I. Kernbeginsels van resolators met veranderlike onwilligheid
Eerstens, om die ontwerp te verstaan, moet 'n mens die fundamentele verskille van tradisionele wondrotor-resolators verstaan:
· Tradisionele resolver: beide stator en rotor het windings. Die opwekkingssein en uitsetsein word elektromagneties oor die luggaping geïnduseer.
· Variese onwilligheid (VR) resolver: slegs die stator het wikkeling . Die rotor is 'n nie-wonde -ferromagnetiese komponent van opvallende pole of 'n tandstruktuur. Die werkbeginsel daarvan is gebaseer op onwilligheidsvariasie.
o Statorwindings: sluit tipies een opwindende wikkeling (primêre) en twee uitsetwindings (sinus- en kosinuswindings, sekondêr) wat ruimtelik ortogonaal is (90 elektriese grade van mekaar).
o Rotorrotasie: As die rotor met opvallende pale draai, verander dit die lengte van die luggaping en die onwilligheid van die magnetiese stroombaan.
o Signaalmodulasie: Die variasie in luggaping -onwilligheid moduleer (amplitude -modulasie) die spanningsamplitude wat in die uitsetwindings veroorsaak word deur die opwindende magnetiese veld. Die amplitude -koeverte van die twee uitsetwindings is onderskeidelik sinusvormige en kosinusfunksies van die rotorhoek.
Die voordele daarvan is: eenvoudige struktuur, robuuste en duursaam (borselloos), lae koste, hoë betroubaarheid, die vermoë om hoë snelheids- en hoë temperatuuromgewings te weerstaan . Die nadeel is dat akkuraatheid en lineariteit gewoonlik effens laer is as dié van wond-rotor-resolusie.
Ii. Ontwerpproses en sleuteloorwegings
Die ontwerpproses is iteratief en volg gewoonlik hierdie stappe:
1. Definieer ontwerpspesifikasies
Dit is die beginpunt vir alle ontwerpe en moet eers uitgeklaar word:
· Aantal paalpare (p): bepaal die verband tussen elektriese en meganiese hoeke (θ_elektries = p * θ_meganies). Algemene konfigurasies is 1 paalpaar (unipolêr) en 2 paalpare (bipolêr). Die aantal paalpare beïnvloed die akkuraatheid en maksimum snelheid.
· Akkuraatheidsvereistes: gewoonlik uitgedruk in arcminutes (′) of milliradiërs (MRAD). Ontwerpe met 'n hoë presisie benodig buitengewone hoë eise aan vervaardiging, materiale en harmoniese onderdrukking van magnetiese veld.
· Inset -opwindingssein: Opwindingsspanning -amplitude, frekwensie (gewone mense is 4kHz, 10 kHz, ens.), Golfvorm (gewoonlik sinusvormig).
· Transformasieverhouding (TR): die verhouding van uitsetspanning tot insetspanning (op die posisie van maksimum koppeling).
· Elektriese fout: sluit funksiefout in, nulspanningsfout, fasefout, ens.
· Bedryfsomgewing: temperatuurbereik, vibrasie, skok, humiditeit, IP -gradering (IP).
· Groottebeperkings: buitenste deursnee, binneboor, dikte (lengte).
· Impedansieparameters: Invoer/uitsetimpedansie, wat ooreenstem met die daaropvolgende stroombane.
2. Elektromagnetiese ontwerp - kerndeel
· Stator/rotorlaminering ontwerp:
o Materiaalkeuse: gebruik gewoonlik silikonstaalplate met 'n hoë deurlaatbaarheid en lae ysterverlies (bv. DW540, 50JN400).
O POLE-SLOT-kombinasie: dit is die siel van die ontwerp. Die aantal statorgleuwe (zs) en rotor -opvallende pole (ZR) moet bepaal word. Die algemeenste kombinasie is Zr = 2p (aantal rotorpale is gelyk aan twee keer die aantal paalpare), en ZS is 'n veelvoud van ZR. Byvoorbeeld, 'n unipolêre resolver (p = 1) gebruik dikwels zs = 4, zr = 2 ; 'N Bipolêre resolver (p = 2) gebruik dikwels zs = 8, zr = 4 of zs = 12, zr = 6.
O -gleuf/paalvorm: Die vorm van die tande (parallel, taps) beïnvloed magnetiese veldverspreiding en harmoniese inhoud. Afmetings soos tandwydte, die openingswydte van die gleuf en die dikte van die juk het optimalisering nodig om die fundamentele magneto-motiewe krag (MMF) te maksimeer en die gleufharmonieke te minimaliseer.
o Luggaping: Die luggapgrootte is 'n kritieke inruil. 'N Klein luggaping verhoog die transformasieverhouding en seinsterkte, maar verhoog die vervaardigingsprobleme, sensitiwiteit vir eksentrisiteit en wringkrag. 'N Groot luggaping het die teenoorgestelde effek. Tipies ontwerp tussen 0,05 mm - 0,25 mm.
· Wikkelontwerp:
o Tipe: tipies verspreide windings of gekonsentreerde (tand) wikkeling word gebruik. Verspreide windings (een spoel wat oor veelvuldige gleuwe strek) lewer 'n meer sinusvormige magnetiese veld, maar is meer ingewikkeld om te vervaardig; Gekonsentreerde windings is eenvoudiger, maar het hoër harmonieke.
o Draaiberekening: Bepaal die aantal draaie vir die opwindende wikkeling en die sinus/kosinuswindings deur elektromagnetiese berekening, gebaseer op die teikentransformasieverhouding, opwindingspanning en frekwensie. Die aantal draaie vir die twee uitsetwindings moet streng identies wees.
o Verbindingsmetode: Sorg dat die sinus en kosinuswindings streng 90 elektriese grade van mekaar is.
3. Magnetiese veldsimulasie en optimalisering (FEA -simulasie) - noodsaaklike moderne ontwerpinstrument
Suiwer analitiese berekeninge is baie ingewikkeld en onvoldoende akkuraat. Eindige elementanalise (FEA) sagteware (bv. JMAG, ANSYS Maxwell, Simcenter Magnet) is noodsaaklik.
· Statiese veldsimulasie: Bereken magnetiese veldverspreiding, induktansiematriks, en uitsetpotensiaal by verskillende rotorhoeke.
· Verbygaande veldsimulasie: Pas die werklike opwindingspanning toe om die uitsetspanningsgolfvorm te simuleer, wat die werkverrigting meer akkuraat weerspieël.
· Parametriese optimalisering: voer parametriese sweeps uit en optimalisering van sleutelafmetings soos tandvorm, luggaping en gleufopening om fout (bv. THD) te minimaliseer en die transformasieverhouding te maksimeer.
· Foutanalise: Bereken elektriese foute deur simulasie en ontleed foutbronne (bv. Harmonieke, koggingseffek, versadigingseffek).
4. Meganiese struktuurontwerp
· Behuising en laers: Ontwerp die ondersteuningstruktuur en kies toepaslike laers om konsentrisiteit tussen rotor en stator en minimale luggapvariasie te verseker, terwyl dit die gespesifiseerde vibrasie en skok weerstaan.
· Asverbinding: Ontwerp sleutelweë, gladde boor of servo-koppelvlak om betroubare verbinding en terugslagvrye transmissie met die motoras te verseker.
· Termiese bestuur: Oorweeg hitte-opwekking van windings en ysterverliese om oorverhitting in hoë temperatuuromgewings te voorkom. Termiese padontwerp is soms nodig.
· Elektromagnetiese afskerming: Voeg 'n skild by indien nodig om te voorkom dat interferensie van eksterne magnetiese velde voorkom.
5. Oorwegings vir seinverwerkingstroombaan
Alhoewel dit nie 'n deel van die resolasie -liggaamsontwerp is nie, moet dit sinergisties beskou word:
· RDC (resolver-tot-digitale omskakelaar): Kies 'n RDC-chip (bv. AD2S1205, AU6802) wat ooreenstem met die impedansie en opwekkingsfrekwensie van die resolusie. Insetimpedansie -ooreenstemming is tydens die ontwerp nodig.
· Opwindingsaandrywingstroombaan: benodig 'n krag-op-AMP-stroombaan wat 'n skoon, stabiele sinusgolf kan bied.
· Filterstroombaan: filter die uitsetseine om hoëfrekwensie-geraas en harmonieke te onderdruk.
Iii. Ontwerpuitdagings en sleuteltegnologieë
1. Harmoniese onderdrukking: Vanweë die nie-lineariteit van sy onwilligheidsvariasie, bevat die uitsetspanning van 'n VR-resolver ryk harmonieke, wat die belangrikste oorsaak van foute is. Metodes soos paal-gleuf-kombinasieoptimalisering, skewing (gleuwe of pale), en die byvoeging van hulpgleuwe op statortande kan die harmonieke effektief onderdruk.
2. Balanserende akkuraatheid en koste: hoë akkuraatheid impliseer meer presiese bewerking (kleiner luggaping, hoër konsentrisiteit), materiale van hoër gehalte (hoër graad silikonstaal), meer ingewikkelde ontwerpe (bv. Meer paalpare, fraksionele gleuwe) en strenger prosesse, wat lei tot skerp toenemende koste.
3. Temperatuurdrywing: Die weerstand van windings en die eienskappe van silikonstaal verander met temperatuur, wat amplitude en fase -dryf veroorsaak. Vergoeding in die stroombaan of sagteware is nodig, of materiale met goeie temperatuurstabiliteit moet tydens elektromagnetiese ontwerp gekies word.
Opsomming
Ontwerpaanbevelings:
1. Begin met spesifikasies: Eerstens, verstaan die spesifieke vereistes van u toepassingscenario rakende akkuraatheid, grootte en omgewing deeglik.
2. Hefboombewese oplossings: Begin met klassieke paal-gleufkombinasies (bv. 4-2, 8-4), aangesien dit 'n geverifieerde en betroubare beginpunt is.
3. Simulasiegedrewe ontwerp: Moenie stop by teoretiese berekeninge nie; Gebruik onmiddellik FEM -sagteware om 'n parametriese model vir simulasie en optimalisering te skep. Dit is die sleutel tot die verbetering van die sukseskoers van die ontwerp en die verkorting van ontwikkelingsiklusse.
4. Iteraat en toets: Nadat u 'n prototipe opgebou het, moet u omvattende prestasietoetse (fout, temperatuurstyging, vibrasie, ens.) Voer, vergelyk met simulasieresultate, ontleed die oorsake van verskille en gaan voort met die volgende ontwerp -iterasie.
5. Dink aan die stelselvlak: Beskou en ontfout die resolversensor en die stroomaf RDC -kring as 'n geïntegreerde stelsel.
Die ontwerp van veranderlike onwilligheid -resolusie is 'n hoogs praktiese tegnologie wat herhaalde siklusse van teorie, simulasie en eksperimentering benodig.
