Wie die elektromagnetische Kopplung von Stator-rotor

A Resolver , auch als synchroner Resolver bekannt, ist ein elektromagnetischer Sensor, der die Rotationswinkel mit hoher Präzision messen soll. Sein Betrieb hängt vom Prinzip der elektromagnetischen Induktion ab, wobei die Wechselwirkung zwischen einem Stator (feste Komponente) und einer Rotor (rotierende Komponente) positionabhängige elektrische Signale erzeugt. Im Folgenden finden Sie eine detaillierte Erklärung, wie diese elektromagnetische Kopplung die mechanische Drehung in messbare elektrische Ausgänge übersetzt.

1. Kernstruktur und Anregung
Der Resolver besteht aus zwei Hauptteilen: dem Stator und dem Rotor. Der Stator enthält primäre Wicklungen, die durch eine Anregungsspannung des Wechselstroms (Wechselstrom) mit Strom versorgt werden, typischerweise bei Frequenzen wie 400 Hz, 3 kHz oder 5 kHz. Diese Anregung erzeugt ein rotierendes Magnetfeld innerhalb des Stators. Der rotor, der mechanisch mit der Welle verknüpft ist, deren Position gemessen werden soll, verfügt über sekundäre Wicklungen, die sich in diesem Magnetfeld drehen.

2. Der elektromagnetische Kopplungsmechanismus
Wenn sich der Rotor dreht, ändert sich die relative Position zwischen dem rotierenden Magnetfeld des Stators und den Wicklungen des Rotors. Die Rotorwicklungen, die oft orthogonal angeordnet sind (z. B. Sinus- und Cosinus -Wicklungen), erleben unterschiedliche magnetische Flüsse. Nach Faradays Induktionsgesetz induzieren diese sich ändernden Flüsse sinusförmige Spannungen in den Rotorwicklungen. Die Amplituden dieser induzierten Spannungen hängen von der Winkelverschiebung zwischen Stator und Rotor ab, typischerweise folgen Sinus- und Cosinusfunktionen des Rotorwinkels.

3. Signaleigenschaften
Die Ausgangssignale aus den Rotorwicklungen sind analoge Spannungen. Für einen Einzelgeschwindigkeits-Resolver sind die Ausgänge:

• Sinusausgabe (e_sin): proportional zu sinθ, wobei θ der Rotorwinkel ist.

• Cosinusausgabe (E_COS): proportional zu cosθ.

In Multi-Speed-Resolver (z. B. Dual-Channel-Systemen) erzeugen zusätzliche Polpaare höherfrequente Signale, verbessert die Auflösung und ermöglichen die Erkennung feinerer Winkel.

4. Signalverarbeitung und Positionsextraktion
Um die Sinus-/Kosinusausgänge in verwendbare Positionsdaten umzuwandeln, sind externe Schaltkreise oder Algorithmen erforderlich. Gemeinsame Methoden umfassen:

• Analog -Abteilung: Verwenden Sie Tan - 1 (Esin/ECOS), um θ zu berechnen, obwohl dies für Rauschen empfindlich ist.

• Resolver-zu-Digital-Konverter (RDCs): Integrierte Schaltungen mit Verfolgung von Verfolgung (z. B. Servo-Schleifen vom Typ II), um die Resolver-Signale zu dekodieren. Diese Geräte vergleichen die Resolver -Ausgänge mit intern erzeugten Referenzen und stellen so ein, bis der Phasenfehler minimiert ist, wodurch der Rotorwinkel wiederhergestellt wird.

5. Konstruktionsvorteile und Anwendungen
Aufgrund ihrer robusten Konstruktion (keine optischen Komponenten oder Kontakte) und die Immunität gegen elektromagnetische Interferenzen in rauen Umgebungen auszeichnen. Sie werden weit verbreitet in:

• Motorsteuerungssysteme: Bereitstellung von Feedback für Servomotoren in Robotik, Luft- und Raumfahrt und Automatisierung.

• Luft- und Raumfahrt und Verteidigung: Kritisch für Anwendungen, die eine hohe Zuverlässigkeit und Toleranz gegenüber Vibrationen/Temperatur -Extremen erfordern.

• Industriegeräte: In Präzisionsbearbeitungswerkzeugen, in denen auf Auflösung basierende Systeme eine Sub-Arcminute-Auflösung ermöglichen.

6. Schlüsselparameter beeinflussen die Leistung

• Anregungsfrequenz: Wirkt sich das Signal-Rausch-Verhältnis und die Systembandbreite aus.

• Anzahl der Polpaare: Bestimmt die Auflösung und den Messbereich.

• Wickelkonfiguration: optimiert für lineare oder nichtlineare (z. B. sinusförmige) Ausgangsbeziehungen.

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass die Fähigkeit des Resolvers, die mechanische Drehung in elektrische Signale über eine elektromagnetische Kopplung zu verwandeln, zu einer wichtigen Komponente in Systemen, die eine präzise Winkelmessung fordern. Das Design -Gleichgewicht zwischen Einfachheit, Robustheit und Genauigkeit gewährleistet die anhaltende Relevanz in modernen technischen Anwendungen.