신에너지 차량의 구동 모터에는 눈에 띄지 않지만 매우 중요한 구성 요소가 있습니다. 가변 릴럭턴스 리졸버 (흔히 '리졸버'로 축약됨). 이는 모터의 '눈' 역할을 하며 모터 컨트롤러에 다음과 같이 끊임없이 알려줍니다. '지금 로터의 위치는 어디입니까? 회전 속도는 얼마입니까?'
이 '눈'이 없으면 영구 자석 동기 모터는 정확한 정류 제어를 달성할 수 없으며 결과적으로 거칠고 불안정한 전력 출력이 발생하거나 심지어 작동이 완전히 실패할 수도 있습니다. 데이터에 따르면 신에너지 승용차의 주 구동 모터에 리졸버 보급률이 에 달합니다. 이는 78.6% 거의 모든 신에너지 차량의 주 구동 모터에 리졸버가 장착되어 있음을 의미합니다.
그렇다면 이 작은 센서는 실제로 어떻게 작동할까요? 왜 '맞춤화'해야 합니까? 그리고 맞춤화 중에 주의해야 할 주요 매개변수는 무엇입니까?
1. 가변 릴럭턴스 리졸버란 무엇입니까?
1.1 Transformer에서 Resolver로
모두가 '변압기'에 익숙합니다. 전압을 높이거나 낮추는 것입니다. 리졸버는 변압기의 고급 버전으로 생각할 수 있습니다. 기존 변압기가 고정된 전압을 출력하는 반면, 리졸버는 회전자의 회전 각도에 따라 달라지는 전압을 출력합니다.
가변 릴럭턴스 리졸버는 가장 널리 사용되는 유형입니다. 핵심 구조는 매우 간단합니다.
· 고정자 : 제자리에 고정되어 있으며 여자 권선(입력)과 사인/코사인 출력 권선으로 감겨 있습니다.
· 로터(Rotor) : 톱니가 있는 실리콘강 적층판을 적층하여 제작되었으며 권선이 전혀 없으며 모터 샤프트와 함께 회전합니다.
1.2 작동 원리: 공극 변화가 신호 변화를 결정합니다.
고정자의 여자 권선에 AC 여자 전압이 인가되면 고정자와 회전자 사이의 공극에 교류 자기장이 생성됩니다. 회전자가 회전함에 따라 회전자 톱니(돌출부와 오목부)가 고정자 톱니를 교대로 통과하기 때문에 에어 갭의 자기저항이 주기적으로 변합니다.
이러한 변화로 인해 두 개의 출력 권선(사인 및 코사인)에 유도된 전압의 진폭이 변경됩니다. 하나는 사인 패턴을 따르고 다른 하나는 코사인 패턴을 따릅니다..
모터 컨트롤러는 이 두 신호를 해석하여 언제든지 회전자의 절대 각도 위치를 정확하게 계산할 수 있습니다.
1.3 EV 메인 드라이브 모터를 위한 최고의 선택이 된 이유는 무엇입니까?
가변 릴럭턴스 리졸버는 다음과 같은 장점 덕분에 신에너지 자동차 부문을 '지배'하게 되었습니다.
· 매우 간단하고 안정적인 구조 : 로터 권선이 없고 브러시가 없으며 마모 문제가 없으며 이론적인 사용 수명은 장비 자체의 수명과 일치합니다.
· 뛰어난 환경 탄력성 : -50°C ~ +155°C의 작동 온도 범위, 고온, 진동 및 오일 오염에 대한 저항력이 있습니다.
· 강력한 전자파 간섭 내성 : 전자 유도 원리를 기반으로 모터 내부의 가혹한 전자파 환경에 자연스럽게 면역됩니다.
· 절대 위치 출력 : '원점' 절차가 필요 없이 전원을 켜는 즉시 현재 각도를 제공합니다.
2. 주 구동 모터에 '맞춤형' 리졸버가 필요한 이유는 무엇입니까?
어떤 사람들은 다음과 같이 질문할 수 있습니다. 리졸버는 표준 기성 구성 요소가 아닌가요? 그냥 기성품을 사는 게 어떨까요?
현실은 그렇게 단순하지 않습니다. 각각의 신에너지 차량 주 구동 모터는 서로 다른 전력, 속도, 장착 공간 및 작동 조건으로 설계되었으며 이러한 차이점은 리졸버가 '맞춤형'이어야 함을 직접적으로 결정합니다.
2.1 장착 치수는 매우 다양합니다.
다양한 모터는 25에서 300까지 다양한 프레임 크기로 제공되며 각각 크기가 일치하는 리졸버가 필요합니다. 장착 방법도 구멍을 통한 장착, 표면 장착, 플랜지 장착 등으로 다양하며 각각은 서로 다른 기계적 인터페이스 설계에 해당합니다.
2.2 전기적 매개변수의 차이
여기 전압, 여기 주파수, 극 쌍 수, 변환 비율 - 이러한 모든 전기적 매개변수는 모터 제어 시스템과 완벽하게 일치해야 합니다. 매개변수가 일치하지 않는 리졸버를 사용하면 측정 정확도가 낮아지고 최악의 경우 전체 모터 제어 시스템이 작동하지 않게 될 수 있습니다.
2.3 정확도 요구 사항은 상당히 다양합니다.
주류 승용차의 구동 모터에 요구되는 위치 정확도는 고성능 차량의 그것과 완전히 다릅니다. 극 쌍이 많을수록 2, 4, 6개 이상의 극 쌍 범위에서 정확도가 높아지고 정확도는 25분에서 10분 또는 그 이상으로 향상됩니다.
2.4 작동 조건이 균일하지 않음
일부 모터는 오일 냉각 환경에서 작동하므로 리졸버가 오일과 호환되어야 합니다. 다른 사람들은 극도의 고속을 추구하므로 20,000rpm 이상의 지원이 필요합니다. 또 다른 경우에는 자동차 등급 AEC-Q 인증이 필요합니다. 각 조건은 리졸버에 고유한 설계 요구 사항을 부과합니다.
3. 리졸버 사용자 정의: 정확히 무엇을 사용자 정의할 수 있습니까?
3.1 기계적 맞춤화
· 외형 치수 : 외경, 길이, 장착 구멍 위치 등
· 장착 방법 : 관통 구멍, 표면 장착 또는 플랜지 유형.
· 로터 샤프트 구멍 : 모터 샤프트 직경과 정확히 일치해야 합니다.
· 리드선 사양 : 전선 길이, 게이지, 커넥터 종류.
3.2 전기적 맞춤화
· 극 쌍 수 : 측정 분해능을 결정하는 핵심 매개변수입니다. 요구 사항에 맞게 조정할 수 있습니다.
· 여기 전압 : 일반적으로 AC 7Vrms이지만 시스템 요구에 따라 조정 가능합니다.
· 여기 주파수 : 일반적으로 10kHz이지만 다른 주파수를 지정할 수도 있습니다.
· 변환 비율 : 출력 신호 진폭을 결정하여 다운스트림 디코딩 칩의 신호 처리에 영향을 줍니다.
· 입출력 임피던스 : 구동 회로와 일치해야 합니다.
3.3 성능 맞춤화
· 정확도 등급 : 표준 정밀도부터 고정밀도(예: ±4 arc min)까지 가능합니다.
· 최대 회전 속도 : 표준 20,000rpm; 더 높은 속도를 사용자 정의할 수 있습니다.
· 작동 온도 범위 : 실제 작업 조건에 맞게 조정됩니다.
· 보호등급 : 예를 들어 IP69 이상.
3.4 특별 맞춤화
· 오일 호환성 : 오일 냉각식 모터를 위한 특수 소재 및 씰링 설계.
· 편심 허용 오차 : 장착 편심 오류를 보상하기 위한 특허 받은 권선 방식입니다.
· 통합 온도 감지 : 결합된 위치 및 온도 감지를 위한 옵션 NTC 서미스터.
4. 맞춤형 프로세스: 요구 사항부터 배송까지
일반적인 해석기 사용자 정의 프로세스에는 일반적으로 다음 단계가 포함됩니다.
1단계: 요구사항 전달 - 고객은 모터 매개변수, 사용 가능한 공간, 성능 목표 등을 제공합니다.
2단계: 솔루션 설계 - 공급업체는 요구 사항에 따라 전자기 및 기계 설계를 개발합니다.
3단계: 시뮬레이션 검증 - 전자기 성능을 최적화하기 위해 유한 요소 분석(FEA)이 사용됩니다.
4단계: 프로토타입 제작 - 프로토타입 샘플을 제작하고 테스트 벤치에서 테스트합니다.
5단계: 대량 생산 - 검증 후 제품이 대량 생산에 들어갑니다.
현재 국내 유수의 리졸버 공급업체들은 맞춤형 납품 주기를 4~6주 정도로 단축하고 있다. 일부는 이미 연간 생산 능력이 100만 개가 넘는 완전 자동화된 생산 라인을 구축했습니다.
5. 업계 동향: 국내 대체가 탄력을 받고 있다
오랫동안 하이엔드 리졸버 시장은 일본 타마가와(Tamagawa), 미네베아미츠미(MinebeaMitsumi) 등 외국 브랜드가 장악해 왔다. 그러나 최근 몇 년 동안 중국 리졸버 기술은 획기적인 발전을 이루었습니다. 동시에 국내 리졸버-디지털 변환기(RDC) 칩도 빠르게 발전하고 있습니다. Xinchi Semiconductor의 SC2121 및 기타 제품은 국제적으로 유명한 모델과 기능적 동등성을 달성했으며 Fengchao Technology는 고성능 RDC 칩도 출시했습니다. 센서부터 디코딩 칩까지 풀체인 국내 대체가 가속화되고 있다.
결론
가변 릴럭턴스 리졸버는 크기는 작지만 신에너지 차량 주구동 모터 제어 시스템에 없어서는 안 될 핵심 센서다. 맞춤화는 모터의 제어 정확도, 작동 효율성 및 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.
신에너지 자동차 산업의 지속적인 성장과 국내 대체 심화로 인해 리졸버 맞춤형 서비스는 더욱 성숙해지고 효율적이 될 것입니다. 모터 엔지니어에게는 리졸버의 작동 원리와 맞춤화 필수 사항을 이해하는 것이 이미 필수 과정이 되었습니다.
결국, 모터에 올바른 '눈'이 장착되어야만 모터는 명확하게 볼 수 있고 안정적으로 작동할 수 있습니다..
