EV негізгі жетек қозғалтқыштарының 'Отты көздері' – айнымалы құлықсыздықты реттегіштерді теңшеу

Кіріспе: Моторды басқару үшін таптырмас 'Көз'

Жаңа энергетикалық көліктердің қозғалтқыш қозғалтқышында көзге түспейтін, бірақ маңызды құрамдас бөлік бар - the айнымалы құлықсыздықты шешуші  (көбінесе 'резолютор' болып қысқарады). Ол қозғалтқыштың 'көзі' ретінде әрекет етеді, қозғалтқыш контроллеріне үнемі: 'Ротор қазір қайда орналасқан? Айналу жылдамдығы қандай?'

Бұл 'көз' болмаса, тұрақты магнитті синхронды қозғалтқыштар нақты коммутацияны басқаруға қол жеткізе алмайды, бұл өрескел, серпінді қуат шығысына немесе тіпті жұмыс істемеуіне әкеледі. Деректер жаңа энергетикалық жолаушылар көліктерінің негізгі жетек қозғалтқыштарындағы резолюторлардың ену жылдамдығы  78,6% дейін жоғары екенін көрсетеді  - бұл әрбір жаңа энергетикалық көліктің негізгі қозғалтқышы бір қозғалтқышпен жабдықталған дегенді білдіреді.

Сонымен, бұл кішкентай сенсор шынымен қалай жұмыс істейді? Неліктен оны 'теңшелетін' қажет? Баптау кезінде қандай негізгі параметрлерге назар аудару керек?

1. Айнымалы құлықсыздықты шешуші дегеніміз не?

1.1 Трансформатордан резолверге

Барлығына 'трансформатор' таныс - ол кернеуді жоғарылатады немесе төмендетеді. Резолверді трансформатордың жетілдірілген нұсқасы ретінде қарастыруға болады: кәдімгі трансформатор тұрақты кернеуді шығарса, резолютор ротордың айналу бұрышына байланысты өзгеретін кернеуді шығарады.

Айнымалы құлықсыздықты шешуші ең көп қолданылатын түрі болып табылады. Оның негізгі құрылымы өте қарапайым:

·  Статор : орнында бекітілген, қоздыру орамасы (кіріс) және синус/косинус шығыс орамдары бар.

·  Ротор : Тістері бар қабатталған кремний болаттан жасалған ламинациядан жасалған,  орамдары мүлде жоқ және қозғалтқыш білігімен бірге айналады.

1.2 Жұмыс принципі: Ауа аралығының өзгерістері сигналдың өзгеруін анықтайды

Статордың қоздыру орамасына айнымалы ток қоздыру кернеуін бергенде статор мен ротор арасындағы ауа саңылауында айнымалы магнит өрісі пайда болады. Ротордың айналуы кезінде ауа саңылауының магниттік қарсылығы периодты түрде өзгеріп отырады, өйткені ротор тістері (шығындар мен ойықтар) статор тістерінен кезектесіп өтеді.

Бұл вариация екі шығыс орамасындағы (синус және косинус) индукцияланған кернеулердің амплитуданың өзгеруіне әкеледі - біреуі синус үлгісіне сәйкес, екіншісі косинус үлгісіне сәйкес..

Осы екі сигналды түсіндіру арқылы қозғалтқыш контроллері кез келген сәтте ротордың абсолютті бұрыштық орнын дәл есептей алады.

1.3 Неліктен ол EV негізгі жетек қозғалтқыштары үшін ең жақсы таңдау болды?

Айнымалы құлықсыздықты шешуші келесі күшті жақтардың арқасында жаңа энергетикалық көлік секторында 'басымдылыққа' келді:

·  Өте қарапайым және сенімді құрылыс : Ротор орамдары жоқ, щеткалар жоқ - тозу мәселелері жоқ және оның теориялық қызмет ету мерзімі жабдықтың өзіне сәйкес келуі мүмкін.

·  Ерекше қоршаған ортаға төзімділік : Жұмыс температурасының диапазоны -50°C және +155°C, жоғары температураға, дірілге және майдың ластануына төзімді.

·  Күшті электромагниттік кедергі иммунитеті : Электромагниттік индукция принциптеріне сүйене отырып, ол қозғалтқыш ішіндегі қатал электромагниттік ортаға табиғи түрде иммунитет береді.

·  Абсолютті позицияның шығысы : 'homing' процедурасын қажет етпей, қуат қосқанда бірден ағымдағы бұрышты береді.

2. Неліктен негізгі жетек қозғалтқышы 'Реттелетін' резолверді қажет етеді?

Кейбіреулер сұрақ қоюы мүмкін: шешушілер стандартты дайын компоненттер емес пе? Неге жай ғана дайын сатып алмасқа?

Шындық бұл қарапайымнан алыс.  Әрбір жаңа энергетикалық көліктің негізгі жетек қозғалтқышы әртүрлі қуатпен, жылдамдықпен, орнату кеңістігімен және жұмыс жағдайларымен жасалған - және бұл айырмашылықтар шешуші 'тапсырма бойынша жасалған' болуы керектігін тікелей анықтайды.

2.1 Орнату өлшемдері әр түрлі болады

Әртүрлі қозғалтқыштар 25-тен 300-ге дейінгі әртүрлі жақтау өлшемдерінде келеді, олардың әрқайсысы сәйкес өлшемдері бар шешуші қажет етеді. Монтаждау әдістері де ерекшеленеді - тесік арқылы монтаждау, үстіңгі монтаждау, фланецті орнату - әрқайсысы әртүрлі механикалық интерфейс дизайнына сәйкес келеді.

2.2 Электрлік параметрлер әртүрлі

Қоздыру кернеуі, қоздыру жиілігі, полюс жұптарының саны, трансформация коэффициенті - барлық осы электрлік параметрлер қозғалтқышты басқару жүйесіне толық сәйкес келуі керек. Параметрлері сәйкес келмейтін шешу құралын пайдалану, ең жақсы жағдайда, өлшеу дәлдігін төмендетуі мүмкін, ал ең нашар жағдайда, бүкіл қозғалтқышты басқару жүйесін жұмыс істемеуі мүмкін.

2.3 Дәлдік талаптары айтарлықтай өзгереді

Негізгі жолаушылар көлігінің қозғалтқыш қозғалтқышы үшін талап етілетін позиция дәлдігі өнімділігі жоғары көлік құралына қарағанда мүлдем басқаша. Полюстер жұптары неғұрлым көп болса, дәлдік соғұрлым жоғары болады - 2, 4, 6 немесе одан да көп полюс жұптары, дәлдік 25 доғалық минуттан 10 доғалық минутқа дейін немесе одан да жоғары болады.

2.4 Жұмыс жағдайлары біркелкі емес

Кейбір қозғалтқыштар маймен салқындатылған ортада жұмыс істейді, бұл реттегіштің маймен үйлесімді болуын талап етеді; басқалары 20 000 айн/мин немесе одан да жоғары жылдамдықты қолдауды қажет ететін өте жоғары жылдамдыққа ұмтылады; басқалары автомобильдік деңгейдегі AEC-Q сертификатын талап етеді - әрбір шарт шешушіге ерекше дизайн талаптарын қояды.

3. Резолюторды теңшеу: дәл нені теңшеуге болады?

3.1 Механикалық теңшеу

·  Сыртқы өлшемдер : сыртқы диаметрі, ұзындығы, монтаждау тесіктерінің орналасуы және т.б.

·  Монтаждау әдісі : саңылау, үстіңгі монтаж немесе фланец түрі.

·  Ротор білігінің апертурасы : қозғалтқыш білігінің диаметріне дәл сәйкес келуі керек.

·  Қорғасын сымның сипаттамалары : сым ұзындығы, өлшеуіш және қосқыш түрі.

3.2 Электрлік реттеу

·  Полюстер жұптарының саны : өлшеу рұқсатын анықтайтын негізгі параметр; талаптарға бейімделуі мүмкін.

·  Қоздыру кернеуі : әдетте айнымалы ток 7 Vrms, бірақ жүйе қажеттіліктеріне қарай реттеледі.

·  Қозу жиілігі : әдетте 10 кГц, бірақ басқа жиіліктерді көрсетуге болады.

·  Трансформация коэффициенті : шығыс сигналының амплитудасын анықтайды, төменгі ағынды декодтау чипінің сигналды өңдеуіне әсер етеді.

·  Кіріс/шығыс кедергісі : жетек тізбегіне сәйкес келуі керек.

3.3 Өнімділікті теңшеу

·  Дәлдік дәрежесі : стандартты дәлдіктен жоғары дәлдікке дейін (мысалы, ±4 доғалық минут) қол жетімді.

·  Максималды айналу жылдамдығы : стандартты 20 000 айн/мин; жоғары жылдамдықтарды теңшеуге болады.

·  Жұмыс температурасының диапазоны : нақты жұмыс жағдайларына бейімделген.

·  Қорғау класы : мысалы, IP69 немесе одан жоғары.

3.4 Арнайы теңшеулер

·  Майдың үйлесімділігі : маймен салқындатылған қозғалтқыштар үшін арнайы материалдар мен тығыздағыш конструкциялары.

·  Эксцентристік төзімділік : монтаждау эксцентристік қателіктерді өтеу үшін патенттелген орама схемалары.

·  Біріктірілген температура сенсоры : позиция мен температураны анықтауға арналған қосымша NTC термисторы.

4. Теңшеу процесі: Талаптардан жеткізуге дейін

Әдеттегі шешуші теңшеу процесі әдетте келесі кезеңдерді қамтиды:

1-қадам: Талаптар байланысы  - Тұтынушы қозғалтқыш параметрлерін, қолжетімді кеңістікті, өнімділік көрсеткіштерін және т.б. қамтамасыз етеді.

2-қадам: Шешім дизайны  - Жеткізуші талаптар негізінде электромагниттік және механикалық конструкцияларды әзірлейді.

3-қадам: Модельдік тексеру  - Соңғы элементтерді талдау (FEA) электромагниттік өнімділікті оңтайландыру үшін қолданылады.

4-қадам: Тәжірибелік үлгіні өндіру  - Прототип үлгілері сынақ стендтерінде шығарылады және сыналады.

5-қадам: Жаппай өндіріс  - Валидациядан кейін өнім көлемді өндіріске көшеді.

Қазіргі уақытта жетекші отандық шешуші жеткізушілер теңшеу жеткізу циклін 4-6 аптаға дейін қысқартты. Кейбіреулері жылдық қуаттылығы 1 миллион бірліктен асатын толық автоматтандырылған өндірістік желілерді салып үлгерді.

5. Өнеркәсіп үрдісі: ішкі алмастыру қарқын алуда

Ұзақ уақыт бойы жоғары деңгейлі резолютер нарығында жапондық Tamagawa және MinebeaMitsumi сияқты шетелдік брендтер басым болды. Дегенмен, соңғы жылдары қытайлық шешуші технологиясы айтарлықтай жетістіктерге жетті；Сонымен бірге отандық резолютордан сандық түрлендіргішке (RDC) микросхемалар да қарқынды дамып келеді. Xinchi Semiconductor компаниясының SC2121 және басқа өнімдері халықаралық танымал үлгілермен функционалдық теңдікке қол жеткізді, ал Fengchao Technology сонымен қатар жоғары өнімді RDC чиптерін іске қосты.  Толық тізбекті отандық ауыстыру - сенсордан декодтау чипіне дейін - жылдамдауда.

Қорытынды

Көлемі кішкентай болса да, айнымалы құлықсыздықты шешу құралы жаңа энергетикалық көліктің негізгі қозғалтқыш қозғалтқыштарын басқару жүйесіндегі таптырмас негізгі сенсор болып табылады. Оны теңшеу қозғалтқыштың басқару дәлдігіне, жұмыс тиімділігіне және сенімділігіне тікелей әсер етеді.

Жаңа энергетикалық көлік өнеркәсібінің үздіксіз өсуімен және отандық алмастыруды тереңдетумен шешуші теңшеу қызметтері одан да жетілген және тиімді болады. Мотор инженерлері үшін резолюторлардың жұмыс принциптері мен теңшеу негіздерін түсіну міндетті курсқа айналды.

Өйткені,  қозғалтқыш оң жақ 'көздермен' жабдықталған кезде ғана ол анық көріп, тұрақты жұмыс істей алады..