EV peaajami mootorite 'Fiery Eyes' – muutuva vastumeelsuse lahendajate kohandamine

Sissejuhatus: Mootori juhtimise asendamatu 'silm'.

Uute energiasõidukite ajamimootoris on silmapaistmatu, kuid kriitilise tähtsusega komponent - muutuja vastumeelsuse lahendaja  (sageli lühendatud 'resolver'). See toimib mootori 'silmana' ja ütleb pidevalt mootorikontrollerile: 'Kus on rootor praegu? Mis on pöörlemiskiirus?'

Ilma selle 'silma' ei suuda püsimagnetitega sünkroonmootorid saavutada täpset kommutatsioonijuhtimist, mille tulemuseks on konarlik, tõmblev väljundvõimsus või isegi täielik töötõrge. Andmed näitavad, et uute energiaallikatega sõiduautode peaajami mootorites on resolverite levik koguni  78,6%  , mis tähendab, et peaaegu iga uue energiasõiduki peaajami mootor on varustatud sellisega.

Niisiis, kuidas see pisike andur tegelikult töötab? Miks on vaja seda 'kohandada'? Ja millistele põhiparameetritele peaksite kohandamise ajal tähelepanu pöörama?

1. Mis on muutuva reluktantsi lahendaja?

1.1 Transformerist lahendajaks

Kõik on tuttavad 'trafoga' - see tõstab või vähendab pinget. Lahendajat võib käsitleda kui trafo täiustatud versiooni: kui tavaline trafo väljastab fikseeritud pinge, siis resolver väljastab pinge, mis varieerub sõltuvalt rootori pöördenurgast.

Muutuva vastumeelsuse lahendaja on kõige laialdasemalt kasutatav tüüp. Selle põhistruktuur on märkimisväärselt lihtne:

·  Staator : fikseeritud paigale, keritud ergutusmähisega (sisend) ja siinus/koosinus väljundmähistega.

·  Rootor : valmistatud hammastega virnastatud räniterasest laminaatidest,  mis ei sisalda üldse mähiseid ja pöörleb koos mootori võlliga.

1.2 Tööpõhimõte: õhuvahe muutused määravad signaali muutused

Kui staatori ergutusmähisele rakendatakse vahelduvvoolu ergutuspinget, tekib staatori ja rootori vahelises õhupilus vahelduv magnetväli. Rootori pöörlemisel muutub õhupilu magnetiline reluktants perioodiliselt, kuna rootori hambad (eendid ja süvendid) läbivad vaheldumisi staatori hambaid.

See kõikumine põhjustab kahe väljundmähise (siinus- ja koosinusmähise) indutseeritud pingete amplituudi muutumise – üks järgib siinusmustrit, teine ​​koosinusmustrit.

Neid kahte signaali tõlgendades saab mootorikontroller igal hetkel täpselt arvutada rootori absoluutse nurgaasendi.

1.3 Miks on sellest saanud EV peaajami mootorite parim valik?

Muutuva vastumeelsuse lahendaja on hakanud uute energiasõidukite sektoris 'domineerima' tänu järgmistele tugevatele külgedele:

·  Äärmiselt lihtne ja töökindel konstruktsioon : puuduvad rootorimähised ega harjad – kulumisprobleemid puuduvad ja selle teoreetiline kasutusiga on võrdne seadme enda omaga.

·  Erakordne vastupidavus keskkonnale : töötemperatuuri vahemik -50°C kuni +155°C, vastupidav kõrgetele temperatuuridele, vibratsioonile ja õlisaastele.

·  Tugev elektromagnetiliste häirete häirekindlus : elektromagnetilise induktsiooni põhimõtete alusel on see loomulikult immuunne mootori sees oleva karmi elektromagnetilise keskkonna suhtes.

·  Absoluutse asukoha väljund : annab voolunurga kohe pärast sisselülitamist, ilma et oleks vaja 'homing' protseduuri.

2. Miks vajab peaajami mootor 'kohandatud' lahendajat?

Mõni võib küsida: kas lahendajad pole mitte standardsed valmiskomponendid? Miks mitte osta lihtsalt valmis?

Tegelikkus pole kaugeltki nii lihtne.  Iga uus energiasõiduki peaajam mootor on konstrueeritud erineva võimsuse, kiiruse, paigaldusruumi ja töötingimustega – ja need erinevused määravad otseselt selle, et lahendus peab olema 'kohandatud'.

2.1 Paigaldusmõõtmed on väga erinevad

Erinevad mootorid on erineva raami suurusega, 25 kuni 300, millest igaüks vajab sobivate mõõtmetega lahendajat. Paigaldusmeetodid erinevad ka - läbi auguga paigaldus, pindpaigaldus, äärikkinnitus - igaüks vastab erinevale mehaanilise liidese konstruktsioonile.

2.2 Elektrilised parameetrid erinevad

Ergastuspinge, ergastuse sagedus, pooluste paaride arv, teisendussuhe – kõik need elektrilised parameetrid peavad täielikult ühtima mootori juhtimissüsteemiga. Mittevastavate parameetritega lahendaja kasutamine võib parimal juhul vähendada mõõtmise täpsust ja halvimal juhul muuta kogu mootori juhtimissüsteemi töövõimetuks.

2.3 Täpsusnõuded varieeruvad oluliselt

Tavalise sõiduauto ajamimootori jaoks nõutav asendi täpsus on täiesti erinev suure jõudlusega sõiduki omast. Mida rohkem poolusepaare, seda suurem on täpsus – vahemikus 2, 4 kuni 6 või enam pooluste paari, kusjuures täpsus paraneb 25 kaareminutilt 10 kaareminutini või isegi rohkem.

2.4 Kasutustingimused ei ole ühtsed

Mõned mootorid töötavad õlijahutusega keskkondades, mistõttu resolver peab olema õliga ühilduv; teised püüavad saavutada äärmuslikult suuri kiirusi, mistõttu on vaja toetada kiirust 20 000 p/min või isegi rohkem; teised nõuavad autotööstuse AEC-Q sertifikaati – iga tingimus seab lahendajale erinevad konstruktsiooninõuded.

3. Lahendaja kohandamine: mida saab täpselt kohandada?

3.1 Mehaaniline kohandamine

·  Välismõõtmed : välisläbimõõt, pikkus, paigaldusavade asukohad jne.

·  Paigaldusmeetod : läbiv ava, pindkinnitus või äärik.

·  Rootori võlli ava : peab täpselt vastama mootori võlli läbimõõdule.

·  Pliijuhtme spetsifikatsioonid : traadi pikkus, mõõt ja pistiku tüüp.

3.2 Elektriline kohandamine

·  pooluste paaride arv : põhiparameeter, mis määrab mõõtmise eraldusvõime; saab kohandada vastavalt nõuetele.

·  Ergastuspinge : tavaliselt AC 7 Vrms, kuid reguleeritav vastavalt süsteemi vajadustele.

·  Ergastussagedus : tavaliselt 10 kHz, kuid võib määrata ka teisi sagedusi.

·  Teisendussuhe : määrab väljundsignaali amplituudi, mõjutades allavoolu dekodeerimiskiibi signaalitöötlust.

·  Sisend/väljundtakistus : peab vastama ajami vooluringile.

3.3 Toimivuse kohandamine

·  Täpsusaste : saadaval standardtäpsusest ülitäpseni (nt ±4 kaareminutit).

·  Maksimaalne pöörlemiskiirus : standardne 20 000 pööret minutis; suuremaid kiirusi saab kohandada.

·  Töötemperatuuri vahemik : kohandatud tegelikele töötingimustele.

·  Kaitseklass : nt IP69 või kõrgem.

3.4 Erikohandused

·  Õliga ühilduvus : õlijahutusega mootorite spetsiaalsed materjalid ja tihenduskonstruktsioonid.

·  Ekstsentrilisuse tolerants : patenteeritud mähisskeemid paigaldamise ekstsentrilisuse vigade kompenseerimiseks.

·  Integreeritud temperatuuriandur : valikuline NTC-termistor kombineeritud asendi ja temperatuuri tuvastamiseks.

4. Kohandamise protsess: nõuetest tarnimiseni

Tüüpiline lahendaja kohandamise protsess hõlmab tavaliselt järgmisi etappe.

1. samm: nõuetega suhtlemine  – klient esitab mootori parameetrid, vaba ruumi, jõudluse eesmärgid jne.

2. samm: lahenduse kavandamine  – tarnija töötab välja elektromagnetilised ja mehaanilised konstruktsioonid vastavalt nõuetele.

3. samm: simulatsiooni kontrollimine  – elektromagnetilise jõudluse optimeerimiseks kasutatakse lõplike elementide analüüsi (FEA).

4. etapp: prototüübi valmistamine  – Prototüübi näidised valmistatakse ja neid testitakse katsestendil.

5. samm: masstootmine  – pärast valideerimist liigub toode mahttootmisse.

Praegu on juhtivad kodumaised lahendajate tarnijad lühendanud kohandamise tarnetsüklit vaid 4–6 nädalani. Mõned neist on juba ehitanud täielikult automatiseeritud tootmisliine, mille aastane võimsus ületab 1 miljonit ühikut.

5. Tööstuse suundumus: siseriiklik asendamine kogub hoogu

Pikka aega domineerisid tipptasemel lahendajate turul välismaised kaubamärgid, nagu Jaapani Tamagawa ja MinebeaMitsumi. Kuid viimastel aastatel on Hiina lahendajatehnoloogia teinud olulisi läbimurdeid； Samal ajal arenevad kiiresti ka kodumaised lahendaja-digitaalmuunduri (RDC) kiibid. Xinchi Semiconductori SC2121 ja teised tooted on saavutanud funktsionaalse võrdsuse rahvusvaheliselt tuntud mudelitega ning Fengchao Technology on turule toonud ka suure jõudlusega RDC-kiibid.  Kogu ahelaga kodumaine asendus – andurist kuni dekodeerimiskiibini – kiireneb.

Järeldus

Kuigi muutuv vastumeelsus on väikese suurusega, on see asendamatu tuumandur uute energiasõidukite peaajami mootorite juhtimissüsteemis. Selle kohandamine mõjutab otseselt mootori juhtimistäpsust, töötõhusust ja töökindlust.

Uute energiasõidukite tööstuse jätkuva kasvu ja kodumaise asendustegevuse süvenemisega muutuvad lahendaja kohandamisteenused veelgi küpsemaks ja tõhusamaks. Mootoriinseneride jaoks on lahendajate tööpõhimõtete ja kohandamise põhialuste mõistmine muutunud juba kohustuslikuks kursuseks.

Lõppude lõpuks  näeb see selgelt ja töötab ühtlaselt ainult siis, kui mootor on varustatud õigete 'silmadega'..