পরিবর্তনশীল অনিচ্ছা সমাধানকারীদের জন্য মূল নকশা পয়েন্ট

I. পরিবর্তনশীল অনিচ্ছা সমাধানকারীদের মূল নীতি

প্রথমত, নকশা বোঝার জন্য, ঐতিহ্যগত ক্ষত-রটার সমাধানকারীদের থেকে এর মৌলিক পার্থক্য বুঝতে হবে:

· ঐতিহ্যগত সমাধানকারী:

স্টেটর এবং রটার উভয়েরই উইন্ডিং আছে। উত্তেজনা সংকেত এবং আউটপুট সংকেত বায়ু ফাঁক জুড়ে ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিকভাবে প্ররোচিত হয়।

· পরিবর্তনশীল অনিচ্ছা (ভিআর) সমাধানকারী:

শুধুমাত্র স্টেটরের উইন্ডিং আছে । রটার হল একটি ক্ষতবিহীন ফেরোম্যাগনেটিক উপাদান যা প্রধান খুঁটি বা দাঁতযুক্ত কাঠামো দিয়ে তৈরি। এর কাজের নীতিটি উপর ভিত্তি করে অনিচ্ছার প্রকরণের .

o স্টেটর উইন্ডিংস:

সাধারণত একটি উত্তেজনা উইন্ডিং (প্রাথমিক) এবং দুটি আউটপুট উইন্ডিং (সাইন এবং কোসাইন উইন্ডিং, সেকেন্ডারি) অন্তর্ভুক্ত যা স্থানিকভাবে অর্থোগোনাল (90 বৈদ্যুতিক ডিগ্রী আলাদা)।

o রটার ঘূর্ণন:

যখন প্রধান খুঁটি সহ রটারটি ঘোরে, তখন এটি বায়ু ফাঁকের দৈর্ঘ্য এবং চৌম্বকীয় সার্কিটের অনিচ্ছা পরিবর্তন করে।

o সংকেত মড্যুলেশন:

এয়ার গ্যাপ অনিচ্ছা মডুলেশনের তারতম্য (এম্পলিটিউড মড্যুলেশন) উত্তেজনা চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা আউটপুট উইন্ডিংগুলিতে প্রবর্তিত ভোল্টেজ প্রশস্ততা। দুটি আউটপুট উইন্ডিংয়ের প্রশস্ততা খামগুলি যথাক্রমে রটার কোণের সাইনোসয়েডাল এবং কোসাইন ফাংশন।

এর সুবিধাগুলি হল: সাধারণ কাঠামো, শ্রমসাধ্য এবং টেকসই (ব্রাশহীন), কম খরচে, উচ্চ নির্ভরযোগ্যতা, উচ্চ-গতি এবং উচ্চ-তাপমাত্রা পরিবেশ সহ্য করার ক্ষমতা । অসুবিধা হল যে নির্ভুলতা এবং রৈখিকতা সাধারণত উচ্চ-নির্ভুল ক্ষত-রটার সমাধানকারীদের তুলনায় সামান্য কম।

২. নকশা প্রক্রিয়া এবং মূল বিবেচনা

নকশা প্রক্রিয়াটি পুনরাবৃত্তিমূলক এবং সাধারণত এই পদক্ষেপগুলি অনুসরণ করে:

1. ডিজাইন স্পেসিফিকেশন সংজ্ঞায়িত করুন

এটি সমস্ত ডিজাইনের সূচনা বিন্দু এবং প্রথমে স্পষ্ট করা আবশ্যক:

· মেরু জোড়ার সংখ্যা (P):

বৈদ্যুতিক এবং যান্ত্রিক কোণের মধ্যে সম্পর্ক নির্ধারণ করে (θ_electric = P * θ_mechanical)। সাধারণ কনফিগারেশন হল 1 পোল পেয়ার (ইউনিপোলার) এবং 2 পোল পেয়ার (বাইপোলার)। মেরু জোড়া সংখ্যা নির্ভুলতা এবং সর্বোচ্চ গতি প্রভাবিত করে।

· নির্ভুলতার প্রয়োজনীয়তা:

সাধারণত আর্কমিনিট (′) বা মিলিরাডিয়ান (mrad) এ প্রকাশ করা হয়। উচ্চ-নির্ভুল ডিজাইনের জন্য উত্পাদন, উপকরণ এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের সুরেলা দমনের জন্য অত্যন্ত উচ্চ চাহিদা প্রয়োজন।

· ইনপুট উত্তেজনা সংকেত:

উত্তেজনা ভোল্টেজ প্রশস্ততা, ফ্রিকোয়েন্সি (সাধারণ 4kHz, 10kHz, ইত্যাদি), তরঙ্গরূপ (সাধারণত সাইনোসয়েডাল)।

· রূপান্তর অনুপাত (TR):

আউটপুট ভোল্টেজ থেকে ইনপুট ভোল্টেজের অনুপাত (সর্বোচ্চ সংযোগের অবস্থানে)।

· বৈদ্যুতিক ত্রুটি:

ফাংশন ত্রুটি, নাল ভোল্টেজ ত্রুটি, ফেজ ত্রুটি, ইত্যাদি অন্তর্ভুক্ত।

· অপারেটিং এনভায়রনমেন্ট:

তাপমাত্রা পরিসীমা, কম্পন, শক, আর্দ্রতা, প্রবেশ সুরক্ষা (আইপি) রেটিং।

· আকারের সীমাবদ্ধতা:

বাইরের ব্যাস, ভিতরের বোর, বেধ (দৈর্ঘ্য)।

· প্রতিবন্ধকতা পরামিতি:

ইনপুট/আউটপুট প্রতিবন্ধকতা, পরবর্তী সার্কিট্রির সাথে মিলকে প্রভাবিত করে।

2. ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ডিজাইন - মূল অংশ

· স্টেটর/রোটার ল্যামিনেশন ডিজাইন:

o উপাদান নির্বাচন:

সাধারণত উচ্চ ব্যাপ্তিযোগ্যতা এবং কম লোহার ক্ষতি সহ সিলিকন ইস্পাত শীট ব্যবহার করে (যেমন, DW540, 50JN400)।

o পোল-স্লট কম্বিনেশন:

এটি ডিজাইনের প্রাণ। স্টেটর স্লট (Zs) এবং রটার প্রধান খুঁটি (Zr) এর সংখ্যা অবশ্যই নির্ধারণ করতে হবে। সবচেয়ে সাধারণ সংমিশ্রণ হল Zr = 2P (রটারের খুঁটির সংখ্যা মেরু জোড়ার দ্বিগুণ সংখ্যার সমান), এবং Zs হল Zr-এর গুণিতক। উদাহরণস্বরূপ, একটি ইউনিপোলার রেজলভার (P=1) প্রায়ই Zs=4, Zr=2 ব্যবহার করে ; একটি বাইপোলার রিসোভার (P=2) প্রায়ই Zs=8, Zr=4 বা Zs=12, Zr=6 ব্যবহার করে.

o স্লট/মেরু আকৃতি:

দাঁতের আকৃতি (সমান্তরাল, টেপারড) চৌম্বক ক্ষেত্রের বিতরণ এবং সুরেলা বিষয়বস্তুকে প্রভাবিত করে। দাঁতের প্রস্থ, স্লট খোলার প্রস্থ এবং জোয়ালের পুরুত্বের মতো মাত্রাগুলির মৌলিক ম্যাগনেটো-মোটিভ ফোর্স (MMF) সর্বাধিক করার জন্য এবং স্লট হারমোনিক্সকে মিনিমাইজ করার জন্য অপ্টিমাইজেশন প্রয়োজন।

o এয়ার গ্যাপ:

এয়ার গ্যাপ সাইজ একটি গুরুত্বপূর্ণ ট্রেড-অফ। একটি ছোট বায়ু ব্যবধান রূপান্তর অনুপাত এবং সংকেত শক্তি বাড়ায় কিন্তু উত্পাদন অসুবিধা, উদ্বেগজনকতার প্রতি সংবেদনশীলতা এবং টর্ক লহর বৃদ্ধি করে। একটি বড় বায়ু ফাঁক বিপরীত প্রভাব আছে। সাধারণত 0.05 মিমি - 0.25 মিমি এর মধ্যে ডিজাইন করা হয়।

· উইন্ডিং ডিজাইন:

o প্রকার:

সাধারণত বিতরণ করা উইন্ডিং বা ঘনীভূত (দাঁত) উইন্ডিং ব্যবহার করা হয়। ডিস্ট্রিবিউটেড উইন্ডিংস (একাধিক স্লটে বিস্তৃত একটি কয়েল) আরও সাইনোসয়েডাল চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে কিন্তু তৈরি করা আরও জটিল; ঘনীভূত windings সহজ কিন্তু উচ্চ harmonics আছে.

o টার্ন ক্যালকুলেশন:

টার্গেট ট্রান্সফরমেশন রেশিও, এক্সাইটেশন ভোল্টেজ এবং ফ্রিকোয়েন্সির উপর ভিত্তি করে, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ক্যালকুলেশনের মাধ্যমে এক্সাইটেশন উইন্ডিং এবং সাইন/কোসাইন উইন্ডিং এর টার্নের সংখ্যা নির্ধারণ করুন। দুটি আউটপুট windings জন্য বাঁক সংখ্যা কঠোরভাবে অভিন্ন হতে হবে।

o সংযোগ পদ্ধতি:

নিশ্চিত করুন যে সাইন এবং কোসাইন উইন্ডিংগুলি স্থানিকভাবে কঠোরভাবে 90 বৈদ্যুতিক ডিগ্রি দূরে রয়েছে।

3. চৌম্বক ক্ষেত্র সিমুলেশন এবং অপ্টিমাইজেশান (এফইএ সিমুলেশন) - অপরিহার্য আধুনিক ডিজাইন টুল

বিশুদ্ধভাবে বিশ্লেষণাত্মক গণনা খুব জটিল এবং অপর্যাপ্তভাবে সঠিক। সীমিত উপাদান বিশ্লেষণ (এফইএ) সফ্টওয়্যার (যেমন, জেএমএজি, এএনএসওয়াইএস ম্যাক্সওয়েল, সিমসেন্টার ম্যাগনেট) অপরিহার্য।

· স্ট্যাটিক ফিল্ড সিমুলেশন:

বিভিন্ন রটার কোণে চৌম্বক ক্ষেত্রের বন্টন, ইন্ডাকট্যান্স ম্যাট্রিক্স এবং আউটপুট সম্ভাব্যতা গণনা করুন।

· ক্ষণস্থায়ী ক্ষেত্র সিমুলেশন:

আউটপুট ভোল্টেজ তরঙ্গরূপ অনুকরণ করতে প্রকৃত উত্তেজনা ভোল্টেজ প্রয়োগ করুন, আরও সঠিকভাবে কর্মক্ষমতা প্রতিফলিত করে।

· প্যারামেট্রিক অপ্টিমাইজেশান:

ত্রুটি কমাতে (যেমন, THD) এবং রূপান্তর অনুপাতকে সর্বাধিক করার জন্য দাঁতের আকার, এয়ার গ্যাপ এবং স্লট খোলার মতো মূল মাত্রাগুলির প্যারামেট্রিক সুইপ এবং অপ্টিমাইজেশন সম্পাদন করুন।

· ত্রুটি বিশ্লেষণ:

সিমুলেশনের মাধ্যমে বৈদ্যুতিক ত্রুটি গণনা করুন এবং ত্রুটির উত্সগুলি বিশ্লেষণ করুন (যেমন, হারমোনিক্স, কগিং প্রভাব, স্যাচুরেশন প্রভাব)।

4. মেকানিক্যাল স্ট্রাকচার ডিজাইন

· হাউজিং এবং বিয়ারিংস:

নির্দিষ্ট কম্পন এবং শক সহ্য করার সময়, রটার এবং স্টেটরের মধ্যে ঘনত্ব এবং ন্যূনতম বায়ু ব্যবধানের বৈচিত্র্য নিশ্চিত করতে সমর্থন কাঠামো ডিজাইন করুন এবং উপযুক্ত বিয়ারিং নির্বাচন করুন।

· শ্যাফ্ট সংযোগ:

মোটর শ্যাফ্টের সাথে নির্ভরযোগ্য সংযোগ এবং ব্যাকল্যাশ-মুক্ত ট্রান্সমিশন নিশ্চিত করতে কীওয়ে, মসৃণ বোর বা সার্ভো ইন্টারফেস ডিজাইন করুন।

· তাপ ব্যবস্থাপনা:

উচ্চ-তাপমাত্রার পরিবেশে অতিরিক্ত গরম হওয়া রোধ করতে উইন্ডিং এবং লোহার ক্ষতি থেকে তাপ উৎপাদনের কথা বিবেচনা করুন। তাপ পাথ নকশা কখনও কখনও প্রয়োজন হয়.

· ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক শিল্ডিং:

বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র থেকে হস্তক্ষেপ প্রতিরোধ করার জন্য প্রয়োজনে একটি ঢাল যুক্ত করুন।

5. সংকেত প্রক্রিয়াকরণ সার্কিট বিবেচনা

যদিও এটি সমাধানকারী বডি ডিজাইনের অংশ নয়, তবে এটিকে অবশ্যই সিনারজিস্টিকভাবে বিবেচনা করা উচিত:

· RDC (রেজোলভার-টু-ডিজিটাল কনভার্টার):

একটি RDC চিপ (যেমন, AD2S1205, AU6802) নির্বাচন করুন যা সমাধানকারীর প্রতিবন্ধকতা এবং উত্তেজনা ফ্রিকোয়েন্সির সাথে মেলে। ডিজাইনের সময় ইনপুট ইম্পিডেন্স ম্যাচিং প্রয়োজন।

· উত্তেজনা ড্রাইভ সার্কিট:

একটি পরিষ্কার, স্থিতিশীল সাইন ওয়েভ প্রদান করতে সক্ষম একটি পাওয়ার অপ-অ্যাম্প সার্কিট প্রয়োজন।

· ফিল্টার সার্কিট:

উচ্চ-ফ্রিকোয়েন্সি শব্দ এবং হারমোনিক্স দমন করতে আউটপুট সংকেত ফিল্টার করুন।

III. ডিজাইন চ্যালেঞ্জ এবং মূল প্রযুক্তি

1. হারমোনিক দমন:

এর অনিচ্ছার পরিবর্তনের অ-রৈখিকতার কারণে, একটি VR সমাধানকারীর আউটপুট ভোল্টেজে সমৃদ্ধ হারমোনিক্স রয়েছে, যা ত্রুটির প্রধান কারণ। মতো পদ্ধতিগুলি মেরু-স্লট সংমিশ্রণ অপ্টিমাইজেশান, স্কুইং (স্লট বা খুঁটি) এবং স্টেটর দাঁতে সহায়ক স্লট যোগ করার কার্যকরভাবে হারমোনিক্সকে দমন করতে পারে।

2. সঠিকতা এবং খরচের ভারসাম্য:

উচ্চ নির্ভুলতা আরও সুনির্দিষ্ট যন্ত্র (ছোট বায়ু ফাঁক, উচ্চ ঘনত্ব), উচ্চ মানের উপকরণ (উচ্চ গ্রেডের সিলিকন ইস্পাত), আরও জটিল ডিজাইন (যেমন, আরও মেরু জোড়া, ভগ্নাংশের স্লট) এবং কঠোর প্রক্রিয়াগুলিকে বোঝায়, যার ফলে খরচ দ্রুত বৃদ্ধি পায়।

3. টেম্পারেচার ড্রিফট:

উইন্ডিং এর প্রতিরোধ ক্ষমতা এবং সিলিকন স্টিলের বৈশিষ্ট্য তাপমাত্রার সাথে পরিবর্তিত হয়, যার ফলে প্রশস্ততা এবং ফেজ ড্রিফট হয়। সার্কিট বা সফ্টওয়্যারে ক্ষতিপূরণ প্রয়োজন, বা ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক ডিজাইনের সময় ভাল তাপমাত্রা স্থিতিশীলতা সহ উপকরণ নির্বাচন করা উচিত।

সারাংশ

ডিজাইনের সুপারিশ:

1. স্পেসিফিকেশন দিয়ে শুরু করুন:

প্রথমে, সঠিকতা, আকার এবং পরিবেশ সম্পর্কিত আপনার আবেদনের দৃশ্যের নির্দিষ্ট প্রয়োজনীয়তাগুলি পুঙ্খানুপুঙ্খভাবে বুঝুন।

2. লিভারেজ প্রমাণিত সমাধান:

ক্লাসিক পোল-স্লট সংমিশ্রণ দিয়ে শুরু করুন (যেমন, 4-2, 8-4), কারণ এগুলি একটি যাচাইকৃত এবং নির্ভরযোগ্য সূচনা বিন্দু।

3. সিমুলেশন-চালিত নকশা:

তাত্ত্বিক গণনা বন্ধ করবেন না; সিমুলেশন এবং অপ্টিমাইজেশানের জন্য একটি প্যারামেট্রিক মডেল তৈরি করতে অবিলম্বে FEM সফ্টওয়্যার ব্যবহার করুন। এটি ডিজাইনের সাফল্যের হার উন্নত করার এবং উন্নয়ন চক্রকে ছোট করার চাবিকাঠি।

4. পুনরাবৃত্তি এবং পরীক্ষা:

একটি প্রোটোটাইপ তৈরি করার পরে, ব্যাপক কর্মক্ষমতা পরীক্ষা পরিচালনা করুন (ত্রুটি, তাপমাত্রা বৃদ্ধি, কম্পন, ইত্যাদি), সিমুলেশন ফলাফলের সাথে তুলনা করুন, পার্থক্যের কারণগুলি বিশ্লেষণ করুন এবং পরবর্তী নকশা পুনরাবৃত্তিতে এগিয়ে যান৷

5. সিস্টেম স্তরে চিন্তা করুন:

একটি সমন্বিত সিস্টেম হিসাবে সমাধানকারী সেন্সর এবং ডাউনস্ট্রিম RDC সার্কিট বিবেচনা করুন এবং ডিবাগ করুন।

পরিবর্তনশীল অনিচ্ছা সমাধানকারীদের ডিজাইন একটি অত্যন্ত ব্যবহারিক প্রযুক্তি যার জন্য তত্ত্ব, সিমুলেশন এবং পরীক্ষা-নিরীক্ষার পুনরাবৃত্তি চক্র প্রয়োজন।