I. A változó vonakodási feloldók alapelvei
Először is, a terv megértéséhez meg kell érteni annak alapvető különbségeit a hagyományos seb-rotorok megoldóival szemben:
· Hagyományos feloldó: Mind az állórész, mind a forgórész tekercseléssel rendelkezik. A gerjesztési jelet és a kimeneti jelet elektromágnesesen indukálják a légrésen.
· Változó vonakodás (VR) feloldó: Csak az állórésznek van tekercse . A forgórész egy nem sebes ferromágneses alkatrész, amely kiemelkedő pólusokból vagy fogazott szerkezetből készül. Munka alapelve alapul a vonakodás variációján .
o STATOR -tekercsek: Jellemzően egy gerjesztési tekercset (elsődleges) és két kimeneti tekercset (szinusz és koszinusz tekercsek, másodlagos), amelyek térben ortogonálisak (90 elektromos fok egymástól).
o Rotor forgása: Amikor a rotor a kiemelkedő pólusokkal forog, akkor megváltoztatja a légrés hosszát és a mágneses áramkör vonakodását.
o Signal moduláció: A levegőrés vonzásainak változása modulálja (amplitúdó modulációja) A gerjesztő mágneses mező által a kimeneti tekercsekben indukált feszültség amplitúdó. A két kimeneti tekercs amplitúdójú borítékai a rotor szög szinuszos és koszinusz funkciói.
Előnyei: egyszerű szerkezet, robusztus és tartós (kefe nélküli), olcsó, nagy megbízhatóság, nagy sebességű és magas hőmérsékletű környezetek ellenállási képessége . A hátrány az, hogy a pontosság és a linearitás általában valamivel alacsonyabb, mint a nagy pontosságú seb-rotoros feloldóknál.
Ii. Tervezési folyamat és kulcsfontosságú megfontolások
A tervezési folyamat iteratív, és általában követi ezeket a lépéseket:
1. Határozza meg a tervezési specifikációkat
Ez az összes terv kiindulópontja, és először tisztázni kell:
· A póluspárok száma (P): meghatározza az elektromos és a mechanikai szögek kapcsolatát (θ_electric = p * θ_mechanikus). Általános konfigurációk: 1 póluspár (Unipolar) és 2 póluspár (bipoláris). A póluspárok száma befolyásolja a pontosságot és a maximális sebességet.
· Pontossági követelmények: Általában íves (′) vagy milliradians (MRAD) kifejezés. A nagy pontosságú tervek rendkívül nagy igényeket igényelnek a gyártás, az anyagok és a mágneses mező harmonikus elnyomására.
· Bemeneti gerjesztési jel: gerjesztési feszültség amplitúdója, frekvencia (a gyakoriak 4 kHz, 10 kHz stb.), Hullámforma (általában szinuszos).
· Transzformációs arány (TR): A kimeneti feszültség és a bemeneti feszültség aránya (a maximális kapcsolás helyzetében).
· Elektromos hiba: Funkció hibát, null feszültség hibát, fázishibát stb.
· Működési környezet: Hőmérsékleti tartomány, rezgés, sokkosság, páratartalom, behatolásvédelem (IP) besorolás.
· Méretkorlátozások: Külső átmérő, belső furat, vastagság (hossz).
· Impedancia paraméterek: Bemeneti/kimeneti impedancia, befolyásolva a későbbi áramkörökkel való illesztést.
2. Elektromágneses kialakítás - magrész
· STATOR/ROTOR LAMINÁLIS TERVEZÉS:
o Anyagválasztás: Általában nagy permeabilitással és alacsony vasveszteséggel rendelkező szilícium acéllemezeket használ (pl. DW540, 50JN400).
o Pole-rés kombináció: Ez a tervek lelke. Meg kell határozni az állórészrések (ZS) és a forgórész -süllyedő oszlopok (ZR) számát. A leggyakoribb kombináció a ZR = 2p (a rotoroszlopok száma megegyezik a póluspárok kétszeresével), és a ZS a ZR többszöröse. Például egy unipoláris feloldó (p = 1) gyakran Zs = 4, Zr = 2 ; A bipoláris feloldó (p = 2) gyakran zs = 8, zr = 4 vagy zs = 12, zr = 6 használ.
o A rés/pólus alakja: A fogak alakja (párhuzamos, kúpos) befolyásolja a mágneses mező eloszlását és a harmonikus tartalmat. A méretek, például a fogszélesség, a nyílásnyílás szélessége és a vastagság optimalizálása szükséges az alapvető magneto-motívum (MMF) maximalizálása és a rés harmonikusságainak minimalizálása érdekében.
o Légrés: A légrés mérete kritikus kompromisszum. Egy kis légrés növeli az átalakulási arányt és a jel szilárdságát, de növeli a gyártási nehézségeket, az excentricitás iránti érzékenységet és a nyomaték fodrozódását. A nagy légrésnek ellentétes hatása van. Általában 0,05 mm - 0,25 mm között tervezték.
· Tekercselési terv:
o Típus: Általában elosztott tekercseket vagy koncentrált (fog) tekercseket használnak. Az elosztott tekercsek (egy tekercses, amely több rést átfedő) szinuszosabb mágneses mezőt eredményez, de összetettebb a gyártáshoz; A koncentrált tekercsek egyszerűbbek, de magasabb harmonikusok.
o Fordulási számítás: A cél transzformációs aránya, a gerjesztési feszültség és a frekvencia alapján határozza meg a gerjesztési tekercsek és a szinusz/koszinusz tekercsek számának számát az elektromágneses számítás révén. A két kimeneti tekercs fordulatának számának szigorúan azonosnak kell lennie.
o Csatlakozási módszer: Győződjön meg arról, hogy a szinusz és a koszinusz tekercsek szigorúan 90 elektromos fokos fokban vannak téren.
3. mágneses mező szimulációja és optimalizálása (FEA szimuláció) - Alapvető modern tervező eszköz
A tisztán analitikai számítások nagyon összetettek és nem elég pontosak. A véges elem -elemzés (FEA) szoftver (pl. Jmag, ANSYS Maxwell, SimCenter Magnet) elengedhetetlen.
· Statikus mező szimuláció: Számítsa ki a mágneses mező eloszlását, az induktivitás mátrixot és a kimeneti potenciált különböző rotor szögeknél.
· Átmeneti mező szimuláció: Vigye fel a tényleges gerjesztési feszültséget a kimeneti feszültség hullámformájának szimulálására, pontosabban tükrözve a teljesítményt.
· Parametrikus optimalizálás: Végezzen parametrikus seprőket és optimalizálást a kulcsméretek, például a fog alakja, a légrés és a nyerőgép nyitása érdekében, hogy minimalizálja a hibát (pl. Thd), és maximalizálja a transzformációs arányt.
· Hibaanalízis: Számítsa ki az elektromos hibát szimulációval és elemezze a hibaforrásokat (pl. Harmonika, Cogging hatás, telítettséghatás).
4. Mechanikai szerkezet kialakítása
· Lakás és csapágyak: Tervezze meg a támogató struktúrát, és válassza ki a megfelelő csapágyakat a rotor és az állórész és a minimális légrés -variáció közötti koncentrikusság biztosítása érdekében, miközben ellenáll a meghatározott rezgésnek és sokknak.
· A tengelycsatlakozás: Tervezze meg a kulcstartókat, a sima furat vagy a szervo felületet, hogy biztosítsa a megbízható kapcsolat és a motor tengelyével történő hátrányos sebességváltót.
· Hőgazdálkodás: Vegye figyelembe a tekercsekből és a vasveszteségektől származó hőtermelést, hogy megakadályozzák a túlhevítést a magas hőmérsékletű környezetben. A termikus útvonal kialakítására néha szükséges.
· Elektromágneses árnyékolás: Ha szükséges, adjon hozzá egy pajzsot, hogy megakadályozza a külső mágneses mezők interferenciáját.
5. jelfeldolgozó áramkör megfontolásai
Bár nem része a feloldó testtervének, szinergetikusan kell tekinteni:
· RDC (Resolver-to-Digital Converter): Válasszon egy RDC chipet (pl. AD2S1205, AU6802), amely megegyezik a feloldó impedanciájával és gerjesztési frekvenciájával. Bemeneti impedancia illesztésre van szükség a tervezés során.
· Izzító meghajtó áramkör: Szüksége van egy olyan teljesítmény-amp-áramkörre, amely képes tiszta, stabil szinuszhullám biztosítására.
· Szűrőáramkör: Szűrje ki a kimeneti jeleket a magas frekvenciájú zaj és a harmonikusok elnyomására.
Iii. Tervezési kihívások és kulcsfontosságú technológiák
1. Harmonikus elnyomás: A vonakodási variáció nemlinearitása miatt a VR feloldó kimeneti feszültsége gazdag harmonikát tartalmaz, amelyek a hiba fő oka. Az olyan módszerek, mint a pólusrés-kombináció optimalizálása, a ferde (résidők vagy oszlopok), és kiegészítő résidők hozzáadása az állórész fogakon, hatékonyan elnyomhatják a harmonikát.
2. A pontosság és a költségek kiegyensúlyozása: A nagy pontosság pontosabb megmunkálást (kisebb légrés, magasabb koncentricitás), magasabb minőségű anyagokat (magasabb fokú szilícium acél), összetettebb terveket (pl. Több póluspár, frakcionált résidő) és szigorúbb folyamatokra utal, amelyek hirtelen növekvő költségeket eredményeznek.
3. Hőmérsékleti sodródás: A tekercsek ellenállása és a szilícium acél tulajdonságai a hőmérsékleten változnak, amplitúdót és fázis eltolódást okozva. Az áramkörben vagy a szoftverben kompenzációra van szükség, vagy a jó hőmérsékleti stabilitású anyagokat ki kell választani az elektromágneses kialakítás során.
Összefoglalás
Tervezési ajánlások:
1. Kezdje a specifikációkkal: Először, alaposan értse meg az alkalmazás forgatókönyvének konkrét követelményeit a pontosság, a méret és a környezet szempontjából.
2. Tőkeáttétel Bizonyított megoldások: Kezdje a klasszikus pólusrés-kombinációkkal (pl. 4-2, 8-4), mivel ezek ellenőrzött és megbízható kiindulási pont.
3. Szimuláció-vezérelt kialakítás: Ne hagyja abba az elméleti számításokat; Azonnal használja a FEM szoftvert egy paraméteres modell létrehozásához a szimulációhoz és az optimalizáláshoz. Ez kulcsfontosságú a tervezési sikerességi arány javításához és a fejlesztési ciklusok lerövidítéséhez.
4. Iterate és teszt: A prototípus felépítése után végezzen átfogó teljesítményteszteket (hiba, hőmérséklet -emelkedés, rezgés stb.), Hasonlítsa össze a szimulációs eredményekkel, elemezze a különbségek okait, és folytassa a következő tervezési iterációval.
5. Gondoljon a rendszer szintjén: Fontolja meg és hibakeresse meg a Resolver érzékelőt és a downstream RDC áramkört, mint integrált rendszert.
A változó vonakodási feloldók tervezése egy nagyon gyakorlati technológia, amely megköveteli az elmélet, a szimuláció és a kísérletek ismételt ciklusait.
