Ang 'Fiery Eyes' ng EV Main Drive Motors – Pag-customize ng Variable Reluctance Resolver

Panimula: Isang Napakahalagang 'Mata' para sa Kontrol ng Motor

Sa drive motor ng mga bagong sasakyang pang-enerhiya, mayroong isang hindi kapansin-pansin ngunit kritikal na mahalagang bahagi -ang variable reluctance resolver  (kadalasang pinaikli sa 'resolver'). Ito ay nagsisilbing 'mata,' ng motor na patuloy na nagsasabi sa motor controller: 'Saan nakaposisyon ngayon ang rotor? Ano ang bilis ng pag-ikot?'

Kung wala itong 'mata,' hindi makakamit ng mga permanenteng magnet na sabaysabay na motor ang tumpak na kontrol sa pag-commutation, na nagreresulta sa magaspang, maalog na output ng kuryente -o kahit na kumpletong pagkabigo na gumana. Ipinapakita ng data na ang penetration rate ng mga solver sa mga pangunahing drive na motor ng mga bagong energy na pampasaherong sasakyan ay kasing taas ng  78.6%  -ibig sabihin halos lahat ng pangunahing drive ng motor ng bagong enerhiya ay nilagyan ng isa.

Kaya, paano gumagana ang maliit na sensor na ito? Bakit kailangan itong maging 'customized'? At anong mga pangunahing parameter ang dapat mong bigyang pansin sa panahon ng pagpapasadya?

1. Ano ang Variable Reluctance Resolver?

1.1 Mula Transformer hanggang Resolver

Ang lahat ay pamilyar sa 'transformer' -tinataas o pababa nito ang boltahe. Ang isang solver ay maaaring isipin bilang isang advanced na bersyon ng isang transpormer: habang ang isang maginoo na transpormer ay naglalabas ng isang nakapirming boltahe, ang isang solver ay naglalabas ng isang boltahe na nag-iiba sa anggulo ng pag-ikot ng rotor.

Ang variable reluctance resolver ay ang pinakakaraniwang ginagamit na uri. Ang pangunahing istraktura nito ay kapansin-pansing simple:

·  Stator : Nakaayos sa lugar, sugat na may excitation winding (input) at sine/cosine output windings.

·  Rotor : Gawa sa mga nakasalansan na silicon steel na lamination na may mga ngipin,  na walang anumang windings , at umiikot sa motor shaft.

1.2 Prinsipyo ng Paggawa: Tinutukoy ng Mga Pagbabago sa Air-Gap ang Mga Pagbabago sa Signal

Kapag ang isang boltahe ng paggulo ng AC ay inilapat sa paikot-ikot na paggulo ng stator, ang isang alternating magnetic field ay nabuo sa puwang ng hangin sa pagitan ng stator at ng rotor. Habang umiikot ang rotor, pana-panahong nagbabago ang magnetic reluctance ng air gap dahil ang rotor teeth (protrusions at recesses) ay halili na pumasa sa stator teeth.

Ang pagkakaiba-iba na ito ay nagiging sanhi ng pagbabago sa amplitude ng mga sapilitan na boltahe sa dalawang output windings (sine at cosine) - ang isa ay sumusunod sa isang sine pattern, ang isa ay isang cosine pattern.

Sa pamamagitan ng pagbibigay-kahulugan sa dalawang signal na ito, ang motor controller ay maaaring tumpak na kalkulahin ang ganap na angular na posisyon ng rotor anumang sandali.

1.3 Bakit Ito Naging Nangungunang Pagpipilian para sa EV Main Drive Motors?

Ang variable reluctance resolver ay dumating sa 'dominate' sa bagong sektor ng sasakyan ng enerhiya salamat sa mga sumusunod na lakas:

·  Napakasimple at maaasahang konstruksyon : Walang rotor windings, walang brush -walang mga isyu sa pagsusuot, at ang teoretikal na buhay ng serbisyo nito ay maaaring tumugma sa mismong kagamitan.

·  Pambihirang tibay sa kapaligiran : Saklaw ng temperatura ng pagpapatakbo mula -50°C hanggang +155°C, lumalaban sa mataas na temperatura, vibration, at kontaminasyon ng langis.

·  Malakas na electromagnetic interference immunity : Batay sa mga prinsipyo ng electromagnetic induction, natural itong immune sa malupit na electromagnetic na kapaligiran sa loob ng motor.

·  Ganap na output ng posisyon : Nagbibigay kaagad ng kasalukuyang anggulo sa power-up, nang hindi na kailangan ng isang 'homing' na pamamaraan.

2. Bakit Nangangailangan ang Main Drive Motor ng 'Customized' Resolver?

Maaaring magtanong ang ilan: hindi ba ang mga solver ay karaniwang mga off-the-shelf na bahagi? Bakit hindi na lang bumili ng ready-made?

Ang katotohanan ay malayo sa ganoon kasimple.  Ang bawat bagong de-energy vehicle main drive motor ay dinisenyo na may iba't ibang kapangyarihan, bilis, mounting space, at mga kondisyon sa pagpapatakbo -at ang mga pagkakaibang ito ay direktang tinutukoy na ang solver ay dapat na 'pasadya.'

2.1 Malawakang Nag-iiba-iba ang Mga Dimensyon ng Pag-mount

Ang iba't ibang motor ay may iba't ibang laki ng frame, mula 25 hanggang 300, bawat isa ay nangangailangan ng solver na may katugmang mga sukat. Ang mga paraan ng pag-mount ay magkakaiba din -through-hole mounting, surface mounting, flange mounting -bawat isa ay naaayon sa ibang mekanikal na disenyo ng interface.

2.2 Naiiba ang Mga Parameter ng Elektrisidad

Boltahe ng paggulo, dalas ng paggulo, bilang ng mga pares ng poste, ratio ng pagbabago - lahat ng mga de-koryenteng parameter na ito ay dapat na perpektong tumutugma sa sistema ng kontrol ng motor. Ang paggamit ng solver na may mga hindi tugmang parameter ay maaaring, sa pinakamabuting kalagayan, bawasan ang katumpakan ng pagsukat, at sa pinakamalala, ang buong sistema ng kontrol ng motor ay maaaring hindi gumana.

2.3 Malaking pagkakaiba-iba ang Mga Kinakailangan sa Katumpakan

Ang katumpakan ng posisyon na kinakailangan para sa drive motor ng pangunahing pampasaherong sasakyan ay ganap na naiiba mula sa isang mataas na pagganap ng sasakyan. Ang mas maraming pares ng pole, mas mataas ang katumpakan -mula sa 2, 4, hanggang 6 o higit pang mga pares ng pole, na may katumpakan na nagpapabuti mula sa 25 arc minuto hanggang 10 arc minuto o mas mataas pa.

2.4 Hindi Pare-pareho ang Mga Kundisyon sa Operasyon

Gumagana ang ilang motor sa mga kapaligirang may langis, na nangangailangan ng solver na maging katugma sa langis; ang iba ay nagpapatuloy sa matinding mataas na bilis, na nangangailangan ng suporta para sa 20,000 rpm o mas mataas pa; ang iba pa ay nangangailangan ng automotive-grade AEC-Q certification -bawat kundisyon ay nagpapataw ng natatanging mga kinakailangan sa disenyo sa solver.

3. Pag-customize ng Resolver: Ano ang Eksaktong Maaaring I-customize?

3.1 Mechanical Customization

·  Mga panlabas na sukat : panlabas na diameter, haba, mga posisyon ng mounting hole, atbp.

·  Paraan ng pag-mount : through-hole, surface-mount, o flange type.

·  Rotor shaft aperture : dapat na eksaktong tumugma sa diameter ng motor shaft.

·  Mga detalye ng lead wire : haba ng wire, gauge, at uri ng connector.

3.2 Electrical Customization

·  Bilang ng mga pares ng poste : isang pangunahing parameter na tumutukoy sa resolusyon ng pagsukat; maaaring iayon sa mga kinakailangan.

·  Excitation boltahe : karaniwang AC 7 Vrms, ngunit adjustable sa bawat pangangailangan ng system.

·  Dalas ng paggulo : karaniwang 10 kHz, ngunit maaaring tukuyin ang iba pang mga frequency.

·  Transformation ratio : tinutukoy ang output signal amplitude, na nakakaapekto sa signal processing ng downstream decoding chip.

·  Input/output impedance : dapat tumugma sa drive circuit.

3.3 Pagpapasadya ng Pagganap

·  Marka ng katumpakan : mula sa karaniwang katumpakan hanggang sa mataas na katumpakan (hal., ± 4 na arc minuto) na magagamit.

·  Pinakamataas na bilis ng pag-ikot : karaniwang 20,000 rpm; maaaring i-customize ang mas mataas na bilis.

·  Saklaw ng temperatura ng pagpapatakbo : iniangkop sa aktwal na mga kondisyon sa pagtatrabaho.

·  Klase ng proteksyon : hal., IP69 o mas mataas.

3.4 Mga Espesyal na Pag-customize

·  Oil compatibility : mga espesyal na materyales at mga disenyo ng sealing para sa mga motor na pinalamig ng langis.

·  Eccentricity tolerance : patented winding schemes para mabayaran ang mounting eccentricity error.

·  Pinagsamang temperatura sensing : opsyonal na NTC thermistor para sa pinagsamang posisyon at temperatura detection.

4. Proseso ng Pag-customize: Mula sa Mga Kinakailangan hanggang sa Paghahatid

Ang karaniwang proseso ng pag-customize ng solver ay karaniwang kinabibilangan ng mga sumusunod na yugto:

Hakbang 1: Mga Kinakailangan sa Komunikasyon  -Ang customer ay nagbibigay ng mga parameter ng motor, magagamit na espasyo, mga target sa pagganap, atbp.

Hakbang 2: Disenyo ng Solusyon  -Gumagawa ang supplier ng mga electromagnetic at mekanikal na disenyo batay sa mga kinakailangan.

Hakbang 3: Pag-verify ng Simulation  -Ginagamit ang Finite element analysis (FEA) para i-optimize ang electromagnetic na performance.

Hakbang 4: Paggawa ng Prototype  -Ang mga sample ng prototype ay ginawa at sinusuri sa mga test bench.

Hakbang 5: Mass Production  -Pagkatapos ng validation, lilipat ang produkto sa volume production.

Sa kasalukuyan, pinaikli ng nangungunang mga supplier ng domestic solver ang ikot ng paghahatid ng pagpapasadya sa kasing liit ng 4-6 na linggo. Ang ilan ay nakagawa na ng ganap na automated na mga linya ng produksyon na may taunang kapasidad na lampas sa 1 milyong mga yunit.

5. Trend ng Industriya: Ang Domestic Substitution ay Nagkakaroon ng Momentum

Sa mahabang panahon, ang high-end na solver market ay pinangungunahan ng mga dayuhang tatak tulad ng Tamagawa at MinebeaMitsumi ng Japan. Gayunpaman, sa mga nakalipas na taon, ang teknolohiyang solver ng Tsina ay nakagawa ng mga makabuluhang tagumpay; Kasabay nito, ang mga domestic resolver-to-digital converter (RDC) chips ay mabilis ding sumusulong. Nakamit ng Xinchi Semiconductor's SC2121 at iba pang mga produkto ang functional parity sa mga kilalang modelo sa buong mundo, at ang Fengchao Technology ay naglunsad din ng mga high-performance na RDC chips.  Ang full-chain na domestic substitution -mula sa sensor hanggang sa pag-decode ng chip -ay bumibilis.

Konklusyon

Bagama't maliit ang sukat, ang variable reluctance resolver ay isang kailangang-kailangan na core sensor sa control system ng mga bagong enerhiyang sasakyan na pangunahing drive ng motors. Ang pagpapasadya nito ay direktang nakakaapekto sa katumpakan ng kontrol, kahusayan sa pagpapatakbo, at pagiging maaasahan ng motor.

Sa patuloy na paglago ng bagong industriya ng sasakyang pang-enerhiya at ang pagpapalalim ng domestic substitution, ang mga serbisyo sa pagpapasadya ng solver ay magiging mas mature at episyente. Para sa mga inhinyero ng motor, ang pag-unawa sa mga prinsipyo sa pagtatrabaho at pagpapasadya ng mga mahahalaga ng mga solver ay naging isang mandatoryong kurso.

Pagkatapos ng lahat,  kapag ang motor ay nilagyan ng tamang 'mga mata' maaari itong makakita nang malinaw at tumatakbo nang tuluy-tuloy.