ตัวแก้ไขไร้แปรงคืออะไร?

ในภูมิทัศน์ที่มีการพัฒนาตลอดเวลาของระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมและการควบคุมการเคลื่อนไหวความแม่นยำและความน่าเชื่อถือเป็นสิ่งสำคัญยิ่ง ในบรรดาเซ็นเซอร์และทรานสดิวเซอร์จำนวนมากที่เปิดใช้งานตำแหน่งและการตรวจจับความเร็วที่แม่นยำซึ่ง brushless resolver โดดเด่นเป็นองค์ประกอบที่สำคัญ อุปกรณ์ที่แข็งแกร่งนี้มีบทบาทสำคัญในการใช้งานตั้งแต่การบินและอวกาศไปจนถึงหุ่นยนต์ซึ่งเป็นสิ่งจำเป็นในการวัดเชิงมุมที่แม่นยำ บทความนี้นำเสนอพื้นฐานของการแก้ปัญหาที่ไร้แปรงสำรวจการก่อสร้างหลักการปฏิบัติการข้อดีและผลกระทบที่สำคัญต่อระบบวิศวกรรมสมัยใหม่

ทำความเข้าใจกับผู้แก้ปัญหา

ตัวแก้ไขเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าแบบโรตารี่ที่ใช้ในการวัดองศาการหมุน พวกเขาทำหน้าที่เป็นอุปกรณ์อะนาล็อกที่แปลงการหมุนกลไกเป็นสัญญาณไฟฟ้าให้ข้อเสนอแนะตำแหน่งอย่างต่อเนื่อง ในอดีตผู้แก้ไขได้รับการสนับสนุนในการใช้งานอุตสาหกรรมเนื่องจากความเรียบง่ายความทนทานและความสามารถในการทำงานภายใต้สภาพแวดล้อมที่รุนแรงเช่นอุณหภูมิสูงการสั่นสะเทือนและสารปนเปื้อน

หลักการปฏิบัติการ

หัวใจสำคัญของการดำเนินการของผู้แก้ไขคือหลักการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้า อุปกรณ์ประกอบด้วยโรเตอร์และสเตเตอร์แต่ละตัวมีขดลวด เมื่อกระแสสลับ (AC) ทำให้เกิดการคดเคี้ยวหลักบนสเตเตอร์มันจะสร้างสนามแม่เหล็กหมุน สนามแม่เหล็กนี้ทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าในขดลวดทุติยภูมิซึ่งมุ่งเน้นไปที่มุมที่เฉพาะเจาะจง ในขณะที่โรเตอร์หมุนการมีเพศสัมพันธ์ระหว่างขดลวดสเตเตอร์และใบพัดของโรเตอร์จะเปลี่ยนไปตามไซนัสทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าเอาท์พุทที่สอดคล้องกับฟังก์ชั่นไซน์และโคไซน์ของมุมโรเตอร์ ในทางคณิตศาสตร์แรงดันไฟฟ้าเหนี่ยวนำ (v _s) และ (v _c ) สามารถแสดงเป็น:

v _s = v _ใน * sin⁡ (θ)

v _c = v _ใน  * cos⁡ (θ)

โดยที่ v _ใน คือแรงดันไฟฟ้าอินพุตและθคือตำแหน่งเชิงมุมของโรเตอร์ โดยการประมวลผลสัญญาณเอาต์พุตเหล่านี้ตำแหน่งเชิงมุมที่แม่นยำและความเร็วในการหมุนสามารถกำหนดได้

ประเภทของตัวแก้ไข

ตัวแก้ไขจะถูกจัดประเภทตามการก่อสร้างและการทำงานของพวกเขา:

• ตัวแก้ไขประเภทแปรง: ใช้แปรงและแหวนสลิปเพื่อถ่ายโอนสัญญาณไฟฟ้าระหว่างชิ้นส่วนการหมุนและที่อยู่กับที่ ในขณะที่การออกแบบเรียบง่ายพวกเขาอาจสวมใส่และต้องการการบำรุงรักษา

• brushless resolvers: กำจัดความจำเป็นในการแปรงโดยใช้หม้อแปลงแบบหมุนสำหรับการมีเพศสัมพันธ์สัญญาณเพิ่มความน่าเชื่อถือและลดการบำรุงรักษา

• ตัวแปร Resultance Resolvers: ดำเนินการตามการเปลี่ยนแปลงของการลังเลของแม่เหล็กเมื่อการเปลี่ยนแปลงตำแหน่งของโรเตอร์โดยทั่วไปจะใช้สำหรับการใช้งานที่ไวต่อต้นทุน

ตัวแก้ไขไร้แปรงคืออะไร?

ตัวแก้ไขแบบไม่มีแปรงเป็นอุปกรณ์ไฟฟ้าที่ออกแบบมาเพื่อวัดตำแหน่งเชิงมุมและความเร็วโดยไม่ต้องใช้แปรงและแหวนลื่น นวัตกรรมนี้ระบุถึงข้อ จำกัด ของตัวแก้ไขประเภทแปรงแบบดั้งเดิมที่ให้ประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นและอายุยืน brushless resolvers ส่งสัญญาณข้ามอินเทอร์เฟซแบบหมุนโดยใช้เทคนิคการมีเพศสัมพันธ์ของหม้อแปลงซึ่งส่งผลให้ระบบส่งสัญญาณแบบไม่สัมผัส

การก่อสร้างและการออกแบบ

การสร้างตัวแก้ไขแบบไม่มีแปรงประกอบด้วยสเตเตอร์และโรเตอร์แต่ละชุดมีขดลวดหลายชุด:

• ขดลวดสเตเตอร์: ประกอบด้วยขดลวดการกระตุ้นหลักและขดลวดทุติยภูมิสองตำแหน่งที่ 90 องศาซึ่งกันและกันทำให้เกิดการส่งออกไซน์และโคไซน์

• ขดลวดโรเตอร์: มักจะเรียกว่าหม้อแปลงแบบโรตารี่ทำให้สามารถถ่ายโอนสัญญาณกระตุ้นโดยไม่ต้องสัมผัสทางกายภาพ

การกำจัดหน้าสัมผัสเชิงกลช่วยลดการสึกหรอและช่วยให้ผู้แก้ไขสามารถปิดผนึกจากสารปนเปื้อนด้านสิ่งแวดล้อม วัสดุขั้นสูงและเทคนิคการผลิตที่แม่นยำช่วยเพิ่มประสิทธิภาพเพื่อให้มั่นใจว่าการทำงานที่สอดคล้องกันตลอดอายุการใช้งานของอุปกรณ์

ข้อได้เปรียบเหนือผู้แก้ปัญหาแบบดั้งเดิม

ผู้แก้ไขแบบไม่มีแปรงเสนอประโยชน์ที่สำคัญหลายประการ:

• ความน่าเชื่อถือที่เพิ่มขึ้น: การขาดแปรงช่วยลดการสึกหรอเชิงกลลดการบำรุงรักษาและเพิ่มเวลาทำงาน

• ความสามารถความเร็วสูง: ความสามารถในการทำงานด้วยความเร็วเกิน 20,000 รอบต่อนาทีเหมาะสำหรับเครื่องจักรความเร็วสูง

• ความต้านทานต่อสิ่งแวดล้อม: การออกแบบที่ปิดผนึกป้องกันฝุ่นความชื้นและสารเคมีเหมาะสำหรับสภาพแวดล้อมอุตสาหกรรมที่รุนแรง

• คุณภาพของสัญญาณที่ดีขึ้น: การออกแบบแบบไม่สัมผัสช่วยลดเสียงรบกวนทางไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนเพิ่มความแม่นยำในการวัด

• อายุการใช้งานที่ยาวนานขึ้น: ความเครียดเชิงกลที่ลดลงนำไปสู่ชีวิตที่ยาวนานขึ้นเมื่อเทียบกับตัวแก้ไขประเภทแปรง

แอปพลิเคชันของผู้แก้ไขแบบไม่มีแปรง

ตัวแก้ไขแบบไร้แปรงนั้นเป็นส่วนสำคัญของระบบที่ต้องมีการควบคุมการเคลื่อนไหวและข้อเสนอแนะที่แม่นยำ ความเก่งกาจของพวกเขาช่วยให้พวกเขาถูกนำไปใช้ในหลายอุตสาหกรรม:

อุตสาหกรรมยานยนต์

ในภาคยานยนต์การเปลี่ยนไปสู่ยานพาหนะไฟฟ้าและไฮบริดได้เพิ่มความต้องการการควบคุมมอเตอร์ที่แม่นยำ มีการใช้ตัวแก้ไขแบบไม่มีแปรงใน:

• มอเตอร์ขับเคลื่อนไฟฟ้า: ให้ข้อเสนอแนะตำแหน่งโรเตอร์ที่แม่นยำสำหรับการควบคุมมอเตอร์ที่มีประสิทธิภาพเพิ่มประสิทธิภาพและประสิทธิภาพการใช้พลังงาน

• ระบบส่งกำลัง: ช่วยในการเปลี่ยนเกียร์อย่างราบรื่นโดยให้ข้อมูลตำแหน่งที่ถูกต้อง

• ระบบกันสะเทือนที่ใช้งานอยู่: เปิดใช้งานการปรับแบบเรียลไทม์เพื่อปรับปรุงคุณภาพการขับขี่และการจัดการ

จากรายงานของ MarketSandmarkets ตลาดเซ็นเซอร์ตำแหน่งยานยนต์คาดว่าจะสูงถึง 2.4 พันล้านเหรียญสหรัฐภายในปี 2568 โดยมีผู้แก้ไขปัญหาที่ไม่มีแปรงมีบทบาทสำคัญในการเติบโตนี้

การบินและอวกาศและการป้องกัน

ในการใช้งานการบินและอวกาศความน่าเชื่อถือภายใต้เงื่อนไขที่รุนแรงเป็นสิ่งสำคัญ มีการใช้ตัวแก้ไขแบบไร้แปรงใน:

• ระบบควบคุมการบิน: ให้ข้อเสนอแนะสำหรับ ailerons, rudders และ levators เพื่อให้มั่นใจว่าการหลบหลีกที่แม่นยำ

• คำแนะนำของขีปนาวุธ: ช่วยในการนำทางและระบบการกำหนดเป้าหมายซึ่งความล้มเหลวไม่ใช่ตัวเลือก

• การวางตำแหน่งดาวเทียม: ดำเนินการในสุญญากาศของอวกาศต้านทานรังสีและอุณหภูมิสุดขั้ว

ความสามารถของผู้แก้ไขแบบไร้แปรงในการทำงานได้อย่างน่าเชื่อถือในอุณหภูมิตั้งแต่ -55 ° C ถึง +150 ° C ทำให้ขาดไม่ได้ในวิศวกรรมการบินและอวกาศ

ระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรม

ระบบอัตโนมัติต้องการความแม่นยำและความทนทาน มีการใช้ตัวแก้ไขแบบไม่มีแปรงใน:

• Servo Motors: เปิดใช้งานการควบคุมความเร็วและตำแหน่งที่แม่นยำในอุปกรณ์การผลิต

• เครื่อง CNC: อนุญาตให้มีการตัดเฉือนที่มีความแม่นยำสูงโดยให้ข้อเสนอแนะตำแหน่งตามเวลาจริง

• ระบบควบคุมกระบวนการ: ตรวจสอบและปรับพารามิเตอร์ในกระบวนการอุตสาหกรรมเพิ่มประสิทธิภาพ

การศึกษาโดยสหพันธ์หุ่นยนต์นานาชาติเน้นการยอมรับการใช้ระบบอัตโนมัติเพิ่มขึ้นโดยมีหุ่นยนต์อุตสาหกรรมกว่า 2.7 ล้านหุ่นยนต์ที่ทำงานทั่วโลกในปี 2563 ตัวแก้ไขที่ไร้แปรงมีบทบาทสำคัญในการเติบโตนี้

หุ่นยนต์

แอปพลิเคชันหุ่นยนต์ต้องการความคิดเห็นความละเอียดสูง ผู้แก้ไขแบบไม่มีแปรงมีส่วนช่วย:

• แขนข้อต่อ: เสนอการควบคุมการเคลื่อนไหวที่แม่นยำสำหรับงานเช่นการประกอบการเชื่อมและภาพวาด

• ยานพาหนะอัตโนมัติ: ให้ข้อมูลการนำทางสำหรับโดรนและยานพาหนะนำทางอัตโนมัติ (AGVs)

• หุ่นยนต์ทางการแพทย์: เปิดใช้งานการดำเนินงานที่ละเอียดอ่อนในหุ่นยนต์ผ่าตัดซึ่งความแม่นยำนั้นมีความสำคัญต่อชีวิต

ในขณะที่เทคโนโลยีหุ่นยนต์ก้าวหน้าความต้องการเซ็นเซอร์ที่เชื่อถือได้และแม่นยำเช่นตัวแก้ไขไร้แปรงจะมีความสำคัญมากขึ้นเรื่อย ๆ

ข้อกำหนดทางเทคนิคและตัวชี้วัดประสิทธิภาพ

การเลือกตัวแก้ไขแบบไม่มีแปรงที่เหมาะสมต้องมีการทำความเข้าใจข้อกำหนดที่สำคัญ:

ความละเอียดและความแม่นยำ

ความละเอียดหมายถึงการเปลี่ยนแปลงที่ตรวจพบได้น้อยที่สุดในตำแหน่งมักจะถูกกำหนดโดยจำนวนเสาและการกำหนดค่าที่คดเคี้ยว ตัวแก้ไขความละเอียดสูงปรับปรุงความแม่นยำในการควบคุม แต่อาจต้องใช้การประมวลผลสัญญาณที่ซับซ้อนมากขึ้น ความแม่นยำแสดงให้เห็นว่าเอาต์พุตตรงกับตำแหน่งจริงได้รับผลกระทบจากปัจจัยเช่นอุณหภูมิความคลาดเคลื่อนการผลิตและการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า ความแม่นยำทั่วไปมีตั้งแต่± 5 arcminutes ถึง± 30 อาร์ควินาทีสำหรับรุ่นที่มีความแม่นยำสูง

ความเร็วในการใช้งาน

ตัวแก้ไขแบบไร้แปรงสามารถทำงานได้ด้วยความเร็วในการหมุนสูงซึ่งจำเป็นสำหรับการใช้งานเช่นเครื่องยนต์กังหันและมอเตอร์ความเร็วสูง การออกแบบของพวกเขาช่วยให้ประสิทธิภาพที่มั่นคงโดยไม่มีความเสี่ยงต่อความล้มเหลวทางกลเนื่องจากแรงเหวี่ยง การทำความเข้าใจกับความเร็วสูงสุดที่ได้รับการจัดอันดับช่วยให้มั่นใจได้ว่าการดำเนินการที่เชื่อถือได้ภายในแอปพลิเคชันที่ต้องการ

ข้อกำหนดด้านสิ่งแวดล้อม

ปัจจัยด้านสิ่งแวดล้อมส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพการแก้ไขอย่างมีนัยสำคัญ:

• ช่วงอุณหภูมิ: อุปกรณ์จะต้องทำงานอย่างมีประสิทธิภาพในอุณหภูมิสุดขั้วที่คาดหวัง รุ่นพิเศษสามารถทำงานได้ตั้งแต่ -60 ° C ถึง +200 ° C

• ความต้านทานการสั่นสะเทือนและการกระแทก: การปฏิบัติตามมาตรฐานเช่น MIL-STD-810 ทำให้มั่นใจได้ถึงความทนทานภายใต้ความเครียดเชิงกล

• การจัดอันดับการป้องกันการเข้า (IP): กำหนดความต้านทานต่อฝุ่นและน้ำเข้าด้วยการให้คะแนนสูงถึง IP67 สำหรับสภาพแวดล้อมที่รุนแรง

ลักษณะไฟฟ้า

พารามิเตอร์ไฟฟ้าที่สำคัญ ได้แก่ :

• แรงดันไฟฟ้าและความถี่อินพุต: ความเข้ากันได้กับแรงดันไฟฟ้าของระบบ (โดยทั่วไปคือ 4 V ถึง 7 V) และความถี่ (2 kHz ถึง 20 kHz)

• แรงดันเอาต์พุต: ระดับสัญญาณที่เพียงพอสำหรับการประมวลผลโดยการควบคุมอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์

• การเลื่อนเฟส: การเลื่อนเฟสน้อยที่สุดระหว่างสัญญาณอินพุตและเอาต์พุตเพื่อลดข้อผิดพลาด

บทสรุป

การ brushless resolver จุดตัดที่สำคัญของวิศวกรรมเครื่องกลและอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ซึ่งทำหน้าที่เป็นรากฐานที่สำคัญในระบบที่จำเป็นต้องมีความแม่นยำและความน่าเชื่อถือ การออกแบบแบบไม่ต้องสัมผัสของมันระบุข้อ จำกัด ของตัวแก้ไขแบบดั้งเดิมซึ่งเสนอประสิทธิภาพที่เพิ่มขึ้นในการเรียกร้องแอพพลิเคชั่นในอุตสาหกรรมยานยนต์การบินและอวกาศระบบอัตโนมัติอุตสาหกรรมและอุตสาหกรรมหุ่นยนต์

ในขณะที่เทคโนโลยีดำเนินไปเรื้อรังที่ไม่มีแปรงจะมีความพร้อมที่จะพัฒนารวมฟังก์ชั่นดิจิตอลและปรับให้เข้ากับความท้าทายด้านสิ่งแวดล้อมใหม่ ๆ บริษัท อย่าง Yingshuang อยู่ในระดับแนวหน้าของวิวัฒนาการนี้ผลักดันนวัตกรรมผ่านการลงทุนที่สำคัญในการวิจัยและพัฒนาและความมุ่งมั่นสู่ความเป็นเลิศ

สำหรับข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับ Resolvers เยี่ยมชม หน้าเลือกผู้แก้ไข หรือ ติดต่อ Yingshuang โดยตรง