وقتی یک وسیله نقلیه الکتریکی از کنار شما می گذرد، موتور - همان 'قلب قدرت' ماشین - با هزاران یا حتی ده ها هزار دور در دقیقه می چرخد. درون این قلب یک جزء کوچک اما بسیار مهم نهفته است: حسگر حل کننده (یا به سادگی 'Resolver'). به طور مداوم موقعیت و سرعت روتور را کنترل می کند و هر حرکت را به صورت بلادرنگ به کنترل کننده خودرو منتقل می کند. این سنسور کوچک به عنوان 'چشم' موتور عمل می کند.
تفاوت بین یک حل کننده رلوکتانس متغیر (VR) و یک حل کننده روتور زخمی چیست؟ کدام یک را برای کنترل موتور EV انتخاب کنید؟
I. حل کننده چیست و چرا برای خودروهای برقی ضروری است؟
تفکیک کننده یک سنسور موقعیت زاویه ای است که بر اساس اصل القای الکترومغناطیسی است. برای اندازه گیری دقیق جابجایی زاویه ای روتور ، سرعت چرخش و جهت استفاده می شود . برای موتورهای سنکرون آهنربای دائم (PMSM)، سیستم کنترل الکترونیکی باید موقعیت دقیق روتور را در زمان واقعی بداند تا شکل موج جریان صحیح را به سیمپیچهای سه فاز برساند و در نتیجه موتور را روان و کارآمد کند. سیگنال زاویه گرفته شده توسط رزولور رمزگشایی شده و به کنترل کننده موتور داده می شود و مستقیماً دقت خروجی گشتاور موتور و پایداری عملیاتی را تعیین می کند. بدون حلکننده، یک EV نمیتواند به درستی راهاندازی یا اجرا شود.
در میان سنسورهای حل کننده که امروزه به طور گسترده در خودروهای الکتریکی مورد استفاده قرار می گیرند، دو رویکرد فنی اصلی وجود دارد: حل کننده های رلوکتانس متغیر (VR) و حل کننده های روتور زخمی . اصول کار و ساختار آنها به طور قابل توجهی متفاوت است.
II. Resolver VR: روتور بدون سیم پیچ، ناهموار و بادوام
اصل کار یک رزولور VR به طور مشخص با حل کننده روتور زخمی سنتی متفاوت است. حلکننده روتور زخمی معمولی دارای یک شکاف هوای یکنواخت است و برای محاسبه زاویه روتور به تغییر موقعیت نسبی بین سیمپیچ سیگنال روتور و سیمپیچ تحریک استاتور متکی است. در مقابل، یک تحلیلگر VR هم سیم پیچ سیگنال و هم سیم پیچ تحریک را روی استاتور ثابت می کند . روتور صرفاً از لمینیت های فولادی انباشته با دندانه تشکیل شده است - بدون سیم پیچ و بدون برس، عملکرد کاملاً غیر تماسی را انجام می دهد..
همانطور که روتور می چرخد، اثر قطب برجسته آن باعث می شود که نفوذ شکاف هوا به صورت سینوسی با زاویه چرخش تغییر کند. این سیگنال های ولتاژ سینوسی و کسینوس را در دو سیم پیچ خروجی روی استاتور القا می کند. زاویه روتور را می توان با ارزیابی نسبت این دو سیگنال به طور منحصر به فرد تعیین کرد.
مزایای اصلی حل کننده های واقعیت مجازی عبارتند از:
ساختار ساده، هزینه کمتر: روتور نیازی به سیم پیچی ندارد، قطعات کمتری دارد، از فرآیندهای بالغ استفاده می کند و هزینه ساخت کمتری دارد.
قابلیت اطمینان بسیار بالا: طراحی غیر تماسی به معنای عدم سایش و عدم نیاز به روغن کاری است. این موتور در شرایط سخت مانند آلودگی روغن، گرد و غبار، دمای بالا، رطوبت و لرزش قوی مقاومت می کند - دقیقاً محیط معمولی که یک موتور EV در طول عمر خود کار می کند.
ادغام آسان: ساختار فشرده آن ادغام با سیستم محرک موتور را آسان تر می کند.
III. حل کننده روتور زخم: سیم پیچی روتور، دقت به عنوان سر نیزه
حل کننده روتور زخم شکل سنتی حل کننده است. ساختار آن شبیه به یک ماشین القایی روتور دو فاز است. هم استاتور و هم روتور سیم پیچی دارند. سیگنال تحریک به سیم پیچ تحریک استاتور اعمال می شود و سیم پیچ روتور به عنوان سمت ثانویه عمل می کند و ولتاژهای القایی را از طریق جفت الکترومغناطیسی ایجاد می کند. با تغییر زاویه روتور، موقعیت نسبی بین سیمپیچهای استاتور و روتور بر این اساس تغییر میکند و دامنه و فاز ولتاژهای القایی تغییر میکند و امکان اندازهگیری زاویه را فراهم میکند.
مزایای اصلی حل کننده های روتور زخم عبارتند از:
دقت بیشتر: تعداد پیچهای سیمپیچ را میتوان دقیقاً در صورت نیاز طراحی کرد و به وضوح قوس در سطح دوم دست یافت.
خطی بودن عالی: ولتاژ خروجی یک رابطه عملکردی دقیق با زاویه چرخش حفظ می کند و کیفیت سیگنال بالایی را ارائه می دهد.
سیگنال های خروجی غنی: آنها را می توان با انواع خروجی سینوسی-کسینوس، خطی و سایر انواع خروجی متناسب با کاربردهای مختلف ساخت.
با این حال، روتور یک حلکننده روتور زخمی دارای سیمپیچهایی است که ساختار را پیچیدهتر میکند و به فرآیندهای مونتاژ سختتر نیاز دارد. هنگامی که موتورهای EV معمولاً با سرعت 15000 دور در دقیقه یا حتی بالاتر کار می کنند، تعادل دینامیکی و قابلیت اطمینان سیم پیچ های روتور با چالش های بیشتری روبرو می شود.
IV. مقایسه کنار هم: کدام یک را برای خودروهای برقی انتخاب کنید؟
جنبه مقایسه |
Resolver VR |
حل کننده روتور زخم |
ساختار روتور |
فقط فولاد چند لایه، بدون سیم پیچ |
روتور سیم پیچی دارد |
اصل عملیات |
تغییر نفوذ شکاف هوا |
تغییر اندوکتانس متقابل الکترومغناطیسی |
روش تماس |
غیر تماسی |
تماس (از طریق بلبرینگ / برس در برخی از طرح ها) |
پیچیدگی ساختاری |
ساده |
پیچیده تر |
هزینه ساخت |
پایین تر |
بالاتر |
مقاومت در برابر محیط های خشن |
بسیار قوی (روغن، گرد و غبار، دمای بالا) |
قوی |
سطح دقت |
مطابق با الزامات درجه خودرو (معمولاً خطای زاویه ≤±1 درجه) |
می تواند به دقت بالاتری دست یابد (سطح دوم قوس) |
سازگاری با سرعت بالا |
روتور بدون سیم پیچ، تعادل دینامیکی خوب، مناسب برای سرعت های بالا |
سیم پیچ های روتور باید بر نیروهای گریز از مرکز و مشکلات تعادل دینامیکی غلبه کنند |
نتیجهگیری: حلکنندههای VR انتخاب ارجح برای EV هستند.
دلیل آن واضح است: محیط عملیاتی خودرو نیاز به قابلیت اطمینان بسیار بالایی از سنسورها دارد. محفظه موتور EV داغ، روغنی است و به شدت لرزش دارد. ساختار روتور غیرتماسی و بدون سیم پیچ حلکنندههای واقعیت مجازی، مزایای قابلاعتماد فوقالعادهای را در این شرایط سخت ارائه میدهد. به لطف این ویژگیها، تشخیصدهندههای واقعیت مجازی به انتخاب اصلی برای سنسورهای موقعیت موتور EV تبدیل شدهاند ، با ضریب نفوذ بیش از 95٪ در زمینه خودروهای الکتریکی..
در مورد حلکنندههای روتور زخمی، آنها در کاربردهای با دقت بالا مانند هوافضا و سیستمهای سروو پیشرفته غیرقابل جایگزین باقی میمانند. با این حال، برای برنامههای EV با حجم بالا که «قابلیت اطمینان بالا + مقرونبهصرفه» را میطلبند، رویکرد VR ارزش کلی بالاتری ارائه میکند.
V. چهار نقطه فرآیند کلیدی برای حلکنندههای واقعیت مجازی با کیفیت بالا
انتخاب مسیر فنی مناسب تنها نیمی از کار است. تولید یک حل کننده واقعیت مجازی واجد شرایط متکی به فرآیندهای تولید جامد است . SDM را در نظر بگیرید، شرکتی که تولید Resolver VR خود را زودتر راه اندازی کرد. SDM یک سیستم کنترل فرآیند جامع را ایجاد کرده است که چهار مرحله مهم را پوشش می دهد: قالب گیری بیش از حد استاتور، سیم پیچ سیم پیچ، جوشکاری TIG، و ایمنی کامل و بازرسی عملکرد الکتریکی.
(1) قالب گیری بیش از حد استاتور
در قالب گیری بیش از حد استاتور از قالب گیری تزریقی دقیق برای پوشاندن مواد عایق بر روی سطح هسته استاتور استفاده می شود و عایق الکتریکی قابل اعتماد و حفاظت مکانیکی برای سیم پیچ ها فراهم می کند. قالب گیری خوب نه تنها عایق بودن بین سیم پیچ ها را تضمین می کند، بلکه استحکام ساختاری استاتور را نیز افزایش می دهد و آن را تحت ارتعاشات فرکانس بالا طولانی مدت پایدار نگه می دارد. SDM انتخاب مواد عایق و پارامترهای قالب گیری تزریقی را در این مرحله به شدت کنترل می کند تا اطمینان حاصل شود که هر استاتور الزامات عملکرد عایق را برآورده می کند.
(2) سیم پیچ
حلکنندههای VR دارای قطرهای داخلی استاتور و شکافهای باریک هستند که پیچشدن را به چالش میکشد. سیمپیچهای باکیفیت به تعداد دور دقیق، آرایش محکم و بدون تداخل متقابل نیاز دارند - که همه این موارد برای دقت سیگنال تشخیصدهنده حیاتی هستند. SDM از فرآیندهای سیم پیچی دقیق استفاده می کند تا اطمینان حاصل کند که سیم پیچ های سینوسی-کسینوس با توزیع چرخش سینوسی دقیق پیچیده می شوند و کیفیت سیگنال از منبع را تضمین می کند.
(3) جوشکاری TIG
جوشکاری سرب مرحله ای است که مستعد مشکلات کیفی در تولید حل کننده است. یک تحلیلگر VR دارای شش لید (تحریک مثبت/منفی، سیگنال سینوسی دو خط، سیگنال کسینوس دو خط) است. کیفیت جوش مستقیماً بر قابلیت اطمینان اتصال سنسور تأثیر می گذارد. SDM از جوشکاری TIG (گاز خنثی تنگستن) برای دستیابی به اتصالات الکتریکی با مقاومت بالا و مقاومت کم بین هر سیم پیچ و ترمینال استفاده میکند که اساساً خطراتی مانند اتصالات سرد یا اتصالات شل را از بین میبرد.
دروازه نهایی کنترل کیفیت، بازرسی 100٪ است. SDM یک تست ایمنی و عملکرد الکتریکی کامل را روی هر محصول حلکننده واقعیت مجازی انجام میدهد که مقاومت عایق، استحکام دی الکتریک، مقاومت سیمپیچ، نسبت تبدیل و ثبات سیگنال خروجی سینوسی-کسینوس را پوشش میدهد. فقط محصولاتی که تمام موارد بازرسی را پشت سر بگذارند به عنوان واجد شرایط تایید شده و به مشتریان تحویل داده می شوند.
از قالبگیری بیش از حد استاتور گرفته تا سیمپیچ سیم پیچ، از جوشکاری TIG تا ایمنی کامل و بازرسی الکتریکی، SDM استانداردهای بالا و الزامات سختگیرانه را در هر مرحله تولید رعایت میکند و متعهد به ارائه محصولات حلکننده VR با کیفیت بالا و سازگاری بالا برای مشتریان خودروهای برقی است.
VI. سخنان پایانی
حل کننده های واقعیت مجازی و حل کننده های روتور زخمی هر کدام نقاط قوت خود را دارند. با این حال، در زمینه EV، جایی که قابلیت اطمینان و هزینه هر دو بسیار سخت است، حلکنندههای VR به دلیل استحکام، عملکرد غیرتماسی و فرآیندهای بالغ خود برجسته میشوند و به انتخاب اصلی برای OEMهای اصلی تبدیل میشوند. با نگاهی به ریشههای این فناوری، حلکنندههای واقعیت مجازی در اصل برای خودروها طراحی نشده بودند - آنها از تلاش صنایع هوافضا و نظامی برای اطمینان مطلق در شرایط شدید پدید آمدند. اکنون که این فناوری به حوزه EV وارد شده است، کاملاً نیازهای اصلی موتور را برآورده میکند: 'دقیق ببینید، شرایط سخت را تحمل کنید، و ماندگاری طولانی داشته باشید.'
انتخاب مسیر فناوری مناسب مهم است، اما انتخاب تامین کننده مناسب نیز به همان اندازه حیاتی است. از دقت تولید گرفته تا کنترل کیفیت، اجرای کامل هر مرحله فرآیند تضمین اساسی این است که حسگر در استفاده در دنیای واقعی 'شما را ناامید نخواهد کرد'.
