模式也可以进行定位，但必须把电机的位置信号或直接负载的位置信号给上位反馈以做运算用。
位置模式也支持直接负载外环检测位置信号，此时的电机轴端的编码器只检测电机转速，位置信号就由直接的最终负载端的检测装置来提供了，这样的优点在于可以减少中间传动过程中的误差，增加了整个系统的定位精度。
第一章直流测速发电机
直流测速发电机是一种微型直流发电机，其电磁原理与直流发电机相同。
本章首先介绍直流发电机的工作原理、结构及特性，然后分析直流测速发电机的特性及应用。
第一节直流发电机
一、直流发电机的工作原理
直流发电机的工作基于电磁感应定律，如图1—1所示为其原理示意图。
直流发电机采用固定的磁极和旋转的电枢，有与电枢同步旋转的换向片（换向器）和与换向片相接触的空间位置固定的电刷A和B，换向器与电刷构成机械整流子，转子绕组任一线圈的两边分别接到互相绝缘的两片换向片上。
由图中可见，线圈abcd通过换向片和电刷与外电路接通，从而形成一个闭合回路。
根据电磁感应定律，当电机转子（又称电枢）在原动机驱动下匀速旋转时，导体将感应交流电动势为：
由于气隙磁通密度沿圆周近似按梯形波分布，如图l—2（a）所示，因此当线圈随电枢同步旋转时，电刷A、B两端将输出经过机械整流的脉动直流电动图1—1直流发电机原理示意图势，其电动势波形如图l—2（b）所示，如果在两电刷间接一负载，则负载上的电流是脉动直流。
为了减小电动势的脉动程度，实际电机中不只有一个线圈（元件），而是山许多元件组成电枢绕组。
这些元件均匀分布在电枢表面，按一定规律连接起来。
图l—3所示是一个实际电机的模型，电枢铁芯表面有齿有槽，槽安放多匝元件。
放在槽巾的元件边称为有效边（见图1—4），连接有效边的导线称为端部接线（端接）。
元件的两个有效边分别安放在电枢圆周两个相对的槽，一个有效边放在槽钢的上层（槽口），另一个有效边放在槽钢的下层（槽底）。
元件的头、尾分别与相邻的两个换向片相连。
电枢绕组白成闭合回路。
为简化分析，模型表面均匀开出4个槽，换向器有4个换向片，1号元件的一个有效边放在1号槽的上层，另一个有效边放在3号槽的下层，其头、尾分别与1、2换向片相连，1号元件尾与2号元件头在换向片2上相连……，4个元件形成闭合回路。
电刷的放置应该使电刷间获得最大电动势。
对于端部·称的元件，电刷应放置在主磁极轴线上。
随着电机的旋转，电刷经换向片轮流与元件l、2、3、4连接。
电刷间所连接的元件总是位于一定的磁极下，由图l—3可见，从电刷B到电刷A，由元件1和元件3并联构成两条支路，如图l—5所示。
可以证明，在电枢旋转时，A、B之间仍然具有2条并联支路，这样，电刷间的电动势为一条支路的电动势。
若电枢表面槽数越多，元件数越多，则电刷问串联的元件数越多，输出的电动势平均值将更大，脉动更小。
二、直流电机的基本结构
各种型号的直流电机的基本结构都是一样的，这里简述小型直流电机的基本结构。
直流电机由定子和转子两大主要部分组成，定子、转子之间是空气隙。
定子作为电机的机械支撑并用来产生聿磁场，山机座、定子铁芯、励磁绕组、端盖和连接外部电路的电刷装置组成。
定子铁芯往往将主磁极和磁轭加上成一体，由o．35～o．5mm厚的电工钢板冲片叠压而成，川铆钉把冲片铆紧，固定在机座上，如图1—6所示。
主磁极铁芯分成极靴和极身，极靴的作用是使气隙磁通密度的空间分布均匀并减小气隙磁阻，使励磁绕组牢固地套在主
第二章直流伺服电动机
直流伺服电动机是自动控制系统中具有特殊用途的直流电动机，又称执行电机，它能够把输入的电压信号变换成轴上的角位移和角速度等机械信号。
直流伺服电动机的工作原理、基本结构及部电磁关系与一般用途的直流电动机相同，考虑到直流伺服电动机广泛应用于工业自动化，所以本章先分析一般自流电动机的工作原理和使用方法，然后分析直流伺服电动机的特点和性能。
第一节直流电动机
一、直流电动机的基本工作原理
直流电动机的基本结构与直流发电机相同。
电动机输入电压信号，输出转速信号。
图2—l所示是直流电动机模型示意图，在两电刷A和B间加上直流电源，则在电源电压的作用下电流从电源经电刷A、换向器流向电枢绕组abcd，经换向器、电刷B回到电源。
电枢绕组作为载流体在磁场作用下受到电磁力f的作用，电磁力的大小为：
f=Bial（2—1）
式中l——导体在磁场中的长度；
ia——流过的电枢电流；
B——导体所在处的磁感应强度。
电磁力f对转轴形成转矩，驱动转子旋转。
由于每一个主磁极下电枢电流方向不变，所以电磁转矩方向恒定；
用同一个模型，既分析了直流发电机，又分析了直流电动机，说明直流电机是可逆的，根据不同的外界条件电机处于不同的运行状态。
当外力作用使其旋转，输入机械能，电机处于发电机状态，输出电能；当通过电刷施加电压，输入电能，电机处于电动机状态，驱动负载旋转，输出机械能。
在直流电动机铭牌上标明电动机的额定值，有额定功率户N（w）、额定电压UN（V）、额定电流IN（A）和额定转速nN（r／min）等。
电动机的额定值表明了电动机的主要性能和使用条件，是选用和使用电动机的依据。
二、电磁转矩和转矩平衡方程
1．电磁转矩
当电枢绕组中流过电流时，电枢电流将与气隙磁场相互作用而产生电磁转矩。
假设电
电磁力f对转轴形成转矩，驱动转子旋转。
由于每一个主磁极下电枢电流方向不变，所以电磁转矩方向恒定；
用同一个模型，既分析了直流发电机，又分析了直流电动机，说明直流电机是可逆的，根据不同的外界条件电机处于不同的运行状态。
当外力作用使其旋转，输入机械能，电机处于发电机状态，输出电能；当通过电刷施加电压，输入电能，电机处于电动机状态，驱动负载旋转，输出机械能。
在直流电动机铭牌上标明电动机的额定值，有额定功率户N（w）、额定电压UN（V）、额定电流IN（A）和额定转速nN（r／min）等。
电动机的额定值表明了电动机的主要性能和使用条件，是选用和使用电动机的依据。
二、电磁转矩和转矩平衡方程
1．电磁转矩
当电枢绕组中流过电流时，电枢电流将与气隙磁场相互作用而产生电磁转矩。
假设电
枢是光滑的，导体均匀分布在电枢表面，电刷放在几何中心线上。
载流导体在磁场中将受到电磁力的作用。
根据这一规律，不论是直流电动机还是直流发电机，当电枢绕组中流过电流时，都要产生相应的电磁力和电磁转矩。
由于B、l与i．三者的方向互相垂直，根据电磁力定律，可直接利用f＝Bial这个公式来计算。
由式（2—5）可看出，对于一个已经制造好的电机，它的电磁转矩Tem。
正比于每极磁通中和电枢电流Is。
2．稳态转矩平衡方程
在直流电动机的稳态运行中，各种转矩之间存在一定的平衡关系，它们町表述为相应的平衡方程。
当电动机带着负载匀速旋转时，转轴上除了有驱动性质的电磁转矩丁。
和制动性质的负载转矩丁2外，还有由于电机本身机械摩擦、电枢铁芯中的铁损耗而引起的阻转矩To——空载转矩，电机要利用电磁转矩克服负载转矩和空载转矩，保持电机稳定运行，此时满足：
Tem=T2+T0=TL（2—6）
式中TL——电动机轴上的阻转矩，包括负载转矩丁2和空载转矩T0。
忽略空载转矩T0时，TL＝T2。
第三章脉冲变压器
变压器是一种静止的电机，它利用电磁感应原理，把一种形式的电信号转换成另一种形式的电信号。
在自动控制系统中，常用的变压器有小功率电源变压器和作为信号传递的脉冲变压器、输入变压器等。
本章仅分析自动控制系统中的脉冲变压器。
第一节变压器的工作原理
一、变压器的基本工作原理
变压器工作原理的基础是电磁感应定律。
两个互相绝缘的绕组套在同一个铁芯上，绕组之间只有磁的耦合而没有电的联系，如图3—1所示。
其中接到交流电源的绕组称为一次侧（或原边）绕组，如图3—l绕组1所示；接到负载或输出电信号的绕组称为二次侧（或副边）绕组，如图3—1绕组2所示。
当一次绕组接交流电源时，绕组中有交流电流流过，在铁芯中产生与外加电压频率相同的交变磁通φ。
交变磁通φ同时交链一、二次绕组，根据电磁感应定律，交变磁通φ在一、二次绕组中感应出相同频率的电动势e1、e2：
式（3—1）说明改变一、二次绕组的匝数比即可改变变压器的输出电压。
若在二次侧接上负载，二次侧就有电流输出，实现了改变电压大小或把电信号传递给负载的目的，这就是变压器的基本原理。
二、变压器的结构和分类
在自动控制系统中的变压器，其结构主要由铁芯和绕在铁芯上的绕组组成。
绕组和铁
芯是变压器的最基本部件，称为电磁部分。
铁芯是变压器中耦合磁通的主磁路，为了提高磁路的导磁性能，减少铁芯中的磁滞、涡流损耗，铁芯一般用o．35～o．5mm厚、表面涂有绝缘漆的硅钢片叠成。
铁芯型式有心式和壳式。
铁芯由铁芯柱和铁轭两部分构成，铁轭将铁芯柱连接起来形成闭合磁路。
图3—2所示为环型变压器结构，图3—3所示为Ⅲ型铁芯变压器结构。
绕组是变压器的电路部分，常用包有绝缘材料的铜线绕制而成。
为了使绕组具有良好的机械性能，其外形一般为圆筒形状。
一次绕组只有一个，二次绕组有一个或多个。
三、变压器的空载运行
1．空载时电磁关系
图3—4所示是变压器空载运行时的物理模型图，当一次绕组接上电源后．绕组中右电流i。
流过，称为空载电流。
i0流过一次绕组，建立交变磁动势f0＝i0Nl，在fo作用下产生交变磁通。
根据所经过的路径不同，可把磁通分为主磁通φ和漏磁通φ10。
主磁通沿铁芯闭合，同时交链一、二次绕组；漏磁通以非铁磁材料为磁路，只交链一次绕组。
磁通中的绝大部分是主磁通，而漏磁通只占总磁通的一小部分（约o．1％一o．2％）。
交变的主磁通分别在一、二次绕组中感应电动势e1、e2，若主磁通按正弦规律变化，即：
第四章旋转变压器
旋转变压器是自动装置中的一类精密控制电机。
从工作原理．卜看，旋转变压器又是一种能旋转的变压器，其…、二次侧绕组分别装在定、转子上。
一、二次绕组的电磁感应耦合程度由转子的转角决定。
当旋转变压器的一次侧外施单相交流电压励磁时，二次侧的输出电压将与转子转角严格保持某种函数关系。
在控制系统中，旋转变压器可作为解算元件，主要用于坐标变换、三角函数运算等；在随动系统中，可用于传输与转角相应的电信号；此外，还可用作移相器和角度一数字转换装置。
第一节旋转变压器的结构特点和分类
旋转变压器的典型结构与一般绕线式异步电动机相似，由定子和转子两部分构成。
定子，转子铁芯采用高磁导率的铁镍软磁合金片或硅钢片经冲制、绝缘、叠装而成。
定子、转子之间的气隙是均匀的，定子铁芯圆和转子铁芯外圆都有齿槽，在槽分别嵌入两个轴线在空间互相垂直的分布绕组。
定子绕组用D1D2和D3D4表示，两个绕组完全相同；转子绕组用Z1Z2和Z3Z4表示，两个绕组也完全相同。
定子、转子绕组如图4—l所示。
转子绕组和滑环相接并经电刷引出。
线性旋转变压器因其转子转角较小，因此转子绕组引出线通常做成弹性卷带状引到固定的接线板上。
旋转变压器的结构和外形虽然与普通变压器不同，但其基本工作原理完全一样，定子绕组相当于普通变压器的原边线圈，转子绕组相当于副边线圈，转子相对于定子可以旋转。
随着转子的旋转，原边、副边绕组之间的磁耦合程度（互感）要发生变化，副边输出电压与转子的转角e成一定的函数关系。
转子转轴两端的轴承档和端盖的轴承室之间装有轴承，以达到转子能自由旋转的目的。
转子绕组引出线和滑环相接，滑环应有4个，都固定在转轴的一端。
电刷固定在后端盖上与滑环摩擦接触，转子绕组引出线经过滑环和电刷接在固定的接线柱上。
对于线性旋转变压器，由于转子并非连续旋转，而是仅转过一定角度，因此一般是用软导线直接将转子绕组接到固定的接线柱上，省去滑环和电刷装置，简化了结构。
为了提高旋转变压器的精度，整个电机经过了精密的加工，电机绕组也进行了特殊设计，各部分材料经过严格选择和处理。
旋转变压器的绕组通常采用正弦绕组，以提高精
度；电刷和滑环采用金属合金，以提高接触可靠性及寿命；转轴采用不锈钢材料，机壳采用经阳极氧化处理的铝合金；电机各零部件之间的连接采用波纹垫圈及档圈；整个电机采取了全封闭结构，以适应冲击、振动、潮湿、污染等恶劣环境。
按照输出电压和转子转角的函数关系来分，旋转变压器有四种基本形式：
（1）正余弦旋转变压器（代号XZ）。
旋转变压器的原边加单相交流电源励磁时，副边的两个输出电压分别与转角呈正弦或余弦函数关系。
（2）线性旋转变压器（代号XX）。
旋转变压器在一定的工作转角围，输出电压与转子转角（弧度）呈线性函数关系。
（3）比例式旋转变压器（代号XL）。
旋转变压器在结构上增加一个带有调整和固定转子位置的装置，其输出电压也与转子转角成正余弦
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