VR Resolver vs. Wound Rotor Resolver: Aling Structure ang Dapat Mong Piliin para sa EV Resolver Sensors?

Kapag dumaan sa iyo ang isang de-koryenteng sasakyan, ang motor – ang mismong 'power heart' ng kotse - ay umiikot sa libu-libo o kahit sampu-sampung libong rebolusyon kada minuto. Sa loob ng pusong ito ay namamalagi ang isang maliit ngunit kritikal na mahalagang bahagi: ang solver sensor  (o simpleng 'resolver'). Patuloy nitong sinusubaybayan ang posisyon at bilis ng rotor, na nagre-relay ng bawat paggalaw sa controller ng sasakyan sa real time. Ang maliit na sensor na ito ay nagsisilbing 'mga mata.' ng motor.

Ano ang pagkakaiba sa pagitan ng isang variable reluctance (VR) na solver at isang rotor na solver ng sugat? Alin ang dapat mong piliin para sa kontrol ng EV motor?

I. Ano ang solver, at bakit ito kailangan para sa mga EV?

Ang solver ay isang angular na sensor ng posisyon batay sa prinsipyo ng electromagnetic induction. Ginagamit ito upang tumpak na sukatin ang  angular displacement, rotational speed, at direksyon ng rotor . Para sa permanenteng magnet synchronous motors (PMSMs), dapat malaman ng electronic control system ang eksaktong posisyon ng rotor sa real time upang maihatid ang tamang kasalukuyang waveform sa three-phase windings, sa gayon ay mamaneho ang motor nang maayos at mahusay. Ang signal ng anggulo na nakuha ng solver ay nade-decode at ipapakain sa controller ng motor, na direktang tinutukoy ang katumpakan ng output ng torque ng motor at katatagan ng pagpapatakbo.  Kung walang solver, ang isang EV ay hindi maaaring magsimula o tumakbo nang maayos.

Kabilang sa mga solver sensor na malawakang ginagamit sa mga EV ngayon, mayroong dalawang pangunahing teknikal na diskarte:  variable reluctance (VR) resolvers  at  wound rotor resolver . Malaki ang pagkakaiba ng kanilang mga prinsipyo at istruktura sa pagtatrabaho.

II. VR Resolver: Coil free rotor, masungit at matibay

Ang prinsipyo ng pagtatrabaho ng isang VR resolver ay kapansin-pansing naiiba mula sa tradisyonal na wound rotor resolver. Ang isang conventional wound rotor resolver ay may pare-parehong air gap at umaasa sa pagbabago sa relatibong posisyon sa pagitan ng rotor signal winding at ng stator excitation winding upang kalkulahin ang rotor angle. Sa kabaligtaran, ang isang VR resolver ay may  parehong signal windings at excitation windings na naayos sa stator . Ang rotor ay binubuo lamang ng mga stacked steel lamination na may mga ngipin - wala itong windings at walang brush, na nakakamit  ng ganap na non-contact operation.

Habang umiikot ang rotor, ang salient-pole effect nito ay nagiging sanhi ng pag-iiba ng air-gap permeance sa sinusoidally sa anggulo ng pag-ikot. Nagdudulot ito ng mga signal ng boltahe ng sine at cosine sa dalawang paikot-ikot na output sa stator. Ang anggulo ng rotor ay maaaring natatanging matukoy sa pamamagitan ng pagsusuri sa ratio ng dalawang signal na ito.

Ang mga pangunahing bentahe ng mga VR resolver ay kinabibilangan ng:

• Simpleng istraktura, mas mababang gastos:  Ang rotor ay hindi nangangailangan ng paikot-ikot, may mas kaunting mga bahagi, gumagamit ng mga mature na proseso, at mas mura sa paggawa.

• Lubhang mataas na pagiging maaasahan:  Ang noncontact na disenyo ay nangangahulugang walang suot at walang lubrication na kailangan. Nakatiis ito sa malupit na kondisyon gaya ng  kontaminasyon ng langis, alikabok, mataas na temperatura, halumigmig, at malakas na panginginig ng boses  - eksakto ang karaniwang kapaligiran kung saan gumagana ang isang EV na motor sa buong buhay nito.

• Madaling pagsasama:  Ang compact na istraktura nito ay nagpapadali sa pagsasama sa sistema ng motor drive.

III. Wound Rotor Resolver: Rotor windings, katumpakan bilang spearhead

Ang sugat rotor solver ay ang tradisyonal na anyo ng solver. Ang istraktura nito ay kahawig ng isang two-phase wound-rotor induction machine. Parehong ang stator at ang rotor ay may windings. Ang signal ng paggulo ay inilalapat sa paikot-ikot na paggulo ng stator, at ang paikot-ikot na rotor ay gumaganap bilang pangalawang bahagi, na bumubuo ng mga sapilitan na boltahe sa pamamagitan ng electromagnetic coupling. Habang nagbabago ang rotor angle, nagbabago ang relatibong posisyon sa pagitan ng stator at rotor windings, at nagbabago ang amplitude at phase ng induced voltages, na nagpapagana sa pagsukat ng anggulo.

Ang mga pangunahing bentahe ng mga solver ng rotor ng sugat ay kinabibilangan ng:

• Mas mataas na katumpakan:  Ang bilang ng mga paikot-ikot na pagliko ay maaaring tumpak na idisenyo kung kinakailangan, na nakakamit ng arc-second-level na resolution.

• Napakahusay na linearity:  Ang output boltahe ay nagpapanatili ng isang mahigpit na functional na kaugnayan sa anggulo ng pag-ikot, na nagbibigay ng mataas na kalidad ng signal.

• Mga rich output signal:  Maaaring gawin ang mga ito gamit ang sine-cosine, linear, at iba pang uri ng output upang umangkop sa iba't ibang mga application.

Gayunpaman, ang rotor ng isang solver ng rotor ng sugat ay may mga paikot-ikot, na ginagawang mas kumplikado ang istraktura at nangangailangan ng mas hinihingi na mga proseso ng pagpupulong. Kapag ang mga EV motor ay karaniwang tumatakbo sa 15,000 rpm o mas mataas pa, ang dynamic na balanse at pagiging maaasahan ng rotor windings ay nahaharap sa mas malalaking hamon.

IV. Paghahambing sa tabi-tabi: Alin ang dapat mong piliin para sa mga EV?

Konklusyon: Ang mga VR resolver ay ang gustong pagpipilian para sa mga EV.

Ang dahilan ay malinaw: ang operating environment ng sasakyan ay nangangailangan ng napakataas na pagiging maaasahan mula sa mga sensor. Ang EV motor compartment ay mainit, mamantika, at malakas na nanginginig. Ang  non-contact, winding-free rotor structure  ng mga VR resolver ay naghahatid ng napakaraming bentahe sa pagiging maaasahan sa mga mahihirap na kondisyong ito. Salamat sa mga feature na ito, naging  mainstream na pagpipilian ang mga VR resolver para sa mga EV motor position sensor, na may penetration rate na higit sa 95% sa electric vehicle field..

Tulad ng para sa mga solver ng rotor ng sugat, nananatiling hindi mapapalitan ang mga ito sa mga high-precision na application tulad ng aerospace at high-end na mga servo system. Gayunpaman, para sa mga high-volume na EV application na humihingi ng 'mataas na pagiging maaasahan + mataas na cost-effectiveness,' nag-aalok ang VR approach ng mas mataas na kabuuang halaga.

V. Apat na pangunahing punto ng proseso para sa mga de-kalidad na VR resolver

Ang pagpili ng tamang teknikal na landas ay kalahati lamang ng labanan. Ang paggawa ng isang kwalipikadong VR resolver ay umaasa sa  solidong proseso ng pagmamanupaktura . Kunin ang SDM, isang kumpanya na inilatag nang maaga ang produksyon ng VR resolver nito. Ang SDM ay nagtatag ng isang komprehensibong proseso ng control system na sumasaklaw sa apat na kritikal na hakbang: stator overmolding, coil winding, TIG welding, at ganap na kaligtasan at electrical performance inspection.

(1) overmolding ng stator

Gumagamit ang stator overmolding ng precision injection molding upang i-coat ang insulating material sa ibabaw ng stator core, na nagbibigay ng maaasahang electrical insulation at mekanikal na proteksyon para sa windings. Ang mahusay na overmolding ay hindi lamang nagsisiguro ng pagkakabukod sa pagitan ng mga windings ngunit pinahuhusay din ang structural strength ng stator, pinapanatili itong matatag sa ilalim ng pangmatagalang high-frequency vibration. Mahigpit na kinokontrol ng SDM ang pagpili ng mga materyales sa pagkakabukod at mga parameter ng paghuhulma ng iniksyon sa hakbang na ito upang matiyak na ang bawat stator ay nakakatugon sa mga kinakailangan sa pagganap ng pagkakabukod.

(2) Coil winding

Ang mga VR resolver ay may maliliit na diameter ng stator sa loob at makitid na mga puwang, na ginagawang mahirap ang paikot-ikot. Ang mga de-kalidad na windings ay nangangailangan ng tumpak na bilang ng pagliko, mahigpit na pagkakaayos, at walang cross-interference – lahat ng ito ay kritikal para sa katumpakan ng signal ng solver. Gumagamit ang SDM ng mga proseso ng precision winding upang matiyak na ang mga winding ng sine-cosine ay nasugatan sa eksaktong sinusoidal turn distribution, na ginagarantiyahan ang kalidad ng signal mula sa pinagmulan.

(3) TIG welding

Ang lead welding ay isang hakbang na madaling kapitan ng mga isyu sa kalidad sa paggawa ng solver. Ang isang VR resolver ay may anim na lead (excitation positive/negative, sine signal dalawang linya, cosine signal dalawang linya). Ang kalidad ng hinang ay direktang nakakaapekto sa pagiging maaasahan ng koneksyon ng sensor. Gumagamit ang SDM ng TIG (Tungsten Inert Gas) welding para makamit ang mataas na lakas, mababang resistensyang mga de-koryenteng koneksyon sa pagitan ng bawat paikot-ikot na lead at ng terminal, sa panimula ay inaalis ang mga panganib tulad ng malamig na mga joint o maluwag na koneksyon.

(4) Buong kaligtasan at inspeksyon sa pagganap ng kuryente

Ang huling gate ng quality control ay 100% inspeksyon. Nagsasagawa ang SDM ng kumpletong pagsubok sa kaligtasan at pagganap ng kuryente sa bawat produkto ng VR resolver, na sumasaklaw sa insulation resistance, dielectric strength, coil resistance, transformation ratio, at sine-cosine output signal consistency. Tanging ang mga produkto na pumasa sa lahat ng mga item sa inspeksyon ang nakumpirma bilang kwalipikado at naihatid sa mga customer.

Mula sa stator overmolding hanggang sa coil winding, mula sa TIG welding hanggang sa ganap na kaligtasan at electrical inspection, pinanghahawakan ng SDM ang matataas na pamantayan at mahigpit na mga kinakailangan sa bawat hakbang sa pagmamanupaktura, na nakatuon sa pagbibigay ng de-kalidad at mataas na pagkakapare-parehong mga produkto ng VR resolver para sa mga customer ng EV.

VI. Mga huling salita

Ang mga VR resolver at wound rotor resolver ay may kani-kaniyang lakas. Gayunpaman, sa larangan ng EV, kung saan ang pagiging maaasahan at gastos ay parehong lubhang hinihingi, ang mga VR resolver ay namumukod-tangi dahil sa kanilang  kagaspangan, non-contact operation, at mature na proseso , na nagiging pangunahing pagpipilian para sa mga pangunahing OEM. Sa pagbabalik-tanaw sa mga pinagmulan ng teknolohiya, ang mga VR resolver ay hindi orihinal na idinisenyo para sa mga sasakyan – sila ay lumabas mula sa aerospace at militar na pagtugis ng lubos na pagiging maaasahan sa ilalim ng matinding mga kondisyon. Ngayong ang teknolohiyang ito ay 'bumaba' sa larangan ng EV, perpektong natutugunan nito ang mga pangunahing pangangailangan ng motor: 'tumpak na tingnan, tiisin ang malupit na mga kondisyon, at magtatagal.'

Ang pagpili ng tamang landas ng teknolohiya ay mahalaga, ngunit ang pagpili ng tamang supplier ay parehong kritikal. Mula sa katumpakan ng pagmamanupaktura hanggang sa kontrol sa kalidad, ang matatag na pagpapatupad ng bawat hakbang sa proseso ay ang pangunahing garantiya na ang sensor na 'hindi ka pababayaan' sa paggamit sa totoong mundo.