I. Muuttuvan vastahakojen päättäjät perusperiaatteet
Ensinnäkin suunnittelun ymmärtämiseksi on ymmärrettävä sen perustavanlaatuiset erot perinteisistä haavaroottorin resolvereista:
· Perinteinen ratkaisija: Sekä staattorilla että roottorilla on käämiä. Virustesignaali ja lähtösignaali indusoidaan sähkömagneettisesti ilmavälin yli.
· Muuttuvan vastahakoisuus (VR) RESOLLER: Vain staattorilla on käämitys . Roottori on haavoittumaton ferromagneettinen komponentti, joka on valmistettu houkuttelevista napoista tai hammastetusta rakenteesta. Sen toimintaperiaate perustuu vastahakoisuuden vaihteluihin.
O Staattorin käämiöt: Sisältää tyypillisesti yksi virityskävely (primaari) ja kaksi lähtökäynnin (sinia- ja kosinin käämiä, sekundaarinen), jotka ovat alueellisesti ortogonaalisia (90 sähköastetta toisistaan).
o roottorin kierto: Kun roottori, jolla on houkuttelevat pylväät, pyörii, se muuttaa ilmaraon pituuden ja magneettikierron vastahakoisuuden.
o Signaalimodulaatio: Air -raon vastahakoisuuden vaihtelu moduloi (amplitudimodulaatio) Lähtökävelissä indusoima jänniteamplitudi viritysmagneettikentällä. Kahden lähtökäynnin amplitudikirjekuoret ovat vastaavasti roottorin kulman sinimuotoisia ja kosininfunktioita.
Sen edut ovat: yksinkertainen rakenne, kestävä ja kestävä (harjaton), edullinen, korkea luotettavuus, kyky kestää nopea ja korkean lämpötilan ympäristö . Haittana on, että tarkkuus ja lineaarisuus ovat yleensä hiukan alhaisemmat kuin korkean tarkkuuden haava-roottorin resoluutiolla.
II. Suunnitteluprosessi ja keskeiset näkökohdat
Suunnitteluprosessi on iteratiivinen ja seuraa tyypillisesti näitä vaiheita:
1. Määritä suunnittelumääritykset
Tämä on lähtökohta kaikille malleille, ja se on ensin selvennettävä:
· Napaparien lukumäärä (P): Määrittää sähköisen ja mekaanisen kulman välisen suhteen (θ_electric = p * θ_mekanical). Yleiset kokoonpanot ovat 1 napainen pari (yksinäinen) ja 2 napaparit (kaksisuuntainen). Napaparien lukumäärä vaikuttaa tarkkuuteen ja maksiminopeuteen.
· Tarkkuusvaatimukset: yleensä ilmaistuna Arcminutes (′) tai Milliradians (MRAD). Korkean tarkkuuden mallit vaativat erittäin korkeita vaatimuksia valmistukselle, materiaaleille ja magneettikentän harmoniselle tukahduttamiselle.
· Syöttösignaali: viritysjännite amplitudi, taajuus (tavalliset ovat 4kHz, 10 kHz jne.), Aaltomuoto (yleensä sinimuotoinen).
· Transformaatiosuhde (TR): Lähtöjännitteen suhde tulojännitteeseen (maksimikytkennän maksimin asennossa).
· Sähkövirhe: Sisältää toimintovirheen, nollajännitevirhe, vaihevirhe jne.
· Käyttöympäristö: Lämpötila -alue, värähtely, sokki, kosteus, sisäänpääsyn suojaus (IP).
· Kokosäiliöt: ulomman halkaisijan, sisäharja, paksuus (pituus).
· Impedanssiparametrit: Tulo-/lähtöimpedanssi, joka vaikuttaa vastaaviin piiriin.
14. Sähkömagneettinen suunnittelu - ydinosa
· Staattori/roottorin laminointisuunnittelu:
o Materiaalin valinta: Tyypillisesti käytetään piisäterälevyjä, joilla on korkea läpäisevyys ja alhainen raudan menetys (esim. DW540, 50JN400).
O Pole-Slot -yhdistelmä: Tämä on suunnittelun sielu. Staattorin (ZS) ja roottorin houkuttelevien napojen (ZR) lukumäärä on määritettävä. Yleisin yhdistelmä on zr = 2p (roottorin pylväiden lukumäärä on kaksinkertainen napaparien lukumäärään) ja ZS on zR: n monikerros. Esimerkiksi unipolaarinen resoluutio (p = 1) käyttää usein ZS = 4, ZR = 2 ; Bipolaarinen ratkaisija (p = 2) käyttää usein zs = 8, zr = 4 tai zs = 12, zr = 6.
o Suora/napa muoto: hampaiden muoto (yhdensuuntainen, kapeneva) vaikuttaa magneettikentän jakautumiseen ja harmoniseen pitoisuuteen. Mitat, kuten hampaiden leveys, aukkojen aukon leveys ja ikenpaksuus, tarvitsevat optimointia magneto-motiivivoiman (MMF) maksimoimiseksi ja rako-harmonisten minimoimiseksi.
o Ilmarako: Ilmakuilun koko on kriittinen kompromissi. Pieni ilmarako lisää transformaatiosuhdetta ja signaalin voimakkuutta, mutta lisää valmistusvaikeuksia, herkkyyttä epäkeskeisyydelle ja vääntömomentin aaltoilu. Suurella ilmarakolla on päinvastainen vaikutus. Tyypillisesti suunniteltu välillä 0,05 mm - 0,25 mm.
· Käämityssuunnittelu:
o Tyyppi: Käytetään tyypillisesti hajautettuja käämiä tai tiivistettyjä (hampaiden) käämiä. Hajautetut käämitykset (yksi kela, joka kattaa useita paikkoja) tuottaa sinimuotoisemman magneettikentän, mutta ne ovat monimutkaisempia valmistaa; Keskitetyt käämät ovat yksinkertaisempia, mutta niissä on korkeammat harmoniset.
o Käännä laskenta: Perustuu kohteen muunnossuhteeseen, viritysjännitteeseen ja taajuuteen, määritä herätyskävelyn ja sini-/kosinin käämitysten käännösten lukumäärä sähkömagneettisen laskennan kautta. Kahden lähtö käämityksen käännösten lukumäärän on oltava tiukasti identtinen.
o Liitäntämenetelmä: Varmista, että sini- ja kosinin kääjäimet ovat tiukasti 90 sähköastetta toisistaan alueellisesti.
3. Magneettikentän simulointi ja optimointi (FEA -simulointi) - välttämätön moderni suunnittelutyökalu
Puhtaasti analyyttiset laskelmat ovat erittäin monimutkaisia ja riittämättömästi tarkkoja. Finite Element Analysis (FEA) -ohjelmisto (esim. Jmag, ANSYS Maxwell, SimCenter Magnet) on välttämätöntä.
· Staattinen kentän simulointi: Laske magneettikentän jakauma, induktanssimatriisi ja lähtöpotentiaali eri roottorin kulmassa.
· Ohimenevä kentän simulointi: Käytä todellinen viritysjännite lähtöjännitteen aaltomuodon simuloimiseksi, mikä heijastaa tarkemmin suorituskykyä.
· Parametrinen optimointi: Suorita parametriset pyyhkäisyt ja avainmittaisten, kuten hampaiden muoto, ilmarako ja aukkojen aukon optimointi virheen minimoimiseksi (esim. THD) ja maksimoi muunnossuhde.
· Virheanalyysi: Laske sähköinen virhe simuloinnin ja analysoinnin virhelähteiden avulla (esim. Harmonikot, hammaslääkevaikutus, kylläisyysvaikutus).
4. mekaaninen rakenteen suunnittelu
· Kotelo ja laakerit: Suunnittele tukirakenne ja valitse asianmukaiset laakerit roottorin ja staattorin välisen samankeskisyyden varmistamiseksi ja minimaalisen ilmavälin variaation välillä, samalla kun se kestää määritettyjä tärinää ja iskua.
· Akseliyhteys: Suunnittele Keynat, sileä reikä tai servo-rajapinta luotettavan yhteyden ja takaiskuvapaan voimansiirron varmistamiseksi moottorin akselilla.
· Lämpöhallinta: Harkitse lämmöntuotantoa käämityksistä ja rautahäviöistä ylikuumenemisen estämiseksi korkean lämpötilan ympäristöissä. Lämpöpolun suunnittelu on joskus välttämätöntä.
· Sähkömagneettinen suojaus: Lisää tarvittaessa kilpi ulkoisten magneettikenttien häiriöiden estämiseksi.
5. Signaalinkäsittelypiirin näkökohdat
Vaikka sitä ei ole osa ratkaisivan kehon suunnittelua, sitä on pidettävä synergistisesti:
· RDC (ratkaisija-digitaalimuunnin): Valitse RDC-siru (esim. AD2S1205, AU6802), jotka vastaavat resolverin impedanssi- ja viritystaajuutta. Tuloimpedanssin sovittaminen vaaditaan suunnittelun aikana.
· Viristyskäyttöpiiri: Vaatii OP-AMP-piiri, joka pystyy tarjoamaan puhtaan, vakaan siniaalton.
· Suodatinpiiri: Suodata lähtösignaalit korkean taajuuden kohinan ja harmonisten kohteiden tukahduttamiseksi.
III. Suunnitteluhaasteet ja avaintekniikat
1. Harmoninen tukahduttaminen: Sen vastahakoisuuden vaihtelun epälineaarisuuden vuoksi VR-resolverin lähtöjännite sisältää rikkaita harmonisia harmonisia, jotka ovat tärkein virheen syy. Menetelmät, kuten napa-lajin yhdistelmäoptimointi, vinous (paikat tai pylväät) ja apulaitteiden lisääminen staattorihampaisiin, voivat tehokkaasti tukahduttaa harmoniset harmoniset.
2. Tasapainotustarkkuus ja kustannukset: Korkea tarkkuus merkitsee tarkempaa koneistamista (pienempi ilmarako, korkeampi samankeskeisyys), korkealaatuisempia materiaaleja (korkeamman asteen piisiteräs), monimutkaisempia malleja (esim. Enemmän napapareja, murto -aukkoja) ja tiukempia prosesseja, mikä johtaa kustannusten nousuun voimakkaasti.
3. Lämpötilan siirtyminen: Käämitysten vastus ja piiteräksen ominaisuudet muuttuvat lämpötilan kanssa aiheuttaen amplitudin ja vaiheen ajautumisen. Kompensaatio piirissä tai ohjelmistossa tarvitaan, tai materiaalit, joilla on hyvä lämpötilan stabiilisuus, tulisi valita sähkömagneettisen suunnittelun aikana.
Yhteenveto
Suunnittelusuositukset:
1. Aloita eritelmillä: Ymmärrä ensin perusteellisesti tarkkuuden, koon ja ympäristön sovellusskenaarion erityisvaatimukset.
2. Vipuvaikutteiset ratkaisut: Aloita klassisilla napa-tyylillä (esim. 4-2, 8-4), koska ne ovat varmennettu ja luotettava lähtökohta.
3. Simulaatiopohjainen suunnittelu: Älä lopeta teoreettisia laskelmia; Käytä välittömästi FEM -ohjelmistoa parametrisen mallin luomiseen simulointiin ja optimointiin. Tämä on avain suunnittelun onnistumisasteen parantamiseen ja kehityssyklien lyhentämiseen.
4. ITERATE ja TESTI: Prototyypin rakentamisen jälkeen suorittaa kattavat suorituskykykokeet (virhe, lämpötilan nousu, värähtely jne.), Vertaa simulaatiotuloksiin, analysoi erojen syyt ja siirtyä seuraavaan suunnittelutietokoneeseen.
5. Ajattele järjestelmätasolla: Harkitse ja virheenkorjaus anturi ja alavirran RDC -piiri integroituna järjestelmänä.
Muuttuvan vastahakoisten ratkaisujen suunnittelu on erittäin käytännöllinen tekniikka, joka vaatii toistuvia teorian, simulaation ja kokeilun syklejä.
