I. Prinsip Teras Penyelesaian Keengganan Variabel
Pertama, untuk memahami reka bentuk, seseorang mesti memahami perbezaan asasnya dari penstrobaan luka-luka tradisional:
· Resolver tradisional: Kedua -dua stator dan pemutar mempunyai belitan. Isyarat pengujaan dan isyarat output secara elektromagnetik disebabkan oleh jurang udara.
· Keengganan berubah -ubah (VR) Resolver: Hanya stator yang mempunyai belitan . Rotor adalah komponen ferromagnet bukan luka yang diperbuat daripada tiang-tiang yang menonjol atau struktur bergigi. Prinsip kerjanya berdasarkan variasi keengganan.
O Stator Wrowings: Biasanya termasuk satu pengujaan penggulungan (primer) dan dua lilitan output (sine dan cosine wuling, menengah) yang spasial ortogonal (90 darjah elektrik selain).
o Putaran pemutar: Apabila pemutar dengan tiang -tiang yang berputar berputar, ia mengubah panjang jurang udara dan keengganan litar magnet.
o Modulasi isyarat: Variasi dalam keengganan jurang udara memodulasi (modulasi amplitud) amplitud voltan yang disebabkan oleh gulungan output oleh medan magnet pengujaan. Sampul amplitud kedua -dua lilitan output adalah fungsi sinusoidal dan kosinus sudut pemutar.
Kelebihannya adalah: struktur mudah, lasak dan tahan lama (tanpa berus), kos rendah, kebolehpercayaan yang tinggi, keupayaan untuk menahan persekitaran suhu tinggi dan tinggi . Kelemahannya adalah bahawa ketepatan dan linearity biasanya sedikit lebih rendah daripada yang mempunyai resolver-rotor luka-ketepatan tinggi.
Ii. Proses reka bentuk dan pertimbangan utama
Proses reka bentuk adalah berulang dan biasanya mengikuti langkah -langkah ini:
1. Tentukan spesifikasi reka bentuk
Ini adalah titik permulaan untuk semua reka bentuk dan mesti dijelaskan terlebih dahulu:
· Bilangan pasangan tiang (p): Menentukan hubungan antara sudut elektrik dan mekanikal (θ_electric = p * θ_mechanical). Konfigurasi biasa adalah 1 tiang tiang (unipolar) dan 2 pasang tiang (bipolar). Bilangan pasangan tiang mempengaruhi ketepatan dan kelajuan maksimum.
· Keperluan ketepatan: biasanya dinyatakan dalam arcminutes (') atau milliradians (MRAD). Reka bentuk ketepatan tinggi memerlukan permintaan yang sangat tinggi terhadap pembuatan, bahan, dan medan magnet penindasan harmonik.
· Isyarat pengujaan input: amplitud voltan pengujaan, kekerapan (yang biasa adalah 4kHz, 10kHz, dan lain -lain), bentuk gelombang (biasanya sinusoidal).
· Nisbah transformasi (TR): Nisbah voltan output ke voltan input (pada kedudukan gandingan maksimum).
· Kesalahan elektrik: Termasuk ralat fungsi, ralat voltan null, ralat fasa, dll.
· Persekitaran operasi: Julat suhu, getaran, kejutan, kelembapan, perlindungan perlindungan ingress (IP).
· Kekangan saiz: diameter luar, lubang dalaman, ketebalan (panjang).
· Parameter impedans: impedans input/output, yang mempengaruhi padanan dengan litar berikutnya.
2. Reka Bentuk Elektromagnetik - Bahagian Teras
· Stator/Reka bentuk Laminasi Rotor:
o Pemilihan Bahan: Biasanya menggunakan lembaran keluli silikon dengan kebolehtelapan yang tinggi dan kehilangan besi yang rendah (misalnya, DW540, 50JN400).
o Pole-slot Gabungan: Ini adalah jiwa reka bentuk. Bilangan slot stator (ZS) dan tiang pemutar (ZR) mesti ditentukan. Gabungan yang paling biasa ialah Zr = 2p (bilangan tiang pemutar sama dengan dua kali ganda bilangan pasang tiang), dan Zs adalah pelbagai Zr. Sebagai contoh, resolver unipolar (p = 1) sering menggunakan zs = 4, zr = 2 ; Resolver bipolar (p = 2) sering menggunakan zs = 8, zr = 4 atau zs = 12, zr = 6.
o Slot/Pole bentuk: Bentuk gigi (selari, tirus) mempengaruhi pengedaran medan magnet dan kandungan harmonik. Dimensi seperti lebar gigi, lebar pembukaan slot, dan ketebalan yoke memerlukan pengoptimuman untuk memaksimumkan daya magneto-motif asas (MMF) dan meminimumkan harmonik slot.
o Jurang udara: Saiz jurang udara adalah perdagangan kritikal. Jurang udara kecil meningkatkan nisbah transformasi dan kekuatan isyarat tetapi meningkatkan kesukaran pembuatan, kepekaan terhadap eksentrik, dan riak tork. Jurang udara yang besar mempunyai kesan yang bertentangan. Biasanya direka antara 0.05mm - 0.25mm.
· Reka bentuk penggulungan:
o Jenis: Lazimnya yang diedarkan atau lilitan pekat (gigi) digunakan. Lengkung yang diedarkan (satu gegelung yang merangkumi pelbagai slot) menghasilkan medan magnet yang lebih sinusoid tetapi lebih kompleks untuk menghasilkan; Lengkung pekat adalah lebih mudah tetapi mempunyai harmonik yang lebih tinggi.
o Menghilangkan pengiraan: Berdasarkan nisbah transformasi sasaran, voltan pengujaan, dan kekerapan, tentukan bilangan giliran untuk penggulungan pengujaan dan penggulungan sinus/cosin melalui pengiraan elektromagnet. Bilangan giliran untuk kedua -dua lilitan output mestilah sama.
o Kaedah sambungan: Memastikan sine dan cosine cosine adalah ketat 90 darjah elektrik selain spasial.
3. Simulasi dan pengoptimuman medan magnet (simulasi FEA) - Alat reka bentuk moden yang penting
Pengiraan analitik semata -mata sangat kompleks dan tidak cukup tepat. Perisian Analisis Elemen Finite (FEA) (misalnya, JMAG, ANSYS Maxwell, SimCenter Magnet) adalah penting.
· Simulasi medan statik: Kirakan pengagihan medan magnet, matriks induktansi, dan potensi output pada sudut pemutar yang berbeza.
· Simulasi medan sementara: Gunakan voltan pengujaan sebenar untuk mensimulasikan bentuk gelombang voltan output, lebih tepat mencerminkan prestasi.
· Pengoptimuman Parametrik: Melaksanakan sapuan parametrik dan pengoptimuman dimensi utama seperti bentuk gigi, jurang udara, dan pembukaan slot untuk meminimumkan kesilapan (misalnya, THD) dan memaksimumkan nisbah transformasi.
· Analisis ralat: Kirakan ralat elektrik melalui simulasi dan menganalisis sumber ralat (misalnya, harmonik, kesan cogging, kesan ketepuan).
4. Reka bentuk struktur mekanikal
· Perumahan dan galas: Reka bentuk struktur sokongan dan pilih galas yang sesuai untuk memastikan konsentrik antara pemutar dan stator dan variasi jurang udara yang minimum, sambil menahan getaran dan kejutan yang ditentukan.
· Sambungan aci: Reka bentuk keyways, lancar lancar, atau antara muka servo untuk memastikan sambungan yang boleh dipercayai dan penghantaran bebas tindak balas dengan aci motor.
· Pengurusan terma: Pertimbangkan penjanaan haba dari belitan dan kehilangan besi untuk mengelakkan terlalu panas dalam persekitaran suhu tinggi. Reka bentuk jalan terma kadang -kadang diperlukan.
· Perisai Elektromagnet: Tambah perisai jika perlu untuk mengelakkan gangguan dari medan magnet luaran.
5. Pertimbangan litar pemprosesan isyarat
Walaupun bukan sebahagian daripada reka bentuk badan resolver, ia mesti dipertimbangkan secara sinergistik:
· RDC (Resolver-to-Digital Converter): Pilih cip RDC (misalnya, AD2S1205, AU6802) yang sepadan dengan kekerapan impedans dan pengujaan resolver. Pemadanan impedans input diperlukan semasa reka bentuk.
· Litar pemacu pengujaan: Memerlukan litar op-amp kuasa yang mampu menyediakan gelombang sinus yang bersih dan stabil.
· Litar Penapis: Tapis isyarat output untuk menindas bunyi frekuensi tinggi dan harmonik.
Iii. Cabaran reka bentuk dan teknologi utama
1. Penindasan Harmonik: Oleh kerana bukan linear variasi keengganannya, voltan output resolver VR mengandungi harmonik yang kaya, yang merupakan penyebab utama kesilapan. Kaedah seperti pengoptimuman kombinasi tiang-slot, skewing (slot atau tiang), dan menambah slot tambahan pada gigi stator dapat menindas harmonik dengan berkesan.
2. Ketepatan dan Kos Pengimbangan: Ketepatan yang tinggi menunjukkan pemesinan yang lebih tepat (jurang udara yang lebih kecil, concentricity yang lebih tinggi), bahan berkualiti tinggi (keluli silikon gred yang lebih tinggi), reka bentuk yang lebih kompleks (contohnya, lebih banyak pasangan tiang, slot pecahan), dan proses yang lebih ketat, yang membawa kepada peningkatan kos yang semakin meningkat.
3. Drift suhu: Rintangan belitan dan sifat -sifat perubahan keluli silikon dengan suhu, menyebabkan amplitud dan fasa hanyut. Pampasan dalam litar atau perisian diperlukan, atau bahan dengan kestabilan suhu yang baik harus dipilih semasa reka bentuk elektromagnet.
Ringkasan
Cadangan Reka Bentuk:
1. Mulakan dengan spesifikasi: Pertama, memahami dengan jelas keperluan khusus senario aplikasi anda mengenai ketepatan, saiz, dan persekitaran.
2. Penyelesaian Leverage Terbukti: Mulakan dengan kombinasi tiang klasik (contohnya, 4-2, 8-4), kerana ia adalah titik permulaan yang disahkan dan boleh dipercayai.
3. Reka bentuk yang didorong oleh simulasi: Jangan berhenti di pengiraan teoritis; Segera gunakan perisian FEM untuk membuat model parametrik untuk simulasi dan pengoptimuman. Ini adalah kunci untuk meningkatkan kadar kejayaan reka bentuk dan pemendekan kitaran pembangunan.
4. ITERATE DAN UJIAN: Selepas membina prototaip, menjalankan ujian prestasi yang komprehensif (kesilapan, kenaikan suhu, getaran, dll.), Bandingkan dengan hasil simulasi, menganalisis sebab -sebab perbezaan, dan teruskan ke lelaran reka bentuk seterusnya.
5. Fikirkan di peringkat sistem: Pertimbangkan dan debug sensor resolver dan litar RDC hiliran sebagai sistem bersepadu.
Reka bentuk resolver keengganan berubah -ubah adalah teknologi yang sangat praktikal yang memerlukan kitaran berulang teori, simulasi, dan eksperimen.
