从结构上看，旋转变压器主要由定子和转子两部分构成，类似于小型的电机。定子上安装着励磁绕组，当接入交流励磁电源后，会产生交变磁场。转子则如同电机的旋转部分，上面绕有输出绕组。当转子旋转时，其输出绕组与定子励磁绕组之间的相对位置发生改变，进而引起磁耦合程度的变化。这种结构设计，是旋转变压器实现角度测量和信号输出的基础。
其工作原理基于电磁感应定律。当定子的励磁绕组通入交变电流时，会在周围空间产生交变磁场。转子在这个磁场中旋转，其输出绕组会切割磁力线，从而在绕组中感应出电动势。由于转子位置不同，输出绕组切割磁力线的角度和数量也不同，感应出的电动势大小就会随着转子的旋转角度而变化。具体而言，输出电压的幅值与转子转角呈现特定的函数关系，常见的有正余弦函数关系，也有线性函数关系等。
旋转变压器依据不同的标准可以分为多种类型。按输出电压与转子转角的函数关系，可分为正余弦旋转变压器、线性旋转变压器和比例式旋转变压器。正余弦旋转变压器输出电压与转子转角呈正弦或余弦函数关系；线性旋转变压器输出电压在*定范围内与转子转角成线性关系；比例式旋转变压器输出电压与转角成比例关系。按结构形式，又可分为有刷和无刷两种。有刷旋转变压器通过电刷和滑环引出信号，结构简单但存在电刷磨损问题；无刷旋转变压器则利用附加变压器实现信号传输，可靠性更高、寿命更长。
在实际应用中，旋转变压器的身影随处可见。在电机控制系统里，它能够精确测量电机转子的位置和角度，为控制系统提供反馈信号，确保电机的稳定运行和精确控制，如在工业机器人的关节驱动电机中，可保证机器人动作的精准度。在航空航天*域，飞机的飞行姿态控制、卫星的轨道调整等都离不开旋转变压器对角度的精确测量。在船舶的导航系统中，它用于测量舵角、航向等关键参数，保障船舶航行的安全与稳定。
旋转变压器凭借其高精度、高可靠性、良好的抗干扰能力以及适应恶劣环境的特性，在工业、交通、航空航天等诸多*域成为实现精密角度测量与控制的关键元件，推动着相关技术不断向高精度、高可靠性方向发展。