'چشم های آتشین' موتورهای درایو اصلی EV - سفارشی سازی حل کننده های عدم تمایل متغیر

مقدمه: یک 'چشم' ضروری برای کنترل موتور

در موتور محرک وسایل نقلیه انرژی جدید، یک جزء نامحسوس و در عین حال بسیار مهم وجود دارد -the حل کننده عدم تمایل متغیر  (اغلب به 'Resolver' کوتاه می شود). این به عنوان 'چشم' موتور عمل می کند و دائماً به کنترل کننده موتور می گوید: 'روتور اکنون در کجا قرار دارد؟ سرعت چرخش چقدر است؟'

بدون این 'چشم'، موتورهای سنکرون آهنربای دائمی نمی توانند به کنترل کموتاسیون دقیق دست یابند، که منجر به خروجی توان تند و ناگهانی - یا حتی شکست کامل در کار می شود. داده‌ها نشان می‌دهند که نرخ نفوذ تفکیک‌کننده‌ها در موتورهای محرک اصلی وسایل نقلیه مسافربری انرژی جدید به  78.6% می‌رسد  - به این معنی که تقریباً موتور محرکه اصلی هر وسیله نقلیه انرژی جدید به یک موتور مجهز است.

بنابراین، این سنسور کوچک واقعا چگونه کار می کند؟ چرا باید 'سفارشی' شود؟ و در هنگام سفارشی سازی به چه پارامترهای کلیدی باید توجه کرد؟

1. حل کننده اکراه متغیر چیست؟

1.1 از Transformer به Resolver

همه با 'ترانسفورماتور' آشنا هستند - ولتاژ را بالا یا پایین می کند. یک تفکیک کننده را می توان به عنوان نسخه پیشرفته ترانسفورماتور در نظر گرفت: در حالی که یک ترانسفورماتور معمولی یک ولتاژ ثابت را خروجی می دهد، یک رزولور ولتاژی را خروجی می دهد که با زاویه چرخش روتور تغییر می کند.

حل کننده رلوکتانس متغیر پرکاربردترین نوع است. ساختار اصلی آن بسیار ساده است:

·  استاتور : در جای خود ثابت شده، با سیم پیچ تحریک (ورودی) و سیم پیچ خروجی سینوسی/کسینوس پیچ می شود.

·  روتور : ساخته شده از لمینیت های فولادی سیلیکونی انباشته با دندانه،  بدون سیم پیچ و با شفت موتور می چرخد.

1.2 اصل کار: تغییرات شکاف هوا تغییرات سیگنال را تعیین می کند

هنگامی که یک ولتاژ تحریک AC به سیم پیچ تحریک استاتور اعمال می شود، یک میدان مغناطیسی متناوب در شکاف هوا بین استاتور و روتور ایجاد می شود. با چرخش روتور، عدم تمایل مغناطیسی شکاف هوا به صورت دوره ای تغییر می کند، زیرا دندانه های روتور (برآمدگی ها و فرورفتگی ها) به طور متناوب از دندانه های استاتور عبور می کنند.

این تغییر باعث می شود که ولتاژهای القایی در دو سیم پیچ خروجی (سینوس و کسینوس) در دامنه تغییر کند - یکی از الگوی سینوسی، دیگری الگوی کسینوس..

با تفسیر این دو سیگنال، کنترل کننده موتور می تواند موقعیت زاویه ای مطلق روتور را در هر لحظه به دقت محاسبه کند.

1.3 چرا این خودرو به بهترین انتخاب برای موتورهای درایو اصلی EV تبدیل شده است؟

حل‌کننده بی‌میلی متغیر به لطف نقاط قوت زیر به «تسلط» بر بخش خودروهای انرژی جدید رسیده است:

·  ساخت بسیار ساده و قابل اعتماد : بدون سیم پیچ روتور، بدون برس - بدون مشکل سایش، و عمر مفید آن می تواند با عمر خود تجهیزات مطابقت داشته باشد.

·  انعطاف پذیری محیطی استثنایی : محدوده دمای عملیاتی از -50 درجه سانتیگراد تا +155 درجه سانتیگراد، مقاوم در برابر دماهای بالا، لرزش و آلودگی روغن.

·  ایمنی تداخل الکترومغناطیسی قوی : بر اساس اصول القای الکترومغناطیسی، به طور طبیعی در برابر محیط سخت الکترومغناطیسی داخل موتور مصون است.

·  خروجی موقعیت مطلق : زاویه جریان را بلافاصله پس از روشن شدن، بدون نیاز به روش 'خانه' ارائه می دهد.

2. چرا موتور درایو اصلی به حل‌کننده 'سفارشی‌شده' نیاز دارد؟

برخی ممکن است بپرسند: آیا رزولورها اجزای استاندارد خارج از قفسه نیستند؟ چرا فقط یک نمونه آماده نمی خرید؟

واقعیت به همین سادگی فاصله دارد.  هر موتور محرک اصلی خودروی انرژی جدید با قدرت، سرعت، فضای نصب و شرایط عملیاتی متفاوت طراحی شده است - و این تفاوت‌ها مستقیماً تعیین می‌کند که رزولور باید «ساخت‌شده» باشد.

2.1 ابعاد نصب بسیار متفاوت است

موتورهای مختلف در اندازه‌های فریم متفاوتی از 25 تا 300 تولید می‌شوند که هر کدام به یک رزولور با ابعاد مشابه نیاز دارند. روش‌های نصب نیز متفاوت است - نصب از طریق سوراخ، نصب روی سطح، نصب فلنج - که هر یک با طراحی رابط مکانیکی متفاوتی مطابقت دارد.

2.2 پارامترهای الکتریکی متفاوت است

ولتاژ تحریک، فرکانس تحریک، تعداد جفت قطب، نسبت تبدیل - همه این پارامترهای الکتریکی باید کاملاً با سیستم کنترل موتور مطابقت داشته باشند. استفاده از یک رزولور با پارامترهای نامتناسب در بهترین حالت می تواند دقت اندازه گیری را کاهش دهد و در بدترین حالت کل سیستم کنترل موتور را از کار بیاندازد.

2.3 الزامات دقت به طور قابل توجهی متفاوت است

دقت موقعیت مورد نیاز برای موتور محرک یک وسیله نقلیه مسافربری اصلی کاملاً متفاوت از یک وسیله نقلیه با عملکرد بالا است. هرچه جفت‌های قطب بیشتر باشد، دقت بالاتری را شامل می‌شود - از 2، 4، تا 6 یا بیشتر جفت‌های قطب، با بهبود دقت از 25 دقیقه قوس به 10 دقیقه قوس یا حتی بیشتر.

2.4 شرایط عملیاتی یکنواخت نیست

برخی از موتورها در محیط‌های خنک‌شده با روغن کار می‌کنند و نیاز دارند که حل‌کننده با روغن سازگار باشد. برخی دیگر به دنبال سرعت های بسیار بالا هستند، که نیاز به پشتیبانی از 20000 دور در دقیقه یا حتی بالاتر دارند. برخی دیگر نیاز به گواهینامه AEC-Q درجه خودرو دارند - هر شرایط الزامات طراحی مجزایی را بر حل کننده تحمیل می کند.

3. سفارشی سازی Resolver: دقیقاً چه چیزی می تواند سفارشی شود؟

3.1 سفارشی سازی مکانیکی

·  ابعاد خارجی : قطر بیرونی، طول، موقعیت سوراخ نصب و غیره.

·  روش نصب : از طریق سوراخ، روی سطح یا نوع فلنج.

·  دیافراگم شفت روتور : باید دقیقاً با قطر شفت موتور مطابقت داشته باشد.

:  مشخصات سیم سرب طول سیم، سنج، و نوع اتصال.

3.2 سفارشی سازی برق

·  تعداد جفت قطب : یک پارامتر کلیدی که وضوح اندازه گیری را تعیین می کند. می تواند بر اساس نیازها تنظیم شود.

·  ولتاژ تحریک : به طور معمول AC 7 Vrms، اما قابل تنظیم بر اساس نیاز سیستم.

·  فرکانس تحریک : معمولاً 10 کیلوهرتز است، اما فرکانس های دیگر را می توان مشخص کرد.

·  نسبت تبدیل : دامنه سیگنال خروجی را تعیین می کند و بر پردازش سیگنال تراشه رمزگشایی پایین دست تأثیر می گذارد.

·  امپدانس ورودی/خروجی : باید با مدار درایو مطابقت داشته باشد.

3.3 سفارشی سازی عملکرد

·  درجه دقت : از دقت استاندارد تا دقت بالا (به عنوان مثال، ± 4 دقیقه قوس) در دسترس است.

حداکثر  سرعت چرخش : استاندارد 20000 دور در دقیقه. سرعت های بالاتر را می توان سفارشی کرد.

·  محدوده دمای عملیاتی : متناسب با شرایط کاری واقعی.

·  کلاس حفاظت : به عنوان مثال، IP69 یا بالاتر.

3.4 سفارشی سازی های ویژه

·  سازگاری با روغن : مواد ویژه و طرح های آب بندی برای موتورهای روغن خنک شونده.

·  تحمل گریز از مرکز : طرح های سیم پیچ ثبت شده برای جبران خطاهای خروج از مرکز.

·  سنجش دما یکپارچه : ترمیستور NTC اختیاری برای تشخیص موقعیت و دما ترکیبی.

4. فرآیند سفارشی سازی: از الزامات تا تحویل

یک فرآیند سفارشی سازی حل کننده معمولی معمولاً شامل مراحل زیر است:

مرحله 1: ارتباط نیازمندی ها  - مشتری پارامترهای موتور، فضای موجود، اهداف عملکرد و غیره را فراهم می کند.

مرحله 2: طراحی راه حل  - تامین کننده طرح های الکترومغناطیسی و مکانیکی را بر اساس الزامات توسعه می دهد.

مرحله 3: تایید شبیه سازی  - تجزیه و تحلیل المان محدود (FEA) برای بهینه سازی عملکرد الکترومغناطیسی استفاده می شود.

مرحله 4: ساخت نمونه اولیه  - نمونه های اولیه بر روی میزهای آزمایش تولید و آزمایش می شوند.

مرحله 5: تولید انبوه  - پس از تأیید اعتبار، محصول به سمت تولید حجمی حرکت می کند.

در حال حاضر، تامین کنندگان پیشرو داخلی حل کننده، چرخه تحویل سفارشی سازی را به 4-6 هفته کوتاه کرده اند. برخی قبلاً خطوط تولید کاملاً خودکار با ظرفیت سالانه بیش از 1 میلیون واحد ساخته اند.

5. روند صنعت: جایگزینی داخلی در حال افزایش است

برای مدت طولانی، بازار حل‌کننده‌های گران‌قیمت تحت سلطه برندهای خارجی مانند تاماگاوا ژاپن و MinebeaMitsumi بود. با این حال، در سال‌های اخیر، فناوری حل‌کننده چینی پیشرفت‌های چشمگیری داشته است؛ در عین حال، تراشه‌های داخلی حل‌کننده به مبدل دیجیتال (RDC) نیز به سرعت در حال پیشرفت هستند. SC2121 شرکت Xinchi Semiconductor و سایر محصولات به برابری عملکردی با مدل‌های مشهور بین‌المللی دست یافته‌اند و Fengchao Technology نیز تراشه‌های RDC با کارایی بالا را روانه بازار کرده است.  جایگزینی داخلی زنجیره کامل - از حسگر تا تراشه رمزگشایی - در حال شتاب گرفتن است.

نتیجه گیری

با وجود اندازه کوچک، تفکیک کننده عدم تمایل متغیر یک حسگر اصلی ضروری در سیستم کنترل موتورهای محرک اصلی خودروهای انرژی جدید است. سفارشی سازی آن مستقیماً بر دقت کنترل موتور، راندمان عملیاتی و قابلیت اطمینان تأثیر می گذارد.

با رشد مداوم صنعت خودروهای انرژی جدید و تعمیق جایگزینی داخلی، خدمات سفارشی سازی حل کننده حتی بالغ تر و کارآمدتر خواهند شد. برای مهندسان موتور، درک اصول کار و ملزومات سفارشی سازی رزولورها قبلاً به یک دوره اجباری تبدیل شده است.

از این گذشته،  تنها زمانی که موتور با 'چشم' مناسب نصب شده باشد، می تواند به وضوح ببیند و به طور پیوسته کار کند..