I. चर अनिच्छा संकल्प के मुख्य सिद्धांत
सबसे पहले, डिजाइन को समझने के लिए, किसी को पारंपरिक घाव-रोटर रिज़ॉल्वर से इसके मूलभूत अंतर को समझना चाहिए:
· पारंपरिक रिज़ॉल्वर: स्टेटर और रोटर दोनों में वाइंडिंग हैं। उत्तेजना संकेत और आउटपुट सिग्नल हवा के अंतराल में विद्युत चुम्बकीय रूप से प्रेरित हैं।
· चर अनिच्छा (वीआर) रिज़ॉल्वर: केवल स्टेटर में वाइंडिंग हैं । रोटर एक गैर-घाव फेरोमैग्नेटिक घटक है जो मुख्य ध्रुवों या दांतेदार संरचना से बना है। इसका कार्य सिद्धांत पर आधारित है अनिच्छा भिन्नता .
ओ स्टेटर वाइंडिंग्स: आमतौर पर एक उत्तेजना घुमावदार (प्राथमिक) और दो आउटपुट वाइंडिंग (साइन और कोसाइन वाइंडिंग, सेकेंडरी) शामिल हैं जो स्थानिक रूप से ऑर्थोगोनल (90 विद्युत डिग्री अलग) हैं।
o रोटर रोटेशन: जब मुख्य ध्रुवों के साथ रोटर घूमता है, तो यह हवा की अंतर की लंबाई और चुंबकीय सर्किट की अनिच्छा को बदल देता है।
o सिग्नल मॉड्यूलेशन: एयर गैप अनिच्छा में भिन्नता (आयाम मॉड्यूलेशन) (आयाम मॉड्यूलेशन) वोल्टेज आयाम को उत्तेजना चुंबकीय क्षेत्र द्वारा आउटपुट वाइंडिंग में प्रेरित करता है। दो आउटपुट वाइंडिंग के आयाम लिफाफे क्रमशः रोटर कोण के साइनसोइडल और कोसाइन कार्य हैं।
इसके लाभ हैं: सरल संरचना, बीहड़ और टिकाऊ (ब्रशलेस), कम लागत, उच्च विश्वसनीयता, उच्च गति और उच्च तापमान वाले वातावरण का सामना करने की क्षमता । नुकसान यह है कि सटीकता और रैखिकता आमतौर पर उच्च-सटीक घाव-रोटर रिज़ॉल्वर की तुलना में थोड़ी कम होती है।
Ii। डिजाइन प्रक्रिया और प्रमुख विचार
डिजाइन प्रक्रिया पुनरावृत्ति है और आमतौर पर इन चरणों का पालन करती है:
1। डिजाइन विनिर्देशों को परिभाषित करें
यह सभी डिजाइनों के लिए शुरुआती बिंदु है और पहले स्पष्ट किया जाना चाहिए:
· पोल जोड़े की संख्या (पी): विद्युत और यांत्रिक कोणों (θ_electric = p * θ_mechanical) के बीच संबंध निर्धारित करता है। सामान्य कॉन्फ़िगरेशन 1 पोल जोड़ी (एकध्रुवीय) और 2 पोल जोड़े (द्विध्रुवी) हैं। पोल जोड़े की संख्या सटीकता और अधिकतम गति को प्रभावित करती है।
· सटीकता की आवश्यकताएं: आमतौर पर आर्कमिन्यूट्स (′) या मिलिरडियन (एमआरएडी) में व्यक्त की जाती है। उच्च-सटीक डिजाइनों को विनिर्माण, सामग्री और चुंबकीय क्षेत्र हार्मोनिक दमन पर अत्यधिक उच्च मांगों की आवश्यकता होती है।
· इनपुट उत्तेजना संकेत: उत्तेजना वोल्टेज आयाम, आवृत्ति (सामान्य हैं 4KHz, 10kHz, आदि), तरंग (आमतौर पर साइनसोइडल)।
· परिवर्तन अनुपात (TR): इनपुट वोल्टेज (अधिकतम युग्मन की स्थिति पर) आउटपुट वोल्टेज का अनुपात।
· विद्युत त्रुटि: फ़ंक्शन त्रुटि, अशक्त वोल्टेज त्रुटि, चरण त्रुटि, आदि शामिल हैं।
· ऑपरेटिंग वातावरण: तापमान रेंज, कंपन, सदमे, आर्द्रता, इनग्रेस प्रोटेक्शन (आईपी) रेटिंग।
· आकार की कमी: बाहरी व्यास, आंतरिक बोर, मोटाई (लंबाई)।
· प्रतिबाधा पैरामीटर: इनपुट/आउटपुट प्रतिबाधा, बाद के सर्किटरी के साथ मिलान को प्रभावित करना।
2। विद्युत चुम्बकीय डिजाइन - कोर भाग
· स्टेटर/रोटर लेमिनेशन डिज़ाइन:
ओ सामग्री चयन: आमतौर पर उच्च पारगम्यता और कम लोहे के नुकसान (जैसे, DW540, 50JN400) के साथ सिलिकॉन स्टील शीट का उपयोग करता है।
o पोल-स्लॉट संयोजन: यह डिजाइन की आत्मा है। स्टेटर स्लॉट्स (जेडएस) और रोटर सॉलिएंट डंडे (ZR) की संख्या निर्धारित की जानी चाहिए। सबसे आम संयोजन Zr = 2p है (रोटर डंडे की संख्या पोल जोड़े की संख्या से दोगुनी होती है), और Zs Zr का एक बहु है। उदाहरण के लिए, एक एकध्रुवीय रिज़ॉल्वर (p = 1) अक्सर zs = 4, zr = 2 का उपयोग करता है ; एक द्विध्रुवी संकल्प (p = 2) अक्सर zs = 8, zr = 4 या zs = 12, zr = 6 का उपयोग करता है.
o स्लॉट/पोल शेप: दांतों का आकार (समानांतर, पतला) चुंबकीय क्षेत्र वितरण और हार्मोनिक सामग्री को प्रभावित करता है। दांतों की चौड़ाई, स्लॉट खोलने की चौड़ाई, और योक मोटाई जैसे आयामों को मौलिक मैग्नेटो-मोटर बल (एमएमएफ) को अधिकतम करने और स्लॉट हार्मोनिक्स को कम करने के लिए अनुकूलन की आवश्यकता होती है।
o एयर गैप: एयर गैप का आकार एक महत्वपूर्ण व्यापार बंद है। एक छोटा वायु अंतर परिवर्तन अनुपात और सिग्नल की शक्ति को बढ़ाता है लेकिन विनिर्माण कठिनाई, विलक्षणता के प्रति संवेदनशीलता और टॉर्क रिपल को बढ़ाता है। एक बड़े वायु अंतर का विपरीत प्रभाव पड़ता है। आमतौर पर 0.05 मिमी - 0.25 मिमी के बीच डिज़ाइन किया गया है।
· वाइंडिंग डिज़ाइन:
ओ प्रकार: आमतौर पर वितरित वाइंडिंग या केंद्रित (दांत) वाइंडिंग का उपयोग किया जाता है। वितरित वाइंडिंग (कई स्लॉट फैले हुए एक कॉइल) एक अधिक साइनसोइडल चुंबकीय क्षेत्र का उत्पादन करते हैं, लेकिन निर्माण के लिए अधिक जटिल हैं; केंद्रित वाइंडिंग सरल हैं लेकिन उच्च हार्मोनिक्स हैं।
o मोड़ गणना: लक्ष्य परिवर्तन अनुपात, उत्तेजना वोल्टेज और आवृत्ति के आधार पर, विद्युत चुम्बकीय गणना के माध्यम से उत्तेजना घुमावदार और साइन/कोसाइन वाइंडिंग के लिए मोड़ की संख्या निर्धारित करें। दो आउटपुट वाइंडिंग के लिए मोड़ की संख्या कड़ाई से समान होनी चाहिए।
o कनेक्शन विधि: सुनिश्चित करें कि साइन और कोसाइन वाइंडिंग सख्ती से 90 विद्युत डिग्री के अलावा स्थानिक रूप से हैं।
3। चुंबकीय क्षेत्र सिमुलेशन और अनुकूलन (FEA सिमुलेशन) - आवश्यक आधुनिक डिजाइन उपकरण
विशुद्ध रूप से विश्लेषणात्मक गणना बहुत जटिल और अपर्याप्त रूप से सटीक हैं। परिमित तत्व विश्लेषण (FEA) सॉफ्टवेयर (जैसे, JMAG, ANSYS MAXWELL, SIMCENTER चुंबक) आवश्यक है।
· स्थिर क्षेत्र सिमुलेशन: विभिन्न रोटर कोणों पर चुंबकीय क्षेत्र वितरण, इंडक्शन मैट्रिक्स और आउटपुट क्षमता की गणना करें।
· क्षणिक क्षेत्र सिमुलेशन: आउटपुट वोल्टेज तरंग का अनुकरण करने के लिए वास्तविक उत्तेजना वोल्टेज लागू करें, अधिक सटीक रूप से प्रतिबिंबित प्रदर्शन।
· पैरामीट्रिक ऑप्टिमाइज़ेशन: पैरामीट्रिक स्वीप करें और दाँत के आकार, वायु अंतराल, और स्लॉट खोलने जैसे प्रमुख आयामों का अनुकूलन त्रुटि (जैसे, THD) को कम करने और परिवर्तन अनुपात को अधिकतम करने के लिए।
· त्रुटि विश्लेषण: सिमुलेशन के माध्यम से विद्युत त्रुटि की गणना करें और त्रुटि स्रोतों (जैसे, हार्मोनिक्स, कोगिंग प्रभाव, संतृप्ति प्रभाव) का विश्लेषण करें।
4। यांत्रिक संरचना डिजाइन
· आवास और बीयरिंग: समर्थन संरचना डिजाइन करें और रोटर और स्टेटर और न्यूनतम वायु अंतराल भिन्नता के बीच सांद्रता सुनिश्चित करने के लिए उपयुक्त बीयरिंग का चयन करें, जबकि निर्दिष्ट कंपन और सदमे को समझते हैं।
· शाफ्ट कनेक्शन: मोटर शाफ्ट के साथ विश्वसनीय कनेक्शन और बैकलैश-मुक्त ट्रांसमिशन सुनिश्चित करने के लिए डिजाइन कीवे, स्मूथ बोर, या सर्वो इंटरफ़ेस।
· थर्मल प्रबंधन: उच्च तापमान वाले वातावरण में ओवरहीटिंग को रोकने के लिए वाइंडिंग और लोहे के नुकसान से गर्मी उत्पादन पर विचार करें। थर्मल पथ डिजाइन कभी -कभी आवश्यक होता है।
· विद्युत चुम्बकीय परिरक्षण: बाहरी चुंबकीय क्षेत्रों से हस्तक्षेप को रोकने के लिए यदि आवश्यक हो तो एक ढाल जोड़ें।
5। सिग्नल प्रोसेसिंग सर्किट विचार
हालांकि रिज़ॉल्वर बॉडी डिज़ाइन का हिस्सा नहीं है, इसे सहक्रियात्मक रूप से माना जाना चाहिए:
· RDC (रिज़ॉल्वर-टू-डिजिटल कनवर्टर): RDC चिप (जैसे, AD2S1205, AU6802) का चयन करें जो रिज़ॉल्वर के प्रतिबाधा और उत्तेजना आवृत्ति से मेल खाता है। डिजाइन के दौरान इनपुट प्रतिबाधा मिलान की आवश्यकता होती है।
· उत्तेजना ड्राइव सर्किट: एक स्वच्छ, स्थिर साइन वेव प्रदान करने में सक्षम एक पावर ऑप-एम्प सर्किट की आवश्यकता होती है।
· फ़िल्टर सर्किट: उच्च आवृत्ति शोर और हार्मोनिक्स को दबाने के लिए आउटपुट सिग्नल को फ़िल्टर करें।
Iii। डिजाइन चुनौतियां और प्रमुख प्रौद्योगिकियां
1. हार्मोनिक दमन: इसकी अनिच्छा भिन्नता की गैर-रैखिकता के कारण, वीआर रिज़ॉल्वर के आउटपुट वोल्टेज में समृद्ध हार्मोनिक्स होते हैं, जो त्रुटि का मुख्य कारण हैं। जैसे तरीके पोल-स्लॉट संयोजन अनुकूलन, स्केविंग (स्लॉट या पोल), और स्टेटर दांतों पर सहायक स्लॉट्स जोड़ने प्रभावी रूप से हार्मोनिक्स को दबा सकते हैं।
2. सटीकता और लागत को संतुलित करना: उच्च सटीकता का तात्पर्य अधिक सटीक मशीनिंग (छोटे हवा का अंतर, उच्च संकेंद्रित), उच्च गुणवत्ता वाली सामग्री (उच्च ग्रेड सिलिकॉन स्टील), अधिक जटिल डिजाइन (जैसे, अधिक पोल जोड़े, भिन्नात्मक स्लॉट), और सख्त प्रक्रियाएं हैं, जो तेजी से बढ़ती लागतों के लिए अग्रणी हैं।
3. तापमान बहाव: वाइंडिंग का प्रतिरोध और सिलिकॉन स्टील के गुण तापमान के साथ बदलते हैं, जिससे आयाम और चरण बहाव होता है। सर्किट या सॉफ़्टवेयर में मुआवजे की आवश्यकता होती है, या इलेक्ट्रोमैग्नेटिक डिज़ाइन के दौरान अच्छे तापमान स्थिरता के साथ सामग्री का चयन किया जाना चाहिए।
सारांश
डिजाइन की सिफारिशें:
1. विनिर्देशों के साथ शुरू करें: सबसे पहले, सटीकता, आकार और पर्यावरण के बारे में अपने आवेदन परिदृश्य की विशिष्ट आवश्यकताओं को अच्छी तरह से समझें।
2. लीवरेज सिद्ध समाधान: क्लासिक पोल-स्लॉट संयोजनों (जैसे, 4-2, 8-4) के साथ शुरू करें, क्योंकि वे एक सत्यापित और विश्वसनीय शुरुआती बिंदु हैं।
3. सिमुलेशन-चालित डिजाइन: सैद्धांतिक गणना पर रुकें नहीं; सिमुलेशन और अनुकूलन के लिए एक पैरामीट्रिक मॉडल बनाने के लिए तुरंत FEM सॉफ़्टवेयर का उपयोग करें। यह डिजाइन सफलता दर में सुधार और विकास चक्रों को छोटा करने के लिए महत्वपूर्ण है।
4. Iterate और परीक्षण: एक प्रोटोटाइप बनाने के बाद, व्यापक प्रदर्शन परीक्षण (त्रुटि, तापमान वृद्धि, कंपन, आदि) का संचालन करते हैं, सिमुलेशन परिणामों के साथ तुलना करते हैं, अंतर के कारणों का विश्लेषण करते हैं, और अगले डिजाइन पुनरावृत्ति के लिए आगे बढ़ते हैं।
5. सिस्टम स्तर पर सोचें: एक एकीकृत प्रणाली के रूप में रिज़ॉल्वर सेंसर और डाउनस्ट्रीम आरडीसी सर्किट पर विचार करें और डीबग करें।
चर अनिच्छा रिज़ॉल्वर का डिजाइन एक अत्यधिक व्यावहारिक तकनीक है जिसमें सिद्धांत, सिमुलेशन और प्रयोग के बार -बार चक्रों की आवश्यकता होती है।
