I. Хувьсах дургүйцлийг шийдэгчдийн үндсэн зарчмууд
Нэгдүгээрт, дизайныг ойлгохын тулд түүний уламжлалт шархны роторын уусмалаас үндсэн ялгааг ойлгох хэрэгтэй.
· Уламжлалт шийдэгч:
Статор болон ротор хоёулаа ороомогтой. Өдөөлтийн дохио ба гаралтын дохио нь агаарын цоорхойд цахилгаан соронзон өдөөгддөг.
· Хувьсах дургүйцлийг (VR) шийдэгч:
Зөвхөн stator ороомогтой . Ротор нь
шархгүй ферросоронзон бүрэлдэхүүн хэсэг юм. Түүний ажиллах зарчим нь тод шон эсвэл шүдтэй бүтэцээр хийгдсэн дээр суурилдаг
дурамжхан хэлбэлзэл .
o Статорын ороомог:
Ихэвчлэн нэг өдөөх ороомог (анхдагч) ба хоёр гаралтын ороомог (синус ба косинусын ороомог, хоёрдогч) нь орон зайн хувьд ортогональ (бие биенээсээ 90 градусын зайтай) ордог.
o Роторын эргэлт:
Илэрхий туйлтай ротор эргэх үед агаарын завсарын урт болон соронзон хэлхээний дургүйцлийг өөрчилдөг.
o Дохионы модуляц:
Агаарын цоорхойн дургүйцлийн хэлбэлзэл нь өдөөх соронзон орны нөлөөгөөр гаралтын ороомогт өдөөгдсөн хүчдэлийн далайцыг (далайцын модуляц) өөрчилдөг. Хоёр гаралтын ороомгийн далайцын дугтуйнууд нь роторын өнцгийн синусоид ба косинусын функцууд юм.
Үүний давуу талууд нь: энгийн бүтэцтэй, бат бөх, удаан эдэлгээтэй (сойзгүй), хямд өртөгтэй, өндөр найдвартай байдал, өндөр хурдтай, өндөр температуртай орчинд тэсвэрлэх чадвартай . Сул тал нь нарийвчлал ба шугаман чанар нь ихэвчлэн өндөр нарийвчлалтай шархны роторын уусмалаас арай доогуур байдаг.
II. Дизайн боловсруулах үйл явц ба анхаарах зүйлс
Загварын үйл явц нь давтагдах бөгөөд ихэвчлэн дараах алхмуудыг дагадаг:
1. Загварын техникийн үзүүлэлтүүдийг тодорхойлох
Энэ нь бүх дизайны эхлэлийн цэг бөгөөд эхлээд тодруулах ёстой:
· Хос туйлын тоо (P):
Цахилгаан ба механик өнцгийн хоорондын хамаарлыг тодорхойлно (θ_цахилгаан = P * θ_механик). Нийтлэг тохиргоонууд нь 1 хос туйлт (нэг туйлт) ба 2 туйлт хос (хоёр туйлт) юм. Хос туйлын тоо нь нарийвчлал, хамгийн дээд хурдад нөлөөлдөг.
· Нарийвчлалын шаардлага:
Ихэвчлэн нуман минут (′) эсвэл миллирадианаар (mrad) илэрхийлдэг. Өндөр нарийвчлалтай загвар нь үйлдвэрлэл, материал, соронзон орны гармоник дарах зэрэгт маш өндөр шаардлага тавьдаг.
· Оролтын өдөөх дохио:
Өдөөлтийн хүчдэлийн далайц, давтамж (нийтлэг нь 4кГц, 10кГц гэх мэт), долгионы хэлбэр (ихэвчлэн синусоид).
· Transformation Ratio (TR):
Гаралтын хүчдэлийг оролтын хүчдэлд харьцуулсан харьцаа (хамгийн их холболтын байрлалд).
· Цахилгааны алдаа:
Функцийн алдаа, тэг хүчдэлийн алдаа, фазын алдаа гэх мэт.
· Ашиглалтын орчин:
Температурын хүрээ, чичиргээ, цочрол, чийгшил, нэвтрэх хамгаалалт (IP) зэрэг.
· Хэмжээний хязгаарлалт:
Гаднах диаметр, дотоод цооног, зузаан (урт).
· Эсэргүүцлийн параметрүүд:
Оролт/гаралтын эсэргүүцэл нь дараагийн хэлхээтэй тохироход нөлөөлдөг.
2. Цахилгаан соронзон дизайн - Үндсэн хэсэг
· Статор/Роторын ламинацийн дизайн:
o Материалын сонголт:
Ихэвчлэн өндөр нэвчилттэй, төмрийн алдагдал багатай (жишээлбэл, DW540, 50JN400) цахиурын ган хавтанг ашигладаг.
o Pole-Slot хослол:
Энэ бол дизайны сүнс юм. Статорын оролт (Zs) ба роторын салангид туйл (Zr)-ийн тоог тодорхойлох шаардлагатай. Хамгийн түгээмэл хослол бол
Zr = 2P (роторын туйлуудын тоо нь хос туйлын тооноос хоёр дахин их) бөгөөд Zs нь Zr-ийн үржвэр юм. Жишээлбэл, нэг туйлт шийдүүлэгч (P=1) нь ихэвчлэн
Zs=4, Zr=2 ; Хоёр туйлт шийдэгч (P=2) нь ихэвчлэн
Zs=8, Zr=4 эсвэл
Zs=12, Zr=6- г ашигладаг..
o Slot/Pole Shape:
Шүдний хэлбэр (зэрэгцээ, нарийссан) нь соронзон орны тархалт болон гармоник агуулгад нөлөөлдөг. Шүдний өргөн, нүхний нээлтийн өргөн, буулганы зузаан зэрэг хэмжээсүүд нь үндсэн соронзон хөдөлгөгч хүчийг (MMF) нэмэгдүүлэх, үүрний гармоникийг багасгахын тулд оновчтой болгох шаардлагатай.
o Агаарын цоорхой:
Агаарын цоорхойн хэмжээ нь маш чухал солилцоо юм. Бага хэмжээний агаарын цоорхой нь хувиргах харьцаа болон дохионы хүчийг нэмэгдүүлдэг боловч үйлдвэрлэлийн хүндрэл, эксцентрикийн мэдрэмж, эргүүлэх моментийн долгионыг нэмэгдүүлдэг. Агаарын том зай нь эсрэгээр нөлөөлдөг. Ихэвчлэн 0.05-0.25 мм-ийн хооронд хийгдсэн байдаг.
· Ороомгийн загвар:
o Төрөл:
Ихэвчлэн тархсан ороомог эсвэл төвлөрсөн (шүд) ороомог ашигладаг. Тархсан ороомог (олон ороомогтой нэг ороомог) нь илүү синусоид соронзон орон үүсгэдэг боловч үйлдвэрлэхэд илүү төвөгтэй байдаг; төвлөрсөн ороомог нь илүү энгийн боловч гармоник өндөртэй байдаг.
o Эргэлтийн тооцоо:
Зорилтот хувиргах харьцаа, өдөөх хүчдэл, давтамж дээр үндэслэн цахилгаан соронзон тооцоогоор өдөөх ороомог болон синус/косинусын ороомгийн эргэлтийн тоог тодорхойлно. Хоёр гаралтын ороомгийн эргэлтийн тоо нь яг ижил байх ёстой.
o Холболтын арга:
Синусын болон косинусын ороомог нь орон зайн хувьд бие биенээсээ 90 градусын зайтай байгаа эсэхийг шалгаарай.
3. Соронзон орны загварчлал ба оновчтой болгох (FEA Simulation) - Орчин үеийн дизайны чухал хэрэгсэл
Цэвэр аналитик тооцоолол нь маш нарийн төвөгтэй бөгөөд хангалтгүй нарийвчлалтай байдаг. Төгсгөлийн элементүүдийн шинжилгээ (FEA) програм хангамж (жишээ нь, JMAG, ANSYS Maxwell, Simcenter Magnet) зайлшгүй шаардлагатай.
· Статик талбайн загварчлал:
Соронзон орны тархалт, индукцийн матриц, гаралтын потенциалыг роторын өөр өнцгөөр тооцоол.
· Түр зуурын талбайн загварчлал:
Гаралтын хүчдэлийн долгионы хэлбэрийг дуурайхын тулд бодит өдөөх хүчдэлийг ашиглан гүйцэтгэлийг илүү нарийвчлалтай тусгана.
· Параметрийн оновчлол:
Алдааг (жишээ нь, THD) багасгаж, хувиргах харьцааг нэмэгдүүлэхийн тулд шүдний хэлбэр, агаарын цоорхой, үүрний нүх зэрэг гол хэмжигдэхүүнүүдийг оновчтой болгож, параметрийн шүүрэлтийг гүйцэтгэнэ.
· Алдааны шинжилгээ:
Загварчлалаар цахилгааны алдааг тооцоолох, алдааны эх үүсвэрт дүн шинжилгээ хийх (жишээ нь гармоник, коггингийн эффект, ханалтын эффект).
4. Механик байгууламжийн зураг төсөл
· Орон сууц ба холхивч:
Туслах байгууламжийг төлөвлөх ба ротор ба статорын хоорондох төвлөрөл, агаарын цоорхойн хамгийн бага өөрчлөлтийг хангахын тулд тодорхой чичиргээ болон цочролыг тэсвэрлэхийн тулд тохирох холхивчийг сонго.
· Босоо амны холболт:
Хөдөлгүүрийн босоо амтай найдвартай холболт, дамжлагагүй дамжуулалтыг хангахын тулд голын суваг, гөлгөр цооног эсвэл серво интерфейсийг зохион бүтээ.
· Дулааны менежмент:
Өндөр температуртай орчинд хэт халалтаас урьдчилан сэргийлэхийн тулд ороомогоос дулаан үүсэх, төмрийн алдагдлыг анхаарч үзээрэй. Дулааны замын дизайн заримдаа шаардлагатай байдаг.
· Цахилгаан соронзон хамгаалалт:
Гадны соронзон орны нөлөөллөөс сэргийлэхийн тулд шаардлагатай бол бамбай нэмнэ.
5. Дохио боловсруулах хэлхээний анхаарах зүйлс
Хэдийгээр шийдэгчийн биеийн дизайны нэг хэсэг биш боловч үүнийг синергетик байдлаар авч үзэх хэрэгтэй:
· RDC (Resolver-to-Digital Converter):
Шийдвэрлэгчийн эсэргүүцэл ба өдөөх давтамжтай тохирох RDC чипийг (жишээлбэл, AD2S1205, AU6802) сонгоно. Загварын явцад оролтын эсэргүүцлийн тохируулга хийх шаардлагатай.
· Өдөөлтийн хөтчийн хэлхээ:
Цэвэр, тогтвортой синус долгионоор хангах хүчин чадалтай op-amp хэлхээг шаарддаг.
· Filter Circuit:
Өндөр давтамжийн дуу чимээ болон гармоникийг дарахын тулд гаралтын дохиог шүүнэ.
III. Дизайн сорилт ба гол технологиуд
1. Гармоник дарах:
Хүсэлгүй байдлын хэлбэлзлийн шугаман бус байдлаас шалтгаалан VR резолюторын гаралтын хүчдэл нь алдааны гол шалтгаан болох баялаг гармоник агуулдаг. зэрэг аргууд нь
Тул-слотын хослолыг оновчтой болгох, хазайх (холт эсвэл туйл) болон статорын шүдэнд туслах үүр нэмэх гармоникийг үр дүнтэй дарах боломжтой.
2. Нарийвчлал ба зардлыг тэнцвэржүүлэх:
Өндөр нарийвчлал нь илүү нарийвчлалтай боловсруулалт (агаарын цоорхой бага, өндөр төвлөрсөн), өндөр чанартай материал (илүү өндөр агуулгатай цахиурын ган), илүү төвөгтэй загвар (жишээлбэл, илүү олон туйл, бутархай завсар) болон илүү хатуу процессуудыг илэрхийлдэг бөгөөд энэ нь зардлыг огцом нэмэгдүүлэхэд хүргэдэг.
3. Температурын шилжилт:
Ороомогуудын эсэргүүцэл ба цахиур гангийн шинж чанар нь температурын дагуу өөрчлөгдөж, далайц ба фазын шилжилтийг үүсгэдэг. Хэлхээ эсвэл програм хангамжийн нөхөн олговор шаардлагатай, эсвэл цахилгаан соронзон дизайн хийхдээ температурын тогтвортой байдал сайтай материалыг сонгох хэрэгтэй.
Дүгнэлт
Дизайн зөвлөмжүүд:
1. Үзүүлэлтээс эхэл:
Эхлээд програмын хувилбарынхаа нарийвчлал, хэмжээ, орчинтой холбоотой тодорхой шаардлагыг сайтар ойлго.
2. Баталгаажсан шийдлүүдийг ашиглах:
Сонгодог шон-слот хослолуудаас эхэл (жишээ нь, 4-2, 8-4), учир нь эдгээр нь баталгаатай бөгөөд найдвартай эхлэл юм.
3. Загварчлалд суурилсан дизайн:
Онолын тооцоолол дээр бүү зогс; нэн даруй FEM програмыг ашиглан симуляци болон оновчлолын параметрийн загварыг бий болгоно. Энэ нь дизайны амжилтын түвшинг дээшлүүлэх, хөгжлийн мөчлөгийг богиносгох гол түлхүүр юм.
4. Дахин давтах ба турших:
Прототипийг бүтээсний дараа гүйцэтгэлийн цогц туршилтыг (алдаа, температурын өсөлт, чичиргээ гэх мэт) хийж, загварчлалын үр дүнтэй харьцуулж, ялгааны шалтгааныг шинжилж, дараагийн дизайны давталт руу шилжинэ.
5. Системийн түвшинд бодоорой:
Шийдвэрлэгч мэдрэгч болон доод урсгалын RDC хэлхээг нэгдсэн систем гэж үзэж, дибаг хийх.
Хувьсах дургүйцлийг шийдэгчийн загвар нь онол, загварчлал, туршилтын давтагдах циклийг шаарддаг өндөр практик технологи юм.
