I. Kanuni za Msingi za Vitatuzi Vinavyobadilika vya Kusitasita
Kwanza, ili kuelewa muundo, mtu lazima aelewe tofauti zake za kimsingi kutoka kwa visuluhishi vya jadi vya jeraha-rota:
· Kisuluhishi cha Jadi:
Stator na rota zina vilima. Ishara ya msisimko na mawimbi ya pato huchochewa kwa sumaku-umeme kwenye pengo la hewa.
· Kitatuzi cha Kusita Kubadilika (VR):
Ni stator pekee iliyo na vilima . Rotor ni sehemu
isiyo na jeraha ya ferromagnetic iliyofanywa kwa miti ya salient au muundo wa toothed. Kanuni yake ya kazi inategemea
tofauti ya kusita.
o Vilima vya Stator:
Kwa kawaida hujumuisha vilima moja vya msisimko (msingi) na vilima viwili vya pato (vilima vya sine na cosine, sekondari) ambavyo vina othogonal ya anga (kawaida digrii 90 za umeme).
o Mzunguko wa Rota:
Wakati rota yenye miti mikali inapozunguka, inabadilisha urefu wa pengo la hewa na kusita kwa mzunguko wa sumaku.
o Urekebishaji wa Mawimbi:
Tofauti katika kusita kwa pengo la hewa hurekebisha (urekebishaji wa amplitude) amplitude ya voltage inayochochewa katika vilima vya pato na uwanja wa sumaku wa uchochezi. Bahasha za amplitude za windings mbili za pato ni sinusoidal na kazi za cosine za angle ya rotor, kwa mtiririko huo.
Faida zake ni: muundo rahisi, ugumu na wa kudumu (brushless), gharama ya chini, kuegemea juu, uwezo wa kuhimili mazingira ya kasi na ya juu ya joto . Ubaya ni kwamba usahihi na usawa kawaida huwa chini kidogo kuliko zile za visuluhishi vya rota ya jeraha za usahihi wa hali ya juu.
II. Mchakato wa Kubuni na Mazingatio Muhimu
Mchakato wa kubuni ni wa kurudia na kwa kawaida hufuata hatua hizi:
1. Fafanua Vielelezo vya Kubuni
Hapa ndipo pa kuanzia kwa miundo yote na lazima ifafanuliwe kwanza:
· Idadi ya Jozi za Pole (P):
Huamua uhusiano kati ya pembe za umeme na mitambo (θ_electric = P * θ_mechanical). Mipangilio ya kawaida ni jozi 1 ya pole (unipolar) na jozi 2 za pole (bipolar). Idadi ya jozi za pole huathiri usahihi na kasi ya juu.
· Mahitaji ya Usahihi:
Kwa kawaida huonyeshwa kwa arcminutes (′) au milliradians (mrad). Miundo ya usahihi wa hali ya juu inahitaji mahitaji ya juu sana kwa utengenezaji, nyenzo, na ukandamizaji wa usawa wa uga wa sumaku.
· Ishara ya Kusisimua ya Kuingiza:
Amplitude ya voltage ya msisimko, mzunguko (wa kawaida ni 4kHz, 10kHz, nk), waveform (kawaida sinusoidal).
· Uwiano wa Mabadiliko (TR):
Uwiano wa voltage ya pato kwa voltage ya pembejeo (kwenye nafasi ya juu zaidi ya kuunganisha).
· Hitilafu ya Umeme:
Inajumuisha hitilafu ya utendakazi, hitilafu ya umeme isiyo na maana, hitilafu ya awamu, n.k.
· Mazingira ya Uendeshaji:
Kiwango cha halijoto, mtetemo, mshtuko, unyevunyevu, ukadiriaji wa ulinzi wa kuingia (IP).
· Vikwazo vya ukubwa:
Kipenyo cha nje, shimo la ndani, unene (urefu).
· Vigezo vya Uzuiaji:
Uzuiaji wa pembejeo/pato, unaoathiri ulinganifu na sakiti inayofuata.
2. Muundo wa Umeme - Sehemu ya Msingi
· Muundo wa Lamination ya Stator/Rotor:
o Uteuzi wa Nyenzo:
Kwa kawaida hutumia karatasi za silicon zenye upenyezaji wa juu na hasara ya chini ya chuma (km, DW540, 50JN400).
o Pole-Slot Mchanganyiko:
Hii ni nafsi ya kubuni. Idadi ya nafasi za stator (Zs) na nguzo za rotor salient (Zr) lazima iamuliwe. Mchanganyiko wa kawaida ni
Zr = 2P (idadi ya miti ya rotor ni sawa na mara mbili ya jozi ya pole), na Zs ni nyingi ya Zr. Kwa mfano, kisuluhishi cha unipolar (P=1) mara nyingi hutumia
Zs=4, Zr=2 ; kisuluhishi cha msongo wa mawazo (P=2) mara nyingi hutumia
Zs=8, Zr=4 au
Zs=12, Zr=6.
o Slot/Pole Umbo:
Umbo la meno (sambamba, tapered) huathiri usambazaji wa shamba la sumaku na maudhui ya harmonic. Vipimo kama vile upana wa jino, upana wa nafasi ya nafasi, na unene wa nira vinahitaji uboreshaji ili kuongeza nguvu ya msingi ya magneto-motive (MMF) na kupunguza ulinganifu wa yanayopangwa.
o Pengo la Hewa:
Saizi ya pengo la hewa ni biashara muhimu. Pengo dogo la hewa huongeza uwiano wa mageuzi na nguvu ya mawimbi lakini huongeza ugumu wa utengenezaji, usikivu wa usawaziko, na ripple ya torque. Pengo kubwa la hewa lina athari kinyume. Imeundwa kwa kawaida kati ya 0.05mm - 0.25mm.
· Muundo wa Upepo:
o Aina:
Vilima vinavyosambazwa kwa kawaida au vilima vya kujilimbikizia (jino) hutumiwa. Vilima vilivyosambazwa (coil moja inayozunguka sehemu nyingi) hutoa uwanja wa sumaku zaidi wa sinusoidal lakini ni ngumu zaidi kutengeneza; vilima vilivyojilimbikizia ni rahisi zaidi lakini vina sauti za juu zaidi.
o Hesabu ya zamu:
Kulingana na uwiano wa mageuzi lengwa, volteji ya msisimko, na marudio, bainisha idadi ya zamu za vilima vya msisimko na vilima vya sine/cosine kupitia hesabu ya sumakuumeme. Idadi ya zamu kwa vilima viwili vya pato lazima iwe sawa kabisa.
o Mbinu ya Muunganisho:
Hakikisha vilima vya sine na kosine vimetenganishwa kwa digrii 90 kwa anga.
3. Uigaji na Uboreshaji wa Uga wa Suma (Uigaji wa FEA) - Zana Muhimu ya Usanifu wa Kisasa
Hesabu za uchambuzi ni ngumu sana na sio sahihi vya kutosha. Programu ya Uchanganuzi wa Kipengee Finite (FEA) (kwa mfano, JMAG, ANSYS Maxwell, Simcenter Magnet) ni muhimu.
· Uigaji wa Uga Iliyotulia:
Kokotoa usambazaji wa uga wa sumaku, matriki ya inductance, na uwezo wa kutoa katika pembe tofauti za rota.
· Uigaji wa Uga wa Muda mfupi:
Tumia volti halisi ya msisimko ili kuiga muundo wa wimbi la voltage ya pato, ikionyesha utendakazi kwa usahihi zaidi.
· Uboreshaji wa Parametric:
Fagia vigezo na uboreshaji wa vipimo muhimu kama vile umbo la jino, pengo la hewa, na upenyo wa nafasi ili kupunguza hitilafu (km, THD) na kuongeza uwiano wa mabadiliko.
· Uchambuzi wa Hitilafu:
Kokotoa hitilafu ya umeme kwa kuiga na kuchanganua vyanzo vya makosa (kwa mfano, sauti za sauti, athari ya kuunganisha, athari ya kueneza).
4. Muundo wa Muundo wa Mitambo
· Makazi na Mihimili:
Tengeneza muundo wa usaidizi na uchague fani zinazofaa ili kuhakikisha umakini kati ya rota na stator na tofauti ndogo ya mwango wa hewa, huku ukistahimili mtetemo na mshtuko maalum.
· Muunganisho wa Shaft:
Tengeneza njia kuu, bore laini, au kiolesura cha servo ili kuhakikisha muunganisho unaotegemeka na upitishaji usio na msukosuko na shimoni ya gari.
· Udhibiti wa Joto:
Zingatia uzalishaji wa joto kutoka kwa vilima na upotevu wa chuma ili kuzuia joto kupita kiasi katika mazingira ya halijoto ya juu. Ubunifu wa njia ya joto wakati mwingine ni muhimu.
· Kingao cha Umeme:
Ongeza ngao ikihitajika ili kuzuia mwingiliano kutoka kwa sehemu za nje za sumaku.
5. Mazingatio ya Mzunguko wa Usindikaji wa Ishara
Ingawa sio sehemu ya muundo wa kisuluhishi, lazima izingatiwe kwa usawa:
· RDC (Kigeuzi cha Kisuluhishi hadi Dijitali):
Chagua chipu ya RDC (km, AD2S1205, AU6802) inayolingana na kizuizi cha kisuluhishi na kasi ya msisimko. Ulinganisho wa uingizaji wa pembejeo unahitajika wakati wa kubuni.
· Mzunguko wa Hifadhi ya Msisimko:
Inahitaji saketi ya umeme ya op-amp inayoweza kutoa wimbi safi na thabiti la sine.
· Mzunguko wa Kichujio:
Chuja mawimbi ya kutoa ili kukandamiza kelele na sauti za masafa ya juu.
III. Changamoto za Kubuni na Teknolojia Muhimu
1. Ukandamizaji wa Harmonic:
Kwa sababu ya kutofuatana kwa tofauti yake ya kusita, voltage ya pato ya kisuluhishi cha Uhalisia Pepe ina uelewano mzuri, ambao ndio sababu kuu ya hitilafu. Mbinu kama vile
uboreshaji wa sehemu ya nguzo, kushona (nafasi au nguzo), na kuongeza nafasi za usaidizi kwenye meno ya stator kunaweza kukandamiza uelewano.
2. Usahihi wa Kusawazisha na Gharama:
Usahihi wa juu unamaanisha uchakataji sahihi zaidi (pengo ndogo ya hewa, umakini wa juu), vifaa vya ubora wa juu (chuma cha silicon cha hali ya juu), miundo ngumu zaidi (kwa mfano, jozi nyingi za nguzo, sehemu ndogo), na michakato kali, inayosababisha kuongezeka kwa gharama.
3. Joto Drift:
Upinzani wa windings na mali ya mabadiliko ya chuma silicon na joto, na kusababisha amplitude na awamu drift. Fidia katika saketi au programu inahitajika, au nyenzo zilizo na utulivu mzuri wa joto zinapaswa kuchaguliwa wakati wa muundo wa sumakuumeme.
Muhtasari
Mapendekezo ya Kubuni:
1. Anza na Viainisho:
Kwanza, elewa kikamilifu mahitaji mahususi ya hali ya ombi lako kuhusu usahihi, ukubwa na mazingira.
2. Tumia Suluhisho Zilizothibitishwa:
Anza na michanganyiko ya kawaida ya sehemu ya nguzo (kwa mfano, 4-2, 8-4), kwani ni sehemu ya kuanzia iliyothibitishwa na kutegemewa.
3. Muundo Unaoendeshwa na Simulation:
Usiishie kwenye hesabu za kinadharia; mara moja tumia programu ya FEM kuunda muundo wa parametric kwa uigaji na uboreshaji. Huu ni ufunguo wa kuboresha viwango vya mafanikio ya muundo na kufupisha mizunguko ya maendeleo.
4. Kurudia na Kujaribu:
Baada ya kuunda mfano, fanya majaribio ya kina ya utendakazi (hitilafu, kupanda kwa halijoto, mtetemo, n.k.), linganisha na matokeo ya uigaji, changanua sababu za tofauti, na uendelee na marudio ya muundo unaofuata.
5. Fikiri katika Kiwango cha Mfumo:
Zingatia na utatue kitambuzi cha kisuluhishi na saketi ya chini ya mkondo ya RDC kama mfumo jumuishi.
Muundo wa visuluhishi tofauti vya kusitasita ni teknolojia ya vitendo inayohitaji mizunguko ya mara kwa mara ya nadharia, uigaji na majaribio.
