I. Parimet thelbësore të zgjidhësve të ngurrimit të ndryshueshëm
Së pari, për të kuptuar modelin, duhet të kuptohet ndryshimet e tij themelore nga zgjidhësit tradicionalë të rotorit të plagës:
· Zgjidhja tradicionale: Të dy stator dhe rotor kanë dredha -dredha. Sinjali i ngacmimit dhe sinjali i daljes induktohet elektromagnetikisht në të gjithë hendekun e ajrit.
· Refuzimi i ndryshueshëm (VR) Resolver: Vetëm statori ka dredha -dredha . Rotori është një përbërës feromagnetik pa plagë i bërë nga shufra të spikatur ose një strukturë e dhëmbëzuar. Parimi i saj i punës bazohet në ndryshimin e hezitimit.
o dredha -dredha të statorit: Në mënyrë tipike përfshijnë një dredha -dredha ngacmimi (fillore) dhe dy dredha -dredha dalëse (dredha -dredha sinus dhe kosine, sekondare) që janë ortogonale hapësinore (90 gradë elektrike larg).
o Rotacion i rotorit: Kur rotori me shufra të spikatur rrotullohet, ai ndryshon gjatësinë e hendekut të ajrit dhe ngurrimin e qarkut magnetik.
o Modulimi i sinjalit: Ndryshimi në modulimin e hendekut të ajrit (modulimi i amplituda) amplituda e tensionit e shkaktuar në dredha -dredha në dalje nga fusha magnetike e ngacmimit. Zarfet e amplituda të dy dredha -dredha të daljes janë funksione sinusoidale dhe kosinore të këndit të rotorit, përkatësisht.
Përparësitë e saj janë: strukturë e thjeshtë, e thyer dhe e qëndrueshme (pa furça), kosto e ulët, besueshmëri e lartë, aftësi për t'i bërë ballë mjediseve me shpejtësi të lartë dhe të temperaturës së lartë . Disavantazhi është se saktësia dhe lineariteti janë zakonisht pak më të ulëta se ato të zgjidhësve të rotorit të plagëve me precizion të lartë.
Ii. Procesi i projektimit dhe konsideratat kryesore
Procesi i projektimit është përsëritës dhe zakonisht ndjek këto hapa:
1. Përcaktoni specifikimet e projektimit
Kjo është pika fillestare për të gjitha modelet dhe së pari duhet të sqarohet:
· Numri i çifteve të poleve (P): Përcakton marrëdhëniet midis këndeve elektrike dhe mekanike (θ_electric = p * θ_mekanike). Konfigurimet e zakonshme janë 1 palë pole (unipolare) dhe 2 çifte pole (bipolare). Numri i çifteve të poleve ndikon në saktësinë dhe shpejtësinë maksimale.
· Kërkesat e saktësisë: Zakonisht shprehen në ArcMinutes (′) ose Milliradians (MRAD). Modelet me precizion të lartë kërkojnë kërkesa jashtëzakonisht të larta për prodhimin, materialet dhe shtypjen harmonike të fushës magnetike.
· Sinjali i ngacmimit të hyrjes: Amplituda e tensionit të ngacmimit, frekuenca (ato të zakonshme janë 4KHz, 10KHz, etj.), Forma e valës (zakonisht sinusoidale).
· Raporti i transformimit (TR): Raporti i tensionit të daljes me tensionin e hyrjes (në pozicionin e bashkimit maksimal).
· Gabim elektrik: Përfshinë gabimin e funksionit, gabimin e tensionit të pavlefshëm, gabimin në fazë, etj.
· Mjedisi i funksionimit: Gama e temperaturës, dridhja, shoku, lagështia, vlerësimi i mbrojtjes së hyrjes (IP).
· Kufizimet e madhësisë: Diametri i jashtëm, lindi i brendshëm, trashësia (gjatësia).
· Parametrat e rezistencës: Impedanca e hyrjes/daljes, duke ndikuar në përputhjen me qarkun pasues.
2. Dizajni elektromagnetik - pjesa thelbësore
· Dizajni i petëzimit të statorit/rotorit:
o Përzgjedhja e materialit: zakonisht përdor fletë çeliku silikoni me përshkueshmëri të lartë dhe humbje të ulët të hekurit (p.sh., DW540, 50JN400).
o Kombinimi i pllakave të poleve: Ky është shpirti i dizajnit. Duhet të përcaktohet numri i lojërave të statorit (ZS) dhe shufrave të spikatur të rotorit (ZR). Kombinimi më i zakonshëm është ZR = 2P (numri i shufrave të rotorit është i barabartë me dy herë numrin e çifteve të poleve), dhe ZS është një shumëfish i ZR. Për shembull, një zgjidhës unipolar (p = 1) shpesh përdor zs = 4, zr = 2 ; Një zgjidhës bipolar (p = 2) shpesh përdor zs = 8, zr = 4 ose zs = 12, zr = 6.
o Forma e slot/polit: Forma e dhëmbëve (paralele, e rrahur) ndikon në shpërndarjen e fushës magnetike dhe përmbajtjen harmonike. Dimensionet siç janë gjerësia e dhëmbit, gjerësia e hapjes së slotit dhe trashësia e zgjedhës kanë nevojë për optimizim për të maksimizuar forcën themelore të motivit magneto (MMF) dhe për të minimizuar harmonikën e slotit.
o Hendeku i ajrit: Madhësia e hendekut të ajrit është një tregtim kritik. Një hendek i vogël ajri rrit raportin e transformimit dhe forcën e sinjalit, por rrit vështirësinë e prodhimit, ndjeshmërinë ndaj ekscentricitetit dhe çift rrotullues. Një hendek i madh ajri ka efektin e kundërt. I dizajnuar në mënyrë tipike midis 0.05 mm - 0.25 mm.
· Dizajni i dredha -dredha:
O Lloji: përdoren dredha -dredha të shpërndara në mënyrë tipike ose dredha -dredha të përqendruara (dhëmbë). Dredha -dredha të shpërndara (një spirale që përfshin lojëra elektronike të shumta) prodhojnë një fushë magnetike më sinusoidale, por janë më komplekse për t'u prodhuar; Dredha -dredha të përqendruara janë më të thjeshta, por kanë harmonikë më të lartë.
o Llogaritja e kthesës: Bazuar në raportin e transformimit të synuar, tensionin e ngacmimit dhe frekuencën, përcaktoni numrin e kthesave për dredha -dredha ngacmimi dhe dredha -dredha sinus/kosine përmes llogaritjes elektromagnetike. Numri i kthesave për dy dredha -dredha të daljes duhet të jetë rreptësisht identik.
o Metoda e lidhjes: Sigurohuni që dredha -dredha sinus dhe kosine të jenë rreptësisht 90 gradë elektrike larg hapësinore.
3. Simulimi dhe optimizimi i fushës magnetike (Simulimi FEA) - Mjet thelbësor i dizajnit modern
Llogaritjet thjesht analitike janë shumë komplekse dhe të pamjaftueshme të sakta. Softueri i analizës së elementeve të fundme (FEA) Softueri (p.sh., JMAG, ANSYS Maxwell, Magnet Simcenter) është thelbësor.
· Simulimi statik i fushës: Llogaritni shpërndarjen e fushës magnetike, matricën e induktancës dhe potencialin e daljes në kënde të ndryshme të rotorit.
· Simulimi i fushës kalimtare: Aplikoni tensionin aktual të ngacmimit për të simuluar formën e valës së tensionit të daljes, duke reflektuar më saktë performancën.
· Optimizimi parametrik: Kryeni spastrime parametrike dhe optimizimin e dimensioneve kryesore si forma e dhëmbit, hendeku i ajrit dhe hapja e slot për të minimizuar gabimin (p.sh., THD) dhe maksimizoni raportin e transformimit.
· Analiza e gabimit: Llogaritni gabimin elektrik përmes simulimit dhe analizoni burimet e gabimit (p.sh., harmonika, efekti i cogging, efekti i ngopjes).
4. Dizajni i strukturës mekanike
· Strehimi dhe kushinetat: Hartoni strukturën e mbështetjes dhe zgjidhni kushinetat e duhura për të siguruar koncentricitetin midis rotorit dhe statorit dhe variacionit minimal të hendekut të ajrit, ndërsa i rezistojnë dridhjeve dhe shokut të specifikuar.
· Lidhja e boshtit: Rrugët kryesore të dizajnit, Bore Smooth, ose ndërfaqja servo për të siguruar lidhje të besueshme dhe transmetim pa reagime me boshtin e motorit.
· Menaxhimi termik: Konsideroni gjenerimin e nxehtësisë nga dredha-dredha dhe humbjet e hekurit për të parandaluar mbinxehjen në mjediset me temperaturë të lartë. Dizajni i rrugës termike ndonjëherë është e nevojshme.
· Mbrojtja elektromagnetike: Shtoni një mburojë nëse është e nevojshme për të parandaluar ndërhyrjen nga fushat magnetike të jashtme.
5. Konsideratat e Qarkut të Përpunimit të Sinjalit
Megjithëse nuk është pjesë e modelit të trupit zgjidhës, ai duhet të konsiderohet në mënyrë sinergjike:
· RDC (Resolver-to-Digital): Zgjidhni një çip RDC (p.sh., AD2S1205, AU6802) që përputhet me frekuencën e rezistencës dhe ngacmimit të zgjidhësit. Përputhja e rezistencës së hyrjes kërkohet gjatë projektimit.
· Qarku i makinës së ngacmimit: Kërkon një qark të fuqisë op-amp të aftë për të siguruar një valë sinus të pastër, të qëndrueshme.
· Qarku i filtrit: filtroni sinjalet e daljes për të shtypur zhurmën me frekuencë të lartë dhe harmoninë.
Iii Sfidat e projektimit dhe teknologjitë kryesore
1. Shtypja harmonike: Për shkak të jo-linearitetit të variacionit të tij të ngurrimit, tensioni i daljes së një rezolveri VR përmban harmonikë të pasur, të cilat janë shkaku kryesor i gabimit. Metodat si optimizimi i kombinimit të slot polit, skewing (lojëra elektronike ose pole) dhe shtimi i lojërave ndihmëse në dhëmbët e statorit mund të shtypin në mënyrë efektive harmonikën.
2. Saktësia e balancimit dhe kostoja: Saktësi e lartë nënkupton përpunimin më të saktë (hendek më të vogël ajri, koncentricitet më të lartë), materiale me cilësi më të lartë (çelik silikoni më i lartë), modele më komplekse (p.sh., më shumë çifte pole, lojëra elektronike fraksionale), dhe procese më të rrepta, duke çuar në rritjen e kostove të mëdha.
3. Zhvendosja e temperaturës: Rezistenca e dredha -dredha dhe vetitë e çelikut të silikonit ndryshojnë me temperaturën, duke shkaktuar amplituda dhe lëvizje fazore. Kompensimi në qark ose softuer është i nevojshëm, ose materialet me stabilitet të mirë të temperaturës duhet të zgjidhen gjatë modelit elektromagnetik.
Përmbledhje
Rekomandime të Dizajnit:
1. Filloni me specifikimet: Së pari, kuptoni plotësisht kërkesat specifike të skenarit tuaj të aplikimit në lidhje me saktësinë, madhësinë dhe mjedisin.
2. Zgjidhje të provuara të levave: Filloni me kombinime klasike të pllakave të poleve (p.sh., 4-2, 8-4), pasi ato janë një pikë fillestare e verifikuar dhe e besueshme.
3. Dizajni i drejtuar nga simulimi: Mos ndaloni në llogaritjet teorike; Përdorni menjëherë softuerin FEM për të krijuar një model parametrik për simulim dhe optimizim. Ky është thelbësor për të përmirësuar nivelet e suksesit të projektimit dhe shkurtimin e cikleve të zhvillimit.
4. Iterate dhe Test: Pas ndërtimit të një prototipi, kryeni teste gjithëpërfshirëse të performancës (gabimi, ngritja e temperaturës, dridhjet, etj.), Krahasoni me rezultatet e simulimit, analizoni shkaqet e ndryshimeve dhe vazhdoni në përsëritjen tjetër të projektimit.
5. Mendoni në nivelin e sistemit: Konsideroni dhe debugoni sensorin e zgjidhësit dhe qarkun në rrjedhën e poshtme RDC si një sistem i integruar.
Dizajni i zgjidhësve të ngurrimit të ndryshueshëm është një teknologji shumë praktike që kërkon cikle të përsëritura të teorisë, simulimit dhe eksperimentimit.
