Избор Селсин механичког интерфејса: пречник осовине, прирубнице и монтажне димензије — прецизност се може срушити уз најмање одступање

Када електрични параметри а Ресолвер је правилно изабран, систем може и даље да показује флуктуацију угла и померање нулте позиције. Проблем често није у колу за декодирање, већ на скривенијем месту: механичком интерфејсу. Ресолвер у суштини мери угао кроз електромагнетну спрегу између статора и ротора. Било какав ексцентрицитет монтаже, аксијално неусклађеност или лабаво пристајање директно ће пореметити симетрију магнетног поља ваздушног зазора и уписати грешке у излазни сигнал. Срж одабира механичког интерфејса лежи управо у три димензије које изгледа немају „без техничког садржаја“:  како ускладити пречник осовине, како дефинисати прирубницу и колику маргину оставити за монтажне димензије.

Пречник осовине: „То се уклапа“ није довољно

Веза између ротора резолвера и осовине мотора је физичка почетна тачка читавог сигналног ланца. Први корак у избору је одређивање унутрашњег пречника ротора резолвера на основу стварног пречника осовине мотора. Логика избора произвођача је обично следећа: одредите унутрашњи пречник ротора резолвера према пречнику осовине ротора мотора, а могуће је прилагођавање према пречнику вратила. Уобичајене спецификације за шупље осовине покривају величине као што су 6 мм, 8 мм, 9,52 мм и 12,7 мм, док конусне осовине укључују опције од 9 мм или 12 мм са конусом 1:10.

Међутим, „преклапање“ је само суштина. Права одлука о избору лежи у  природи уклапања . Између ротора резолвера без оквира и осовине, препоручује се  благи зазор,  а не сметње или чврсто приањање. Динапар-ов водич за монтажу даје референтни опсег од 0,0002 до 0,001 ин. размака (приближно 0,005 мм до 0,025 мм) између осовине и унутрашњег пречника ротора, како би се избегло спајање линија на линију или сметње. Налегање са сметњама може изгледати „безбедно“, али у стварности може довести до савијања осовине или деформације језгра ротора током пресовања, што уместо тога нарушава униформност ваздушног зазора. Иако налегани или спојеви са кључевима захтевају мању силу утискивања, њихова обрада и размаци при монтажи могу да уведу додатне компоненте ексцентричности.

Постоји још један детаљ који се лако превиђа:  коефицијенти термичког ширења осовине и материјала ротора резолвера треба да буду што је могуће ближи . Ако је осовина мотора челична, док је чаура ротора резолвера направљена од материјала са значајно другачијим понашањем термичког ширења, зазор приањања ће се променити након пораста температуре, а ваздушни зазор који је првобитно подешен може се померити у врућем стању.

Прирубница: Структурални облик одређује „ко преузима одговорност за поравнање“

Структура прирубнице резолвера у суштини одговара на једно питање:  ко гарантује тачност положаја статора . Различити облици прирубница одговарају различитим начинима расподеле одговорности за поравнање.

Тип директног монтирања без оквира  је „најгоље“ решење: статор је фиксиран директно на кућиште опреме, ротор је монтиран на погонско вратило, а сам резолвер нема лежај. Коаксијалност између статора и ротора у потпуности зависи од тачности обраде и монтаже опреме. Овај тип је погодан за сценарије са ограниченим простором и високим захтевима за лакоћом, али током инсталације коаксијалност између статора и ротора мора да се контролише унутар ≤0,05 мм. Он поставља највише захтеве за механичку стручност дизајнера опреме и такође нуди највећу слободу.

Тип са прирубницом  има отвор за монтажу и отворе за вијке на кућишту резолвера и користи уклапање између спојнице и крајње стране опреме за „пре-позиционирање“. Након што је лежај интегрисан, релативни положај статора и ротора је већ калибрисан у фабрици. Приликом уградње потребно је само поравнати прикључак прирубнице са одговарајућим удубљењем на чеоној страни опреме и затегнути завртње. Тачност поравнања је обезбеђена прирубницом и перпендикуларношћу крајњег дела, што овај тип чини погодним за тешку опрему или радне услове са великим вибрацијама. Трошак је већа аксијална дужина и већи трошак, а сам прикључак за прирубницу постаје нова карика за грешку — зазор између спојнице и удубљења опреме, и окомитост крајње стране на осу, и даље треба да буду укључени у ланац толеранције.

Тип са интегрисаним лежајем  додатно инкорпорира лежај изнутра, са ротором интегрисаним са лежајем, тако да се може монтирати директно на погонско вратило, а да опрема не мора да обезбеди додатну потпорну структуру. У највећој мери апсорбује 'поравнање' у сам резолвер, али је приликом избора потребно потврдити да ли аксијални и радијални капацитети носивости лежишта одговарају условима рада и да ли сопствена максимална брзина резолвера покрива захтеве примене.

Суштина избора прирубнице је компромис између  способности тачности опреме, аксијалног простора, цене и лакоће инсталације . Ако крајња страна опреме има високу тачност обраде и простор је тесан, директна монтажа без оквира је разуман избор; ако су услови монтаже на лицу места ограничени и потребно је брзо позиционирање, тип који се монтира на прирубницу користи прикључак за „оутсоурце“ поравнање са кућиштем резолвера и поузданији је.

Ланац толеранције монтажних димензија: ексцентрицитет и аксијално неусклађеност су директне убице тачности

Излазна тачност резолвера је изузетно осетљива на  радијални ексцентрицитет  и  аксијално одступање  између статора и ротора. Ресолвер са променљивом релукцијом модулише сигнал кроз периодичне промене у ваздушном процепу између зубаца статора и избочења ротора. Ексцентрицитет мења просторну дистрибуцију пропусности ваздушног зазора и уводи компоненте грешке зависне од положаја у излаз.

Општи оквир толеранције монтаже који је дао Динапар може послужити као основна линија дизајна:  аксијално одступање  (аксијално одступање или варијација димензија између монтажних површина ротора и статора) не би требало да пређе 0,015 ин. (приближно 0,38 мм);  радијални ексцентрицитет  (ексцентрицитет између монтажних површина ротора и статора) не би требало да прелази 0,003 ин. (приближно 0,076 мм); а  предња страна монтажног прикључка  треба да буде окомита на проврт и осовину, са окомитом контролисаном унутар 0,0005 ин. (приближно 0,013 мм). Инжењерско значење ових бројева је јасно: толеранција ексцентричности је око пет пута већа од аксијалне толеранције, што указује да  је радијално поравнање главни аспект сукоба тачности.

ГБ/Т 10241—2020 такође укључује „коаксијалност монтажних површина за уградњу“ и „перпендикуларност монтажних крајњих површина фитинга“ у техничке захтеве и методе испитивања на стандардном нивоу, што значи да су ова два индикатора порасла од „препорука произвођача“ до ставки спецификације које се могу проверити.

Када се заправо дизајнира ланац толеранције, не треба се фокусирати само на сопствену монтажну површину резолвера.  Зазор између ротора и осовине мотора, зазор приањања између прикључка прирубнице статора и крајње стране опреме и окомитост крајње површине у односу на осу — ова три сегмента грешке се акумулирају у серији на коначној униформности ваздушног зазора. Практични принцип је да се толеранција монтирања резолвера третира као  крајња карика ланца толеранције система  и да се додели у складу са тим, остављајући разумну маргину за узводну машинску обраду и монтажу уместо да се сва маргина концентрише на корак монтирања резолвера.

Контролна листа за избор: од осовине до прирубнице, затим до верификације

Повезујући горњу логику, избор механичког интерфејса резолвера може се наставити у три корака.

Корак 1: Закључајте пречник осовине и дефинишите пристајање.  Измерите или потврдите стварни пречник и толеранцију осовине мотора и изаберите ротор са одговарајућом спецификацијом унутрашњег пречника. Дајте предност малом зазору и избегавајте сметње; потврдити да се понашање топлотног ширења материјала осовине и ротора приближно поклапа. Ако је пречник осовине нестандардан, прилагођавање унутрашњег пречника ротора је уобичајена пракса, али време за прилагођавање и цену треба унапред проценити.

Корак 2: Одредите прирубницу према одговорности за тачност опреме.  Да ли крајња страна опреме може да обезбеди високо прецизан прикључак и окомиту чеону страну? Ако је тако, директна монтажа без оквира може да обезбеди компактнију структуру. Ако су услови монтаже на лицу места ограничени или је потребна брза замена, позиционирање отвора типа са прирубницом је погодније. Ако сама опрема не може да обезбеди носиву подршку за резолвер, тип са интегрисаним лежајем је природан избор. Круг нагиба отвора за вијке на прирубници, пречник отвора и аксијална уградна дубина морају бити усклађени ставку по ставку са крајњом страном опреме; не може се једноставно проверити да ли је „спољни пречник отприлике тачан“.“

Корак 3: Верификација нулте позиције након инсталације не може се изоставити.  Чак и ако је механички интерфејс поравнат, електрична нулта позиција може и даље одступати од положаја магнетног пола мотора. За резолвере који се користе за комутацију, стандардна пракса је: прво привремено поправите статор, затим користите једносмерну струју да 'закључате осовину' или вратите мотор уназад и посматрате укрштање нуле повратног ЕМФ-а, ротирајте статор док се сигнал нулте позиције резолвера не поравна са магнетним половима мотора, а затим коначно затегните. Без обзира колико добро се контролишу механичке толеранције, ако нулта позиција одступи за неколико електричних степени, перформансе комутације ће се и даље значајно погоршати.

Избор механичког интерфејса резолвера је у суштини  проблем алокације грешке : уклапање пречника осовине одређује колико „чврсто“ ротор прати осовину, структура прирубнице одређује колико је „дефинитивно“ статор усидрен за кућиште, а толеранција монтаже одређује „верност“ симетрије ваздушног отвора. Ако је било која од ове три карике лабава, без обзира на то колико су високе називне електричне спецификације, очитавање угла на крају осовине ће бити угрожено. Прво разјасните механичку путању осовине и прирубнице, а затим прегледајте електричне параметре—ово често доводи до мањег заобилажења него што се ради обрнуто.