I. Айнымалы құлмақ бойынша шешімдердің негізгі принциптері
Біріншіден, дизайнды түсіну үшін, оның дәстүрлі жарасы өлшегіштерінен оның негізгі айырмашылықтарын түсіну керек:
· Дәстүрлі шешім: екі драйвер де, роторда да орамалар бар. Қозу сигналы мен шығыс сигналы ауа алшақтыққа электромагниттік түрде әсер етеді.
· Айнымалы құлықсыздық (VR) Шешімдер: тек статордың орамалары бар . Ротор - бұл жараланбайтын ферромагниттік компонент, ол жарықтандырылмаған тіректерден немесе тісті құрылымдан жасалған. Оның жұмыс принципі негізделген құлықсыз өзгерістерге .
o Стератордың орамалары: әдетте бір қозудың (бастапқы) және екі шығыс орамасын (синус, косинет орамалары, екінші орамалар) қамтиды (90 электр градусы).
o Ротордың айналуы: Жартылай тіректері бар ротор айналатын кезде, ауа саңылауының ұзындығын және магниттік тізбегінің құлықсыздығын өзгертеді.
o Сигнал модуляциясы: ауа саңылауларының өзгермелі модуляциясы (амплитудалық модуляция) Шұғылдың магнит өрісімен шығыс орамаларында пайда болған кернеу амплитудасы. Екі шығыс орамасының амплитудалық конверттері сәйкесінше роторлы бұрыштың синусоидалы және косиндік функциялары болып табылады.
Оның артықшылықтары: қарапайым құрылым, жалғазсыз және берік (щеткасыз), төмен шығындар, жоғары сенімділік, жоғары жылдамдықты және жоғары температуралық ортаға төтеп беру мүмкіндігі . Кемшілігі - дәлдік пен сызықтық, әдетте, жараның биік-роторлық алқаптарынан сәл төмен.
Ii. Дизайн процесі және негізгі пікірлер
Дизайн процесі итеративті және әдетте келесі қадамдарды орындайды:
1. Дизайн сипаттамаларын анықтаңыз
Бұл барлық дизайнның бастапқы нүктесі және алдымен нақтылануы керек:
· Полюя жұптары (P): электрлік және механикалық бұрыштар арасындағы қатынасты анықтайды (θ_electric = p *me_mechical). Жалпы конфигурациялар - 1 полюсті жұп (бірполярлық) және 2 полюс жұп (биполяр). Полюс жұптарының саны дәлдікке және максималды жылдамдыққа әсер етеді.
Дәлдікке қойылатын талаптар: Әдетте аркминттерде (') немесе миллирадандықтар (Мра) (MRAD) көрінеді. Жоғары дәлдіктегі дизайн өндіріске, материалдардан және магнит өрісін гармоникалық түрде қорлауға өте жоғары талаптарды талап етеді.
· Кірістірудің қозуы: қоздыру кернеуі амплитудасы, жиілігі (ортақ 4 кГц, 10 кГц және т.б.), толқын пішіні (әдетте синусоидалы).
Триформация коэффициенті (TR): Шығару кернеуінің кіріс кернеуіне қатынасы (максималды муфта орнында).
· Электр қатесі: функция қатесі, NULL кернеу қатесі, фазалық қате және т.б.
· Жұмыс ортасы: температура диапазоны, діріл, соққы, ылғалдылық, қорғаныс (IP) рейтингі.
Өлшемді шектеулер: сыртқы диаметр, ішкі ұңғыма, қалыңдығы (ұзындығы).
Кедергілердің параметрлері: кейінгі схемамен сәйкестендіруге әсер ететін енгізу / шығару кедергісі.
2. Электромагниттік дизайн - негізгі бөлік
· Жталық / роторлы ламинация дизайны:
o Материалды таңдау: әдетте кремний болат парақтарын жоғары өткізгіштігі бар және аз мөлшерде қолданады (мысалы, DW540, 50JN400).
o Pole-Slot комбинациясы: бұл дизайнның жаны. Стератор ұяшықтарының (ZS) және роторлы тірек тіректерінің саны (ZR) анықталуы керек. Ең көп таралған комбинация - ZR = 2p (роторлы тіректер саны полюстің санынан екі есе көп), ал ZS - бұл ZR-дің көп бөлігі. Мысалы, Unipolol Resolver (P = 1) көбінесе ZS = 4, ZR = 2 қолданады ; Биполярлы Resolver (P = 2) көбінесе ZS = 8, ZR = 4 немесе ZS = 12, ZR = 6 қолданады.
o Slot / Pole пішіні: тістердің пішіні (параллель, бұралған) магнит өрісін таратуға және гармоникалық мазмұнға әсер етеді. Тіс ені, ұясының ені ені, ұясының ені сияқты өлшемдер және ілулі қабықтың қалыңдығы негізгі магниттік күш (MMF) және ұялы гармониканы азайтуға мүмкіндік береді.
o Air Gap: ауа алшақтық мөлшері - бұл сыни сауда. Шағын ауа алшағы түрлендіру коэффициентін және сигнал күшін арттырады, бірақ өндіріс қиындық, эксцентрицалық және моментке сезімталдығын арттырады. Үлкен ауа алшақтыққа қарсы әсері бар. Әдетте 0,05 мм аралығында жасалған - 0,25 мм.
· Желілік дизайн:
o түрі: әдетте таратылған орамалар немесе концентрацияланған (тіс) орамалар қолданылады. Таратылған орамалар (бірнеше катушканы саңылаулары бірнеше слоттар) көбірек синусоидалы магнит өрісін шығарады, бірақ өндіретін күрделі; Концентрацияланған орамалар қарапайым, бірақ гармоникасы жоғары.
o бұру Есептеу: Мақсатты түрлендіру коэффициентіне, қоздырудың кернеуі мен жиілікке негізделген, қозудың басталуының және электромагниттік есептеу арқылы евроциттердің бұрылуының және синус / косининг орамаларының санын анықтаңыз. Екі шығыс орамасы үшін кезектер саны қатаң бірдей болуы керек.
o Байланыс әдісі: Син және косиндік орамалар тегіс емес 90 электрлік градус, бөлек.
3. Магнит далалық модельдеу және оңтайландыру (FEA модельдеу) - заманауи заманауи дизайн құралы
Таза аналитикалық есептеулер өте күрделі және жеткіліксіз. Ақырлы элементтерді талдау (FEA) бағдарламалық жасақтамасы (мысалы, JMAG, ANSYS MAXWELL, SimCenter Magnet) өте маңызды.
· Статикалық өрісті модельдеу: магнит өрісін бөлуді, индуктивті матрицаны және шығыс потенциалды әр түрлі роторлы бұрыштарда есептеу.
Өтпелі далалық модельдеу: шығыс кернеуінің толқындық толқындық пішінін модельдеу үшін нақты қоздыру кернеуін қолданыңыз, бұл өнімділікті дәл көрсетіңіз.
· Параметрлі оңтайландыру: қатені (мысалы, THD) кішірейту үшін (мысалы, THD) (мысалы, THD) функциясы сияқты, параметрлік өлшемдерді және ұяшықтарды оңтайландыруды орнатыңыз.
· Қатені талдау: қателер көздерін модельдеу және талдау арқылы электр қатесін есептеу (мысалы, гармоника, когингтік әсер, қанықтық әсер).
4. Механикалық құрылым дизайны
· Тұрғын үй және мойынтіректер: тірек құрылымын дизайнын жасаңыз және ротор мен статор арасындағы концентрацияны және белгілі бір діріл және минималды ауа алшақтық вариациясы арасындағы концентрацияны, көрсетілген діріл мен шокқа төтеп беруге байланысты.
Білік байланысы: мотор білігімен сенімді қосылуды және кері байланыссыз берілуді қамтамасыз ету үшін дизайн, тегіс ұңғылар, тегіс ұңғылар немесе серво интерфейсі.
· Жылулық менеджмент: жоғары температуралы ортада қызып кетудің алдын алу үшін жылу өндіруді орамалардан және үтік шығындардан қарастыру. Жылу жолының дизайны кейде қажет.
Электромагниттік экрандау: сыртқы магнит өрістерінің кедергісінің алдын алу үшін қалқан қосыңыз.
5. Сигналды өңдеу тізбегінің пікірлері
Шешім денесінің дизайнының бөлігі болмаса да, оны синергетикалық түрде қарастырған жөн:
· Rdc (Resolver-o-сандық түрлендіргіші): RDC чипін (мысалы, AD2S1205, AIS1205, AU2S1205, AU6802) таңдаңыз. Дизайн кезінде кедергілерді сәйкестендіру қажет.
· Қозғалмайтын диск тізбегі: таза, тұрақты синус толқынын қамтамасыз етуге қабілетті OP-AMP электр тізбегін қажет етеді.
· Сүзгі: шу мен гармониканы басу үшін шығыс сигналдарын сүзгіден өткізіңіз.
Iii. Дизайн мәселелері және негізгі технологиялар
1. Гармоникалық жолын кесу: оның құлықсыз өзгерістерінің арқасында VR Resolver шығыс кернеуі қатенің негізгі себебі болып табылатын бай гармониканы қамтиды. сияқты әдістер Поле-слот үйлесімін оңтайландыру, қисық (слоттар немесе тіректер), және статор тістеріне қосалқы слоттар қосу гармониканы тиімді түрде баса алады.
2. Теңестіретін дәлдігі мен құны: Жоғары дәлдіктер дәл өңдеуді білдіреді (азырақ ауа алшақтық, жоғары концентрация), жоғары сапалы материалдар (жоғары сортты силикон болат), күрделі жобалар және қатаң процестер, ал қатаң процестер.
3. Температураның дрифтері: орамалардың тұрақтылығы және температурасы бар кремнийдің өзгеру қасиеттері, амплитудасы мен фазалық дрейф. Электр тізбегіндегі немесе бағдарламалық қамтамасыздандырудағы өтемақы қажет, немесе электромагниттік дизайн кезінде температураның жақсы тұрақтылығы бар материалдар таңдалуы керек.
Қысқаша мазмұндама
Дизайн бойынша ұсыныстар:
1. Техникалық сипаттамадан бастаңыз: Біріншіден, қолданбаның сценарийінің дәлдігі, мөлшері және қоршаған ортаға қатысты нақты талаптарын мұқият түсініңіз.
2. Технологиялық дәлелденген шешімдер: классикалық полюстерді комбинациялардан бастаңыз (мысалы, 4-2, 8-4), өйткені олар тексерілген және сенімді бастапқы нүкте болып табылады.
3. Модельдеу-басқарылатын дизайн: теориялық есептеулерде тоқтамаңыз; Модельдеу және оңтайландыру үшін параметрлік модель жасау үшін бірден AREM бағдарламалық құралын пайдаланыңыз. Бұл дизайндағы сәттілік пен даму циклдерін қысқартудың кілті болып табылады.
4. Итерация және сынау: прототипі құрғаннан кейін, үлгілік нәтижелермен салыстырғанда, модельдеу нәтижелерімен (қателер, температура көтерілуі, т.б.), айырмашылықтардың себептерін талдаңыз және келесі дизайнның итерациясына өтіңіз.
5. Жүйе деңгейінде ойланыңыз: Resolver Sensor және Downstream RDC тізбегін біріктірілген жүйе ретінде қарастырыңыз және күйге келтіріңіз.
Айнымалы құлмақ бойынша шешілімдердің дизайны - бұл теория, модельдеу және эксперимент туралы қайталанған циклдерді қажет ететін жоғары практикалық технология.
