渦電流 vs レゾルバ、モーター位置センサーの最適解はどちらか
ビュー: 0 著者: SDM 公開時間: 2024-09-09 起源: サイト
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モータ位置センサは、モータのステータ（固定部）に対するロータ（回転部）の位置を検出する装置です。機械的位置を電気信号に変換し、モーター コントローラーがモーターの電流の方向と強さを切り替えるタイミングを決定するために使用します。これにより、モーターの回転速度とトルクが制御されます。
新エネルギー車では、モーターの正確な制御が車両の走行の安全性と安定性、および位置の正確な動作に直接関係します。 センサーレゾルバーは
現在、新エネルギー車で一般的に使用されているモーター位置センサーには、渦電流センサーとロータリートランス (回転センサー) の 2 種類があります。
01.
渦流と渦流の違いはその基本原理に由来します
渦電流センサーとロータリートランスはモーター位置検出の要件を十分に満たすことができますが、信号生成マシンと信号処理方法が異なるため、要件の違いに応じて特定の製品用途に違いが生じます。
モーター位置センサーのタイプを選択するには、コスト、精度要件、環境適応性、信頼性、システム統合の複雑さなど、基本的な信号生成および処理メカニズムに密接に関係する他の要因も考慮する必要があります。
最も一般的に使用されている回転センサーを例に挙げると、その動作原理は電磁誘導の原理に基づいています。信号生成の原理は、モーター コントローラーが一定周波数の AC 励磁信号を励磁コイル (コイル A) に提供し、この励磁信号がロータリー センサー内に交流磁場を生成することです。ロータが回転すると、励磁コイルが発生する磁界が遮断され、正弦波コイルBと余弦波コイルCに交流電圧が誘導されます。これら2つの信号の位相差と振幅を測定することで、モータロータの絶対位置と回転方向を正確に計算できます。
◎ 信号処理では、モーターコントローラーはロータリーセンサーのサイン信号とコサイン信号を受信して分析し、ソフトウェアアルゴリズム（通常はロータリーエンコーダー分析アルゴリズム）を通じて正確な角度情報を計算します。より良い信号処理を実現するには、通常、モーターコントローラーにインストールされている特別なデコードチップを適用する必要がありますが、もちろんソフトウェアデコードによっても実現できます。
したがって、回転センサの具体的な形状は、通常、励磁コイル（1次コイル、コイルA）、2つの出力コイル（サインコイルB、コサインコイルC）、異形金属ロータで構成されます。ロータはモータのロータと同軸であり、モータの回転に伴って回転する。
渦電流センサーは、電磁誘導原理を利用して、誘導された交流信号を送信端と受信端の対応するコイルで送受信し、対象ホイールの位置を計算します。ターゲットホイールは回転軸に固定されており、ローターとともに回転します。対象車輪の位置を検出することで、モータのロータとステータの相対位置を計測できます。
◎信号処理に関しては、渦電流センサの電源がオンになると、センサ送信コイルが励磁磁場を発生し、ターゲットプレートがモータに追従して回転して励磁磁場を遮断することで、受信コイルがコイル電圧を生成し、センサモジュールがコイル電圧を復調および処理して、対応する位置の電圧信号を取得します。渦電流センサーは回転センサーと異なり、信号処理チップがセンサーと一体化されており、デジタル信号を直接出力することができます。
したがって、渦電流センサーは通常、モーターの極対の数と一致する多数のターゲット ローブで構成されます。コイル群はモーターステーターに固定された送信コイルと受信コイルで構成され、渦電流センサーは通常PCBに直接配置され、信号処理チップが統合されています。
02.
原則が異なると技術的な焦点も異なります
原理的に、回転センサーと渦電流センサーの主な違いは、励起モード、信号生成メカニズム、および信号処理の複雑さにあることがわかります。ロータリセンサの利点は主に励磁信号の安定性と動作環境の耐性にありますが、欠点はモータ方式の変更の影響が大きく、プラットフォームの互換性が低いことです。渦電流センサーの利点は、高度な電子化、プラットフォームのニーズを満たすのが容易、および強力な抗EMC能力です。デメリットとしては、ロータリーセンサーに比べ耐環境性が若干劣ることと、シーンによってはロータリーセンサーよりもコストが高くなることが挙げられます。
プラットフォームの互換性はまず速度レベルに反映され、中国自動車工程協会が作成した「省エネおよび新エネルギー車両技術ロードマップ 2.0」では、2025 年までに位置センサーの最大動作速度が 20,000r/min、デコーダー帯域幅が >2.5kHz になると指摘しています。 2030 年までに、位置センサーの最大動作速度は 25,000r/min、デコーダーの帯域幅は >3.0kHz になります。高速回転センサーには特定の課題があることがわかります。
これは、回転センサの励磁周波数が設計時に考慮した速度状態と密接な関係があり、通常は現在の速度状態と一致するためです。速度が増加すると、正確な測定にはより高い励起周波数が必要となり、回転センサーの設計の変更が必要になります。
渦電流センサーにはこの問題はありません。 Effie Automotive は NE Time に対し、渦電流センサーの設計はこの高速化の開発傾向によりよく適応できると語った。サポート範囲が広く、応答が速く、高周波信号処理のパフォーマンスが向上しているため、渦電流センサーは将来の高速アプリケーションに対して「上位互換性」を持つことができます。したがって、プラットフォーム ソリューションは、さまざまな速度のモーター製品でより適切に実現できます。実際、これは現在のモーターの顧客が渦電流ソリューションを選択する要因の 1 つです。
また、渦電流センサは軸の種類などにより、軸端が似ていて、O型とC型（全円、半円と呼ばれるものもあります）に分けられます。したがって、顧客のモーター設計スキームに比較的柔軟に適応できます。
03.
原則が異なるとコスト削減の課題も異なります
回転センサのコストは主に、磁性材料（ケイ素鋼板など）やコイルなどの材料とハードウェアから発生します。したがって、全体のコストはそのサイズに応じて決定され、通常はサイズが大きくなるほどコストも高くなります。
渦電流センサーのコアコストは主に電子部品、処理チップなどにあり、電子部品のコストは比較的固定されているため、渦電流センサーのコアコストはサイズに比例して増加しません。
したがって、渦電流センサーのコストは、大規模用途向けの回転センサーのコストよりも低くなります。ただし、小型モーター方式では、回転センサーにはコスト面での利点があります。もちろん、具体的なアプリケーションスキームに関しては、回転センサーの信号処理チップがコスト計算に含まれていないことが多いため、具体的なコストの比較にもいくつかの違いがあります。
現状のコスト比較に加え、将来のコスト削減余地にも注目する必要がある。現在、渦電流センサーチップのほとんどは外国企業から供給されているため、後の段階で国内チップ企業の規模と成熟度が拡大するにつれて、コストはさらに削減される可能性があります。ただし、ロータリーセンサーの下降スペースは比較的限られています。
したがって、将来のコスト要件に直面した場合、渦電流センサーの方が明らかに有利です。近年、渦電流センサーの市場シェアは大幅に上昇しており、国内市場では吉利汽車や多くの新興勢力を含む自動車会社が渦電流センサー方式を選択しています。
04.
渦電流センサー業界はまだ成長する必要がある
渦電流センサー アプリケーションの人気は高まっていますが、販売リーダーの BYD や Tesla を含め、最も一般的なセンサーは依然として回転センサーです。その理由は、渦電流センサーは自動車分野での応用が遅れている一方で、渦電流センサーを提供できるサプライヤーは多くなく、業界内で渦電流センサーを供給できる企業は Effie や Sensata などの数社だけであるためです。
渦電流センサーには、次の 3 つの主な課題があります。
実際、渦電流センサは産業分野での応用が進んでいますが、自動車分野では、まず車両のゲージレベルの要求、特に機能安全の要求を満たす必要があります。 Effie Automobile を例にとると、渦電流センサーの安定した用途を確保するために、開発プロセスは ISO26262 プロセスに厳密に従って、機能安全レベルの要件を確保しています。
◎チップの課題、チップは機能要件を満たすだけでなく、自動車のゲージレベルも満たさなければなりません。渦電流センサー企業として、チップの可用性を評価するためのチップ検証基準を確立する必要があり、これは国内チップのその後の応用にとっても重要です。 Effie Automotiveは、世界的なチップメーカーとの長年の協力を通じて完全な検証プロセスを確立し、国内チップの導入が計画されていることを明らかにしたが、もちろんその前提は基準を満たすことである。
信頼性の課題、設置位置による渦電流センサー、モーターの熱衝撃、冷却オイルのスパッタリングなどの作業プロセスが発生しやすく、特にチップにとってはその問題が大きくなります。 Effie Automotive の解決策は、チップ自体の温度要件を高めながら、チップの位置に接着処理を施すことです。環境適応性の向上と信頼性の向上を図る。
将来的に、渦電流が回転センサーを完全に置き換えることができるかどうかはまだ不明です。回転センサーには、モーターの新しいニーズに対応するための独自の製品アップグレード パスもあります。ただし、渦電流センサの成長の勢いは回転センサに比べて速く、当然のことながら渦電流センサのベースは低いです。
