ການອອກແບບຈຸດສໍາຄັນສໍາລັບການແກ້ໄຂຄວາມລັງເລຕົວແປ

I. ຫຼັກການຫຼັກຂອງຕົວແກ້ໄຂຄວາມລັງເລຕົວແປ

ກ່ອນອື່ນ ໝົດ, ເພື່ອເຂົ້າໃຈການອອກແບບ, ຄົນເຮົາຕ້ອງເຂົ້າໃຈຄວາມແຕກຕ່າງພື້ນຖານຂອງມັນຈາກຕົວແກ້ໄຂບາດແຜ - rotor ແບບດັ້ງເດີມ:

· ການແກ້ໄຂແບບດັ້ງເດີມ:

ທັງ stator ແລະ rotor ມີ windings. ສັນຍານກະຕຸ້ນ ແລະສັນຍານອອກແມ່ນຖືກກະຕຸ້ນດ້ວຍແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າທົ່ວຊ່ອງຫວ່າງອາກາດ.

· ຕົວແກ້ຕົວປ່ຽນແປງ (VR) Resolver:

ພຽງແຕ່ stator ທີ່ມີ windings . rotor ແມ່ນ ອົງປະກອບ ferromagnetic ທີ່ບໍ່ມີບາດແຜ ທີ່ເຮັດດ້ວຍເສົາໄຟຟ້າຫຼືໂຄງສ້າງທີ່ມີແຂ້ວ. ຫຼັກການການເຮັດວຽກຂອງມັນແມ່ນອີງໃສ່ ການປ່ຽນແປງທີ່ລັງເລໃຈ.

o Stator Windings:

ໂດຍປົກກະຕິປະກອບມີຫນຶ່ງ winding excitation (ປະຖົມ) ແລະສອງ windings ຜົນຜະລິດ (sine ແລະ cosine windings, ທີສອງ) ທີ່ຢູ່ທາງຂວາງ orthogonal (90 ອົງສາໄຟຟ້າຫ່າງ).

o Rotor rotation:

ເມື່ອ rotor ກັບ poles salient rotates, ມັນມີການປ່ຽນແປງຄວາມຍາວຂອງຊ່ອງຫວ່າງອາກາດແລະຄວາມລັງເລຂອງວົງຈອນແມ່ເຫຼັກ.

o ໂມດູນສັນຍານ:

ການປ່ຽນແປງຂອງຊ່ອງຫວ່າງອາກາດທີ່ລັງເລໃຈໂມດູນ (ໂມດູນຄວາມກວ້າງໄກ) ຄວາມກວ້າງຂອງແຮງດັນທີ່ກະຕຸ້ນໃນກະແສລົມອອກໂດຍສະໜາມແມ່ເຫຼັກທີ່ຕື່ນເຕັ້ນ. ຊອງຄວາມກວ້າງໃຫຍ່ຂອງສອງ windings ຜົນຜະລິດແມ່ນ sinusoidal ແລະ cosine ຫນ້າທີ່ຂອງມຸມ rotor, ຕາມລໍາດັບ.

ຂໍ້ໄດ້ປຽບຂອງມັນແມ່ນ: ໂຄງປະກອບການງ່າຍດາຍ, rugged ແລະທົນທານ (brushless), ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍຕ່ໍາ, ຄວາມຫນ້າເຊື່ອຖືສູງ, ຄວາມສາມາດໃນການທົນທານຕໍ່ຄວາມໄວສູງແລະສະພາບແວດລ້ອມອຸນຫະພູມສູງ . ຂໍ້ເສຍແມ່ນວ່າຄວາມຖືກຕ້ອງແລະ linearity ປົກກະຕິແລ້ວແມ່ນຕ່ໍາກວ່າເລັກນ້ອຍຂອງການແກ້ໄຂບາດແຜ - rotor ຄວາມແມ່ນຍໍາສູງ.

II. ຂະບວນການອອກແບບແລະການພິຈາລະນາທີ່ສໍາຄັນ

ຂະ​ບວນ​ການ​ອອກ​ແບບ​ເປັນ​ການ​ຊ​້​ໍາ​ແລະ​ໂດຍ​ປົກ​ກະ​ຕິ​ປະ​ຕິ​ບັດ​ຕາມ​ຂັ້ນ​ຕອນ​ເຫຼົ່າ​ນີ້​:

1. ກໍານົດສະເພາະການອອກແບບ

ນີ້ແມ່ນຈຸດເລີ່ມຕົ້ນຂອງການອອກແບບທັງຫມົດແລະຕ້ອງໄດ້ຮັບການຊີ້ແຈງກ່ອນ:

·ຈໍານວນຄູ່ Pole (P):

ກໍານົດຄວາມສໍາພັນລະຫວ່າງມຸມໄຟຟ້າແລະກົນຈັກ (θ_electric = P * θ_mechanical). ການຕັ້ງຄ່າທົ່ວໄປແມ່ນ 1 ຄູ່ pole (unipolar) ແລະ 2 pole ຄູ່ (bipolar). ຈໍານວນຂອງຄູ່ pole ຜົນກະທົບຕໍ່ຄວາມຖືກຕ້ອງແລະຄວາມໄວສູງສຸດ.

· ຄວາມຕ້ອງການຄວາມຖືກຕ້ອງ:

ປົກກະຕິແລ້ວສະແດງອອກເປັນ arcminutes (′) ຫຼື milliradians (mrad). ການອອກແບບທີ່ມີຄວາມຊັດເຈນສູງຮຽກຮ້ອງໃຫ້ມີຄວາມຕ້ອງການສູງທີ່ສຸດກ່ຽວກັບການຜະລິດ, ວັດສະດຸ, ແລະການສະກັດກັ້ນຄວາມກົມກຽວຂອງສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ.

· Input Excitation Signal:

ຄວາມກວ້າງຂອງແຮງດັນແຮງດັນ, ຄວາມຖີ່ (ທົ່ວໄປແມ່ນ 4kHz, 10kHz, ແລະອື່ນໆ), waveform (ປົກກະຕິແລ້ວ sinusoidal).

· ອັດ​ຕາ​ສ່ວນ​ການ​ຫັນ​ປ່ຽນ (TR):

ອັດ​ຕາ​ສ່ວນ​ຂອງ​ແຮງ​ດັນ​ຜະ​ລິດ​ຕະ​ພັນ​ກັບ​ແຮງ​ດັນ input (ຢູ່​ໃນ​ຕໍາ​ແຫນ່ງ​ຂອງ​ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່​ສູງ​ສຸດ​)​.

· ຄວາມຜິດພາດທາງໄຟຟ້າ:

ປະກອບມີຄວາມຜິດພາດຂອງການເຮັດວຽກ, ຄວາມຜິດພາດຂອງແຮງດັນ null, ຄວາມຜິດພາດໄລຍະ, ແລະອື່ນໆ.

·ສະພາບແວດລ້ອມການດໍາເນີນງານ:

ລະດັບອຸນຫະພູມ, ການສັ່ນສະເທືອນ, ຊ໊ອກ, ຄວາມຊຸ່ມຊື່ນ, ການປ້ອງກັນ ingress (IP).

· ຂໍ້ຈໍາກັດຂອງຂະຫນາດ:

ເສັ້ນຜ່າກາງນອກ, ເຈາະພາຍໃນ, ຄວາມຫນາ (ຄວາມຍາວ).

· ຕົວກໍານົດການ impedance:

impedance ຂາເຂົ້າ / ຜົນຜະລິດ, ຜົນກະທົບຕໍ່ການຈັບຄູ່ກັບວົງຈອນຕໍ່ໄປ.

2. ການອອກແບບແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ - ສ່ວນຫຼັກ

· Stator/Rotor Lamination Design:

o ການເລືອກວັດສະດຸ:

ໂດຍທົ່ວໄປແລ້ວຈະໃຊ້ແຜ່ນເຫຼັກກ້າຊິລິໂຄນທີ່ມີ permeability ສູງແລະການສູນເສຍທາດເຫຼັກຕ່ໍາ (ຕົວຢ່າງ, DW540, 50JN400).

o Pole-Slot Combination:

ນີ້ແມ່ນຈິດວິນຍານຂອງການອອກແບບ. ຈໍາ​ນວນ​ຂອງ stator slots (Zs​) ແລະ rotor salient poles (Zr​) ຕ້ອງ​ໄດ້​ຮັບ​ການ​ກໍາ​ນົດ​. ການປະສົມປະສານທົ່ວໄປທີ່ສຸດແມ່ນ Zr = 2P (ຈໍານວນຂອງ rotor poles ເທົ່າກັບສອງເທົ່າຂອງຈໍານວນຄູ່ pole), ແລະ Zs ເປັນຫຼາຍຂອງ Zr. ຕົວຢ່າງ, ຕົວແກ້ໄຂ unipolar (P=1) ມັກຈະໃຊ້ Zs=4, Zr=2 ; ຕົວແກ້ໄຂ bipolar (P=2) ມັກຈະໃຊ້ Zs=8, Zr=4 ຫຼື Zs=12, Zr=6.

o ຮູບຮ່າງຂອງສະລັອດຕິງ / Pole:

ຮູບຮ່າງຂອງແຂ້ວ (ຂະຫນານ, tapered) ຜົນກະທົບຕໍ່ການແຜ່ກະຈາຍພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກແລະເນື້ອໃນປະສົມກົມກຽວ. ຂະຫນາດເຊັ່ນ: ຄວາມກວ້າງຂອງແຂ້ວ, ຄວາມກວ້າງຂອງຊ່ອງສຽບ, ແລະຄວາມຫນາຂອງ yoke ຕ້ອງການການເພີ່ມປະສິດທິພາບເພື່ອເພີ່ມແຮງກະຕຸ້ນພື້ນຖານ (MMF) ແລະຫຼຸດຜ່ອນຄວາມກົມກຽວຂອງຊ່ອງສຽບ.

o Air Gap:

ຂະໜາດຊ່ອງຫວ່າງອາກາດແມ່ນເປັນການຊື້ຂາຍທີ່ສຳຄັນ. ຊ່ອງຫວ່າງທາງອາກາດຂະຫນາດນ້ອຍເພີ່ມອັດຕາສ່ວນການຫັນເປັນແລະຄວາມແຮງຂອງສັນຍານແຕ່ເພີ່ມຄວາມຫຍຸ້ງຍາກໃນການຜະລິດ, ຄວາມອ່ອນໄຫວຕໍ່ກັບ eccentricity, ແລະ torque ripple. ຊ່ອງຫວ່າງທາງອາກາດຂະຫນາດໃຫຍ່ມີຜົນກະທົບກົງກັນຂ້າມ. ອອກແບບປົກກະຕິລະຫວ່າງ 0.05mm - 0.25mm.

· ການ​ອອກ​ແບບ Winding​:

o ປະເພດ:

ໂດຍປົກກະຕິ windings ແຈກຢາຍຫຼືເຂັ້ມຂຸ້ນ (ແຂ້ວ) windings ຖືກນໍາໃຊ້. windings ແຈກຢາຍ (ຫນຶ່ງ coil spanning ຫຼາຍຊ່ອງ) ຜະລິດສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ sinusoidal ຫຼາຍແຕ່ມີຄວາມຊັບຊ້ອນໃນການຜະລິດ; ລົມທີ່ເຂັ້ມຂຸ້ນແມ່ນງ່າຍດາຍກວ່າແຕ່ມີຄວາມກົມກຽວກັນສູງກວ່າ.

o ການຄິດໄລ່ການຫັນ:

ອີງຕາມອັດຕາສ່ວນການຫັນເປັນເປົ້າຫມາຍ, ແຮງດັນຄວາມຕື່ນເຕັ້ນ, ແລະຄວາມຖີ່, ກໍານົດຈໍານວນຂອງການຫັນສໍາລັບການ winding excitation ແລະ sine / cosine windings ໂດຍຜ່ານການຄິດໄລ່ໄຟຟ້າ. ຈໍານວນຂອງການຫັນສໍາລັບສອງ windings ຜົນຜະລິດຈະຕ້ອງຄືກັນຢ່າງເຂັ້ມງວດ.

o ວິທີການເຊື່ອມຕໍ່:

ໃຫ້ແນ່ໃຈວ່າສາຍລົມໄຊນ ແລະໂຄຊິນຢູ່ຫ່າງກັນຢ່າງເຂັ້ມງວດ 90 ອົງສາໄຟຟ້າ.

3. ການຈຳລອງສະໜາມແມ່ເຫຼັກ ແລະ ການເພີ່ມປະສິດທິພາບ (ການຈຳລອງ FEA) - ເຄື່ອງມືອອກແບບທັນສະໄໝທີ່ສຳຄັນ

ການ​ຄິດ​ໄລ່​ວິ​ເຄາະ​ຢ່າງ​ດຽວ​ແມ່ນ​ມີ​ຄວາມ​ສັບ​ສົນ​ຫຼາຍ​ແລະ​ບໍ່​ພຽງ​ພໍ​ທີ່​ຖືກ​ຕ້ອງ​. ຊອບແວການວິເຄາະອົງປະກອບ Finite (FEA) (ເຊັ່ນ: JMAG, ANSYS Maxwell, Simcenter Magnet) ເປັນສິ່ງຈໍາເປັນ.

· ການຈໍາລອງພາກສະຫນາມແບບຄົງທີ່:

ຄິດໄລ່ການແຜ່ກະຈາຍພາກສະຫນາມແມ່ເຫຼັກ, inductance matrix, ແລະທ່າແຮງຜົນຜະລິດຢູ່ໃນມຸມ rotor ທີ່ແຕກຕ່າງກັນ.

· Transient Field Simulation:

ນຳໃຊ້ແຮງດັນແຮງດັນຕົວຈິງເພື່ອຈຳລອງຮູບແບບຄື້ນແຮງດັນອອກ, ສະທ້ອນເຖິງປະສິດທິພາບໄດ້ຢ່າງຖືກຕ້ອງກວ່າ.

· Parametric Optimization:

ປະຕິບັດການກວາດ parametric ແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບຂອງຂະຫນາດທີ່ສໍາຄັນເຊັ່ນ: ຮູບຮ່າງຂອງແຂ້ວ, ຊ່ອງຫວ່າງອາກາດ, ແລະການເປີດຊ່ອງສຽບເພື່ອຫຼຸດຜ່ອນຄວາມຜິດພາດ (ຕົວຢ່າງ, THD) ແລະເພີ່ມອັດຕາສ່ວນການຫັນເປັນ.

·ການວິເຄາະຄວາມຜິດພາດ:

ການຄິດໄລ່ຄວາມຜິດພາດໄຟຟ້າໂດຍຜ່ານການຈໍາລອງແລະການວິເຄາະແຫຼ່ງຄວາມຜິດພາດ (e. g., harmonics, coggging effect, saturation effect).

4. ການອອກແບບໂຄງສ້າງກົນຈັກ

·ທີ່ຢູ່ອາໄສແລະ Bearings:

ອອກແບບໂຄງສ້າງສະຫນັບສະຫນູນແລະເລືອກ bearings ທີ່ເຫມາະສົມເພື່ອຮັບປະກັນຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນລະຫວ່າງ rotor ແລະ stator ແລະການປ່ຽນແປງຊ່ອງຫວ່າງອາກາດຫນ້ອຍ, ໃນຂະນະທີ່ທົນທານຕໍ່ຄວາມສັ່ນສະເທືອນແລະອາການຊ໊ອກທີ່ກໍານົດໄວ້.

· ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່ Shaft​:

ການ​ອອກ​ແບບ keyways​, ເຈາະ​ກ້ຽງ​, ຫຼື​ການ​ໂຕ້​ຕອບ servo ເພື່ອ​ຮັບ​ປະ​ກັນ​ການ​ເຊື່ອມ​ຕໍ່​ທີ່​ເຊື່ອ​ຖື​ໄດ້​ແລະ​ການ​ສົ່ງ​ກັບ backlash ຟຣີ​ກັບ shaft motor ໄດ້​.

· ການ​ຄຸ້ມ​ຄອງ​ຄວາມ​ຮ້ອນ:

ພິ​ຈາ​ລະ​ນາ​ການ​ຜະ​ລິດ​ຄວາມ​ຮ້ອນ​ຈາກ windings ແລະ​ການ​ສູນ​ເສຍ​ທາດ​ເຫຼັກ​ເພື່ອ​ປ້ອງ​ກັນ​ການ overheating ໃນ​ສະ​ພາບ​ແວດ​ລ້ອມ​ທີ່​ມີ​ຄວາມ​ຮ້ອນ​ສູງ​. ການອອກແບບເສັ້ນທາງຄວາມຮ້ອນແມ່ນບາງຄັ້ງມີຄວາມຈໍາເປັນ.

· ປ້ອງກັນແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ:

ເພີ່ມໄສ້ຖ້າຈຳເປັນເພື່ອປ້ອງກັນການລົບກວນຈາກສະໜາມແມ່ເຫຼັກພາຍນອກ.

5. ການພິຈາລະນາວົງຈອນການປະມວນຜົນສັນຍານ

ເຖິງແມ່ນວ່າບໍ່ແມ່ນສ່ວນຫນຶ່ງຂອງການອອກແບບຕົວແກ້ໄຂ, ມັນຕ້ອງໄດ້ຮັບການພິຈາລະນາປະສົມປະສານ:

· RDC (Resolver-to-Digital Converter):

ເລືອກຊິບ RDC (ເຊັ່ນ: AD2S1205, AU6802) ທີ່ກົງກັບຄວາມຖີ່ຂອງ impedance ແລະ excitation ຂອງຕົວແກ້ໄຂ. ການຈັບຄູ່ impedance ວັດສະດຸປ້ອນແມ່ນຈໍາເປັນໃນລະຫວ່າງການອອກແບບ.

· Excitation Drive Circuit:

ຕ້ອງການວົງຈອນ op-amp ພະລັງງານທີ່ສາມາດສະຫນອງຄື້ນ sine ທີ່ສະອາດ, ຫມັ້ນຄົງ.

· Filter Circuit:

ການກັ່ນຕອງສັນຍານອອກເພື່ອສະກັດກັ້ນສຽງລົບກວນຄວາມຖີ່ສູງ ແລະປະສົມກົມກຽວ.

III. ສິ່ງທ້າທາຍໃນການອອກແບບແລະເຕັກໂນໂລຢີທີ່ສໍາຄັນ

1. Harmonic Suppression:

ເນື່ອງຈາກຄວາມບໍ່ເປັນເສັ້ນຂອງການປ່ຽນແປງທີ່ລັງເລຂອງມັນ, ແຮງດັນຜົນຜະລິດຂອງຕົວແກ້ໄຂ VR ປະກອບດ້ວຍສານປະສົມກົມກຽວທີ່ອຸດົມສົມບູນ, ເຊິ່ງເປັນສາເຫດຕົ້ນຕໍຂອງຄວາມຜິດພາດ. ວິທີການເຊັ່ນ: ການເພີ່ມປະສິດທິພາບການລວມກັນຂອງ pole-slot, skewing (ສະລັອດຕິງຫຼື poles), ແລະການເພີ່ມສະລັອດຕິງຊ່ວຍໃນ stator ແຂ້ວ ສາມາດສະກັດກັ້ນການປະສົມກົມກຽວປະສິດທິຜົນ.

2. ການດຸ່ນດ່ຽງຄວາມຖືກຕ້ອງແລະຄ່າໃຊ້ຈ່າຍ:

ຄວາມຖືກຕ້ອງສູງຫມາຍເຖິງເຄື່ອງຈັກທີ່ຊັດເຈນກວ່າ (ຊ່ອງຫວ່າງທາງອາກາດນ້ອຍກວ່າ, ຄວາມເຂັ້ມຂົ້ນທີ່ສູງກວ່າ), ວັດສະດຸທີ່ມີຄຸນນະພາບສູງ (ເຫຼັກກ້າຊິລິໂຄນຊັ້ນສູງ), ການອອກແບບທີ່ສັບສົນຫຼາຍ (ຕົວຢ່າງ, ຄູ່ເສົາຫຼາຍ, ສະລັອດຕິງເສດສ່ວນ), ແລະຂະບວນການທີ່ເຄັ່ງຄັດ, ເຮັດໃຫ້ຄ່າໃຊ້ຈ່າຍເພີ່ມຂຶ້ນຢ່າງຫຼວງຫຼາຍ.

3. Temperature Drift:

ຄວາມຕ້ານທານຂອງ windings ແລະຄຸນສົມບັດຂອງເຫຼັກ silicon ມີການປ່ຽນແປງກັບອຸນຫະພູມ, ເຮັດໃຫ້ເກີດຄວາມກວ້າງໃຫຍ່ໄພ້ແລະໄລຍະ drift. ການຊົດເຊີຍໃນວົງຈອນຫຼືຊອບແວແມ່ນຈໍາເປັນ, ຫຼືວັດສະດຸທີ່ມີຄວາມຫມັ້ນຄົງຂອງອຸນຫະພູມທີ່ດີຄວນໄດ້ຮັບການເລືອກໃນລະຫວ່າງການອອກແບບແມ່ເຫຼັກໄຟຟ້າ.

ສະຫຼຸບ

ຄຳແນະນຳການອອກແບບ:

1. ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍຂໍ້ມູນສະເພາະ:

ກ່ອນອື່ນ, ໃຫ້ເຂົ້າໃຈຢ່າງລະອຽດກ່ຽວກັບຄວາມຕ້ອງການສະເພາະຂອງສະຖານະການຄໍາຮ້ອງສະຫມັກຂອງທ່ານກ່ຽວກັບຄວາມຖືກຕ້ອງ, ຂະຫນາດ, ແລະສະພາບແວດລ້ອມ.

2. Leverage Proven Solutions:

ເລີ່ມຕົ້ນດ້ວຍການລວມຕົວແບບສະລັອດຕິງແບບຄລາສສິກ (ຕົວຢ່າງ: 4-2, 8-4), ຍ້ອນວ່າພວກມັນເປັນຈຸດເລີ່ມຕົ້ນທີ່ມີການກວດສອບ ແລະເຊື່ອຖືໄດ້.

3. Simulation-Driven Design:

ຢ່າຢຸດຢູ່ທີ່ການຄິດໄລ່ທາງທິດສະດີ; ທັນທີໃຊ້ຊອບແວ FEM ເພື່ອສ້າງຕົວແບບ parametric ສໍາລັບການຈໍາລອງແລະການເພີ່ມປະສິດທິພາບ. ນີ້ແມ່ນກຸນແຈໃນການປັບປຸງອັດຕາຄວາມສໍາເລັດຂອງການອອກແບບແລະວົງຈອນການພັດທະນາສັ້ນ.

4. Iterate ແລະການທົດສອບ:

ຫຼັງຈາກການກໍ່ສ້າງຕົ້ນແບບ, ດໍາເນີນການທົດສອບປະສິດທິພາບທີ່ສົມບູນແບບ (ຄວາມຜິດພາດ, ອຸນຫະພູມເພີ່ມຂຶ້ນ, ການສັ່ນສະເທືອນ, ແລະອື່ນໆ), ປຽບທຽບກັບຜົນການຈໍາລອງ, ວິເຄາະສາເຫດຂອງຄວາມແຕກຕ່າງ, ແລະດໍາເນີນການ iteration ການອອກແບບຕໍ່ໄປ.

5. ຄິດຢູ່ໃນລະດັບລະບົບ:

ພິຈາລະນາແລະແກ້ໄຂເຊັນເຊີການແກ້ໄຂແລະວົງຈອນ RDC ລຸ່ມເປັນລະບົບປະສົມປະສານ.

ການອອກແບບຕົວແກ້ໄຂຄວາມລັງເລທີ່ປ່ຽນແປງໄດ້ແມ່ນເປັນເທັກໂນໂລຢີທີ່ປະຕິບັດໄດ້ສູງທີ່ຕ້ອງໃຊ້ຮອບວຽນຂອງທິດສະດີ, ການຈຳລອງ ແລະການທົດລອງຊ້ຳໆ.