Hvordan stator-rotor elektromagnetisk kobling muliggør positionsfølelse

EN Resolver , også kendt som en synkron opløsning, er en elektromagnetisk sensor designet til at måle rotationsvinkler med høj præcision. Dens operation hænger sammen med princippet om elektromagnetisk induktion, hvor interaktionen mellem en stator (fast komponent) og en rotor (roterende komponent) genererer positionsafhængige elektriske signaler. Nedenfor er en detaljeret forklaring af, hvordan denne elektromagnetiske kobling oversætter mekanisk rotation til målbare elektriske output.

1. kernestruktur og excitation
Besøgere består af to hoveddele: statoren og rotoren. Statoren indeholder primære viklinger, der er energisk med en vekslende strøm (AC) excitationsspænding, typisk ved frekvenser som 400 Hz, 3 kHz eller 5 kHz. Denne excitation skaber et roterende magnetfelt inden i statoren. Rotoren, mekanisk knyttet til skaftet, hvis position skal måles, har sekundære viklinger, der roterer inden for dette magnetfelt.

2. Elektromagnetisk koblingsmekanisme
Når rotoren roterer, ændres den relative position mellem statorens roterende magnetfelt og rotorens viklinger. Rotorviklingerne, ofte arrangeret ortogonalt (f.eks. Sinus og kosinusviklinger), oplever forskellige magnetiske fluxer. I henhold til Faradays induktionslov inducerer disse skiftende fluxer sinusformede spændinger i rotorviklingerne. Amplituderne af disse inducerede spændinger afhænger af vinkelforskydningen mellem statoren og rotoren, typisk efter sinus- og kosinusfunktioner i rotorvinklen.

3. Signalegenskaber
Udgangssignalerne fra rotorviklingerne er analoge spændinger. For en enkelthastighedsopløsning er outputene:

• Sinus output (e_sin): proportional med sinθ, hvor θ er rotorvinklen.

• Cosine output (E_COS): proportional med cosθ.

I flerhastighedsopløsere (f.eks. Dobbeltkanalsystemer) genererer yderligere polpar højerefrekvente signaler, forbedrer opløsningen og muliggør finere vinkeldetektion.

4. Signalbehandling og positionsekstraktion
for at konvertere Sine/Cosine -udgange til brugbare positionsdata, eksterne kredsløb eller algoritmer er påkrævet. Almindelige metoder inkluderer:

• Analog opdeling: Brug af solbrun - 1 (ESIN/ECO'er) til at beregne θ, skønt dette er følsomt over for støj.

• Resolver-to-digital konvertere (RDC'er): Integrerede kredsløb, der anvender sporingssløjfer (f.eks. Type II-servo-løkker) til at afkode resolver-signalerne. Disse enheder sammenligner resolverudgange med internt genererede referencer, justering, indtil fasefejlen er minimeret, hvorved rotorvinklen gendannes.

5. Designfordele og applikationer
Resolvers udmærker sig i barske miljøer på grund af deres robuste konstruktion (ingen optiske komponenter eller kontakter) og immunitet mod elektromagnetisk interferens. De er vidt brugt i:

• Motorstyringssystemer: Tilvejebringelse af realtids feedback til Servo-motorer inden for robotik, rumfart og automatisering.

• Luftfart og forsvar: Kritisk for applikationer, der kræver høj pålidelighed og tolerance over for vibrationer/temperatur ekstremer.

• Industrielt udstyr: I præcisionsbearbejdningsværktøjer, hvor resolverbaserede systemer muliggør sub-arcminutopløsning.

6. Nøgleparametre, der påvirker ydeevnen

• Excitationsfrekvens: påvirker signal-til-støjforhold og systembåndbredde.

• Antal polpar: Bestemmer opløsning og måleområde.

• Viklingskonfiguration: Optimeret til lineære eller ikke -lineære (f.eks. Sinusoidale) udgangsrelationer.

Sammenfattende gør resolverens evne til at omdanne mekanisk rotation til elektriske signaler via elektromagnetisk kobling det til en vigtig komponent i systemer, der kræver præcis vinkelmåling. Dens designbalance mellem enkelhed, robusthed og nøjagtighed sikrer dens fortsatte relevans i moderne ingeniøranvendelser.