I. Mga pangunahing prinsipyo ng variable na pag -aatubili ng mga resolver
Una, upang maunawaan ang disenyo, dapat maunawaan ng isang tao ang mga pangunahing pagkakaiba mula sa tradisyonal na mga resolver ng sugat-rotor:
· Tradisyonal na resolver: Ang parehong stator at rotor ay may mga paikot -ikot. Ang signal ng paggulo at signal ng output ay electromagnetically sapilitan sa buong agwat ng hangin.
· Ang variable na pag -aatubili (VR) Resolver: tanging ang stator ay may mga paikot -ikot . Ang rotor ay isang di-sugat na ferromagnetic na sangkap na gawa sa mga nakamamanghang pole o isang istraktura na may ngipin. Ang prinsipyo ng pagtatrabaho nito ay batay sa pagkakaiba -iba ng pag -aatubili.
O Stator Windings: Karaniwan ay nagsasama ng isang paggulo ng paggulo (pangunahing) at dalawang output windings (sine at cosine windings, pangalawa) na spatially orthogonal (90 electrical degree bukod).
o pag -ikot ng rotor: Kapag ang rotor na may mga nakamamanghang pole ay umiikot, binabago nito ang haba ng agwat ng hangin at ang pag -aatubili ng magnetic circuit.
o Modulation ng signal: Ang pagkakaiba -iba ng pag -aatubili ng agwat ng hangin ay nag -modulate (modulation ng amplitude) Ang amplitude ng boltahe na sapilitan sa output windings sa pamamagitan ng excitation magnetic field. Ang mga amplitude envelopes ng dalawang output windings ay sinusoidal at cosine function ng anggulo ng rotor, ayon sa pagkakabanggit.
Ang mga pakinabang nito ay: simpleng istraktura, masungit at matibay (walang brush), mababang gastos, mataas na pagiging maaasahan, kakayahang makatiis ng mga high-speed at high-temperatura na kapaligiran . Ang kawalan ay ang kawastuhan at pagkakasunud-sunod ay karaniwang bahagyang mas mababa kaysa sa mga resolusyon na may mataas na katumpakan.
Ii. Proseso ng disenyo at mga pangunahing pagsasaalang -alang
Ang proseso ng disenyo ay iterative at karaniwang sumusunod sa mga hakbang na ito:
1. Tukuyin ang mga pagtutukoy ng disenyo
Ito ang panimulang punto para sa lahat ng mga disenyo at dapat na linawin muna:
· Bilang ng mga pares ng poste (P): Tinutukoy ang ugnayan sa pagitan ng mga de -koryenteng at mekanikal na anggulo (θ_electric = p * θ_mechanical). Ang mga karaniwang pagsasaayos ay 1 pares ng poste (unipolar) at 2 mga pares ng poste (bipolar). Ang bilang ng mga pares ng poste ay nakakaapekto sa kawastuhan at maximum na bilis.
· Mga kinakailangan sa kawastuhan: karaniwang ipinahayag sa mga arcminutes (′) o Milliradians (MRAD). Ang mga disenyo ng mataas na katumpakan ay nangangailangan ng sobrang mataas na hinihingi sa paggawa, materyales, at magnetic field harmonic suppression.
· Input excitation signal: excitation boltahe amplitude, frequency (karaniwang mga 4kHz, 10kHz, atbp.), Waveform (karaniwang sinusoidal).
· Ratio ng Pagbabago (TR): Ang ratio ng boltahe ng output sa boltahe ng pag -input (sa posisyon ng maximum na pagkabit).
· Error sa Elektriko: May kasamang error sa pag -andar, error sa boltahe ng boltahe, error sa phase, atbp.
· Kapaligiran sa pagpapatakbo: Saklaw ng temperatura, panginginig ng boses, pagkabigla, kahalumigmigan, rating ng ingress protection (IP).
· Mga hadlang sa laki: panlabas na diameter, panloob na bore, kapal (haba).
· Mga parameter ng impedance: input/output impedance, na nakakaapekto sa pagtutugma sa kasunod na circuitry.
2. Electromagnetic Design - Core Part
· Disenyo ng Stator/Rotor Lamination:
o Pagpili ng materyal: Karaniwan ay gumagamit ng mga sheet ng silikon na bakal na may mataas na pagkamatagusin at mababang pagkawala ng bakal (hal., DW540, 50JN400).
O Pole-Slot na kumbinasyon: Ito ang kaluluwa ng disenyo. Ang bilang ng mga puwang ng stator (ZS) at rotor salient poles (ZR) ay dapat matukoy. Ang pinaka -karaniwang kumbinasyon ay Zr = 2p (bilang ng mga rotor poles ay katumbas ng dalawang beses sa bilang ng mga pares ng poste), at ang ZS ay isang maramihang ZR. Halimbawa, ang isang unipolar resolver (p = 1) ay madalas na gumagamit ng zs = 4, zr = 2 ; Ang isang bipolar resolver (p = 2) ay madalas na gumagamit ng zs = 8, zr = 4 o zs = 12, zr = 6.
o hugis ng slot/poste: Ang hugis ng ngipin (kahanay, tapered) ay nakakaapekto sa pamamahagi ng magnetic field at harmonic content. Ang mga sukat tulad ng lapad ng ngipin, lapad ng pagbubukas ng slot, at kapal ng pamatok ay nangangailangan ng pag-optimize upang ma-maximize ang pangunahing lakas ng magneto-motibo (MMF) at mabawasan ang mga pagkakaisa ng slot.
O Air Gap: Ang laki ng agwat ng hangin ay isang kritikal na trade-off. Ang isang maliit na agwat ng hangin ay nagdaragdag ng ratio ng pagbabagong -anyo at lakas ng signal ngunit pinatataas ang kahirapan sa pagmamanupaktura, pagiging sensitibo sa eccentricity, at metalikang kuwintas. Ang isang malaking agwat ng hangin ay may kabaligtaran na epekto. Karaniwang dinisenyo sa pagitan ng 0.05mm - 0.25mm.
· Disenyo ng paikot -ikot:
o Uri: karaniwang ipinamamahagi ng mga paikot -ikot o puro (ngipin) na paikot -ikot. Ang ipinamamahaging mga paikot -ikot (isang coil na sumasaklaw sa maraming mga puwang) ay gumagawa ng isang mas sinusoidal magnetic field ngunit mas kumplikado sa paggawa; Ang mga puro na paikot -ikot ay mas simple ngunit may mas mataas na pagkakaisa.
o Pagkalkula ng Turn: Batay sa ratio ng target na pagbabagong -anyo, boltahe ng paggulo, at dalas, alamin ang bilang ng mga pagliko para sa paggulo ng paggulo at ang mga windings/cosine windings sa pamamagitan ng pagkalkula ng electromagnetic. Ang bilang ng mga liko para sa dalawang output windings ay dapat na mahigpit na magkapareho.
O Paraan ng Koneksyon: Tiyakin na ang mga sine at cosine windings ay mahigpit na 90 mga de -koryenteng degree bukod sa spatially.
3. Magnetic Field Simulation at Optimization (FEA Simulation) - Mahahalagang Modern Design Tool
Ang mga kalkulasyon ng analytical ay napaka -kumplikado at hindi sapat na tumpak. Ang Finite Element Analysis (FEA) Software (EG, JMAG, ANSYS Maxwell, SimCenter Magnet) ay mahalaga.
· Static Field Simulation: Kalkulahin ang pamamahagi ng magnetic field, inductance matrix, at potensyal na output sa iba't ibang mga anggulo ng rotor.
· Ang Simulation Field Simulation: Ilapat ang aktwal na boltahe ng paggulo upang gayahin ang alon ng boltahe ng output, mas tumpak na sumasalamin sa pagganap.
· Pag -optimize ng Parametric: Magsagawa ng mga parametric sweep at pag -optimize ng mga pangunahing sukat tulad ng hugis ng ngipin, agwat ng hangin, at pagbubukas ng slot upang mabawasan ang error (halimbawa, THD) at i -maximize ang ratio ng pagbabagong -anyo.
· Pagtatasa ng Error: Kalkulahin ang error sa elektrikal sa pamamagitan ng kunwa at pag -aralan ang mga mapagkukunan ng error (hal., Harmonics, cogging effect, saturation effect).
4. Disenyo ng Mekanikal na Istraktura
· Pabahay at mga bearings: Idisenyo ang istraktura ng suporta at pumili ng naaangkop na mga bearings upang matiyak ang konsentrasyon sa pagitan ng rotor at stator at minimal na pagkakaiba -iba ng agwat ng hangin, habang may natukoy na tinukoy na panginginig ng boses at pagkabigla.
· Koneksyon ng Shaft: Mga Keyway ng Disenyo, makinis na Bore, o interface ng servo upang matiyak ang maaasahang koneksyon at paghahatid ng walang backlash na may baras ng motor.
· Pamamahala ng Thermal: Isaalang-alang ang henerasyon ng init mula sa mga paikot-ikot at pagkalugi ng bakal upang maiwasan ang sobrang pag-init sa mga kapaligiran na may mataas na temperatura. Minsan kinakailangan ang disenyo ng thermal path.
· Electromagnetic Shielding: Magdagdag ng isang kalasag kung kinakailangan upang maiwasan ang pagkagambala mula sa mga panlabas na magnetic field.
5. Mga pagsasaalang -alang sa pagproseso ng signal ng signal
Bagaman hindi bahagi ng disenyo ng katawan ng resolver, dapat itong isaalang -alang na synergistically:
· RDC (Resolver-to-Digital Converter): Pumili ng isang RDC chip (halimbawa, AD2S1205, AU6802) na tumutugma sa impedance at excitation frequency ng resolver. Ang pagtutugma ng impedance ng input ay kinakailangan sa panahon ng disenyo.
· Circuit Drive Circuit: Nangangailangan ng isang power op-amp circuit na may kakayahang magbigay ng isang malinis, matatag na sine wave.
· Circuit ng Filter: I-filter ang mga signal ng output upang sugpuin ang mataas na dalas na ingay at pagkakaisa.
III. Disenyo ng mga hamon at pangunahing teknolohiya
1. Harmonic Suppression: Dahil sa hindi pagkakasunud-sunod ng pagkakaiba-iba ng pag-aatubili nito, ang output boltahe ng isang resolver ng VR ay naglalaman ng mayaman na pagkakatugma, na siyang pangunahing sanhi ng pagkakamali. Ang mga pamamaraan tulad ng Pole-Slot na kumbinasyon ng pag-optimize, skewing (mga puwang o pole), at pagdaragdag ng mga pandiwang pantulong sa mga ngipin ng stator ay maaaring epektibong sugpuin ang mga pagkakatugma.
2. Ang katumpakan ng pagbabalanse at gastos: Ang mataas na kawastuhan ay nagpapahiwatig ng mas tumpak na machining (mas maliit na agwat ng hangin, mas mataas na concentricity), mas mataas na kalidad na mga materyales (mas mataas na grade silikon na bakal), mas kumplikadong disenyo (halimbawa, mas maraming mga pares ng poste, fractional slot), at mga stricter na proseso, na humahantong sa mahigpit na pagtaas ng mga gastos.
3. Temperatura drift: Ang paglaban ng mga paikot -ikot at ang mga katangian ng pagbabago ng bakal na silikon na may temperatura, na nagiging sanhi ng amplitude at phase drift. Kinakailangan ang kabayaran sa circuit o software, o ang mga materyales na may mahusay na katatagan ng temperatura ay dapat mapili sa disenyo ng electromagnetic.
Buod
Mga Rekomendasyon sa Disenyo:
1. Magsimula sa mga pagtutukoy: Una, lubusang maunawaan ang mga tiyak na kinakailangan ng iyong senaryo ng aplikasyon tungkol sa kawastuhan, laki, at kapaligiran.
2. Mga napatunayan na solusyon sa Leverage: Magsimula sa mga klasikong kumbinasyon ng poste-slot (halimbawa, 4-2, 8-4), dahil ang mga ito ay isang napatunayan at maaasahang panimulang punto.
3. Disenyo na hinihimok ng simulation: Huwag tumigil sa mga kalkulasyon ng teoretikal; Agad na gumamit ng software ng FEM upang lumikha ng isang modelo ng parametric para sa kunwa at pag -optimize. Ito ang susi sa pagpapabuti ng mga rate ng tagumpay ng disenyo at pag -ikot ng mga siklo ng pag -unlad.
4. ITERATE AT TEST: Pagkatapos ng pagbuo ng isang prototype, magsagawa ng komprehensibong mga pagsubok sa pagganap (error, pagtaas ng temperatura, panginginig ng boses, atbp.), Ihambing sa mga resulta ng kunwa, pag -aralan ang mga sanhi ng pagkakaiba, at magpatuloy sa susunod na pag -iiba ng disenyo.
5. Mag -isip sa antas ng system: isaalang -alang at i -debug ang sensor ng resolver at ang downstream RDC circuit bilang isang integrated system.
Ang disenyo ng variable na pag -aatubili ng mga resolver ay isang lubos na praktikal na teknolohiya na nangangailangan ng paulit -ulit na mga siklo ng teorya, kunwa, at eksperimento.
