VR Resolver vs. Wound Rotor Resolver: Ce structură ar trebui să alegeți pentru senzorii EV Resolver?

Când un vehicul electric trece pe lângă tine, motorul – chiar „inima de putere” a mașinii – se rotește cu mii sau chiar zeci de mii de rotații pe minut. În interiorul acestei inimi se află o componentă mică, dar extrem de importantă: senzor resolver  (sau pur și simplu 'resolver'). Monitorizează constant poziția și viteza rotorului, transmitend fiecare mișcare controlerului vehiculului în timp real. Acest senzor mic acționează ca „ochii” motorului.

Care este diferența dintre un resolver cu reluctanță variabilă (VR) și un resolver cu rotor bobinat? Pe care ar trebui să o alegeți pentru controlul motorului EV?

I. Ce este un resolver și de ce este indispensabil pentru vehiculele electrice?

Un resolver este un senzor de poziție unghiulară bazat pe principiul inducției electromagnetice. Este folosit pentru a măsura cu precizie rotorului  deplasarea unghiulară, viteza de rotație și direcția . Pentru motoarele sincrone cu magnet permanent (PMSM), sistemul de control electronic trebuie să cunoască poziția precisă a rotorului în timp real pentru a furniza formele de undă corecte ale curentului înfășurărilor trifazate, conducând astfel motorul fără probleme și eficient. Semnalul unghiului captat de resolver este decodat și transmis controlerului motorului, determinând direct precizia de ieșire a cuplului motorului și stabilitatea operațională.  Fără un resolver, un EV nu poate porni sau rula corect.

Printre senzorii de rezoluție folosiți pe scară largă în EV-urile astăzi, există două abordări tehnice principale:  rezolutori cu reluctitate variabilă (VR)  și  rezolutori cu rotor bobinat . Principiile și structurile lor de lucru diferă semnificativ.

II. VR Resolver: rotor fără bobine, robust și durabil

Principiul de funcționare al unui resolver VR este net diferit de cel al unui resolver tradițional cu rotor bobinat. Un rezolutor convențional cu rotor bobinat are un spațiu de aer uniform și se bazează pe schimbarea poziției relative dintre înfășurarea semnalului rotorului și înfășurarea de excitație a statorului pentru a calcula unghiul rotorului. În schimb, un resolver VR are  atât înfășurările de semnal, cât și înfășurările de excitație fixate pe stator . Rotorul este format numai din laminate de oțel stivuite cu dinți – nu are înfășurări și nici perii, realizând  o funcționare complet fără contact.

Pe măsură ce rotorul se rotește, efectul său de pol proeminent face ca permeanța spațiului de aer să varieze sinusoidal cu unghiul de rotație. Acest lucru induce semnale de tensiune sinus și cosinus în cele două înfășurări de ieșire de pe stator. Unghiul rotorului poate fi determinat în mod unic prin evaluarea raportului dintre aceste două semnale.

Principalele avantaje ale solutoarelor VR includ:

• Structură simplă, cost mai mic:  rotorul nu necesită înfășurare, are mai puține piese, utilizează procese mature și este mai puțin costisitor de fabricat.

• Fiabilitate extrem de ridicată:  Designul fără contact înseamnă că nu este nevoie de uzură și de lubrifiere. Rezistă la condiții dure, cum ar fi  contaminarea cu ulei, praf, temperatură ridicată, umiditate și vibrații puternice  - exact mediul tipic în care funcționează un motor EV pe durata de viață.

• Integrare ușoară:  Structura sa compactă facilitează integrarea cu sistemul de acționare a motorului.

III. Wound Rotor Resolver: înfășurări ale rotorului, precizie ca vârf de lance

Resolverul rotorului bobinat este forma tradițională de resolver. Structura sa seamănă cu cea a unei mașini de inducție cu rotor bobinat în două faze. Atât statorul, cât și rotorul au înfășurări. Semnalul de excitație este aplicat înfășurării de excitație a statorului, iar înfășurarea rotorului acționează ca parte secundară, generând tensiuni induse prin cuplaj electromagnetic. Pe măsură ce unghiul rotorului se modifică, poziția relativă dintre înfășurările statorului și rotorului se modifică în consecință, iar amplitudinea și faza tensiunilor induse se modifică, permițând măsurarea unghiului.

Principalele avantaje ale solutoarelor cu rotor bobinat includ:

• Precizie mai mare:  numărul de spire de înfășurare poate fi proiectat cu precizie după cum este necesar, obținând o rezoluție la nivel de secundă de arc.

• Liniaritate excelentă:  Tensiunea de ieșire menține o relație funcțională strictă cu unghiul de rotație, oferind semnal de înaltă calitate.

• Semnale bogate de ieșire:  pot fi fabricate cu tipuri de ieșire sinuso-cosinus, liniare și alte tipuri de ieșire pentru a se potrivi diferitelor aplicații.

Cu toate acestea, rotorul unui resolver cu rotor bobinat are înfășurări, ceea ce face structura mai complexă și necesită procese de asamblare mai solicitante. Când motoarele EV funcționează de obicei la 15.000 rpm sau chiar mai mult, echilibrul dinamic și fiabilitatea înfășurărilor rotorului se confruntă cu provocări mai mari.

IV. Comparație alăturată: pe care ar trebui să o alegeți pentru vehiculele electrice?

Concluzie: soluțiile VR sunt alegerea preferată pentru vehiculele electrice.

Motivul este clar: mediul de operare al vehiculului necesită o fiabilitate extrem de ridicată din partea senzorilor. Compartimentul motorului EV este fierbinte, uleios și vibrează puternic. Structura  rotorului fără contact și fără înfășurare  a rezoltoarelor VR oferă avantaje copleșitoare de fiabilitate în aceste condiții grele. Datorită acestor caracteristici, rezolutoarele VR au devenit  alegerea principală pentru senzorii de poziție a motorului EV, cu o rată de penetrare care depășește 95% în domeniul vehiculelor electrice..

În ceea ce privește solutoarele cu rotor bobinat, aceștia rămân de neînlocuit în aplicații de înaltă precizie, cum ar fi sistemele aerospațiale și servo de ultimă generație. Cu toate acestea, pentru aplicațiile EV de volum mare care necesită „fiabilitate ridicată + eficiență ridicată a costurilor”, abordarea VR oferă o valoare generală superioară.

V. Patru puncte cheie de proces pentru soluții VR de înaltă calitate

Alegerea drumului tehnic corect este doar jumătate din luptă. Producerea unui solutor VR calificat se bazează pe  procese solide de fabricație . Luați SDM, o companie care și-a prezentat devreme producția de soluții VR. SDM a stabilit un sistem cuprinzător de control al procesului care acoperă patru pași critici: supramularea statorului, înfășurarea bobinei, sudarea TIG și inspecția completă a siguranței și a performanței electrice.

(1) Supramularea statorului

Supramularea statorului folosește turnarea prin injecție de precizie pentru a acoperi materialul izolator pe suprafața miezului statorului, oferind izolație electrică fiabilă și protecție mecanică pentru înfășurări. Supramularea bună nu numai că asigură izolarea între înfășurări, dar îmbunătățește și rezistența structurală a statorului, menținându-l stabil sub vibrații de înaltă frecvență pe termen lung. SDM controlează strict selecția materialelor de izolație și a parametrilor de turnare prin injecție la acest pas pentru a se asigura că fiecare stator îndeplinește cerințele de performanță a izolației.

(2) Înfășurarea bobinei

Resolverii VR au diametre mici ale statorului și fante înguste, ceea ce face ca înfășurarea să fie dificilă. Înfășurările de înaltă calitate necesită numărătoare precise de ture, aranjare strânsă și fără interferențe încrucișate - toate acestea fiind esențiale pentru acuratețea semnalului rezolutorului. SDM utilizează procese de înfășurare de precizie pentru a se asigura că înfășurările sinuso-cosinus sunt înfășurate cu distribuția exactă a turei sinusoidală, garantând calitatea semnalului de la sursă.

(3) sudare TIG

Sudarea cu plumb este un pas predispus la probleme de calitate în fabricarea rezolutorilor. Un rezolutor VR are șase cabluri (excitație pozitivă/negativă, semnal sinus două linii, semnal cosinus două linii). Calitatea sudurii afectează direct fiabilitatea conexiunii senzorului. SDM folosește sudarea TIG (Tungsten Inert Gas) pentru a realiza conexiuni electrice de înaltă rezistență, cu rezistență scăzută, între fiecare fir de înfășurare și terminal, eliminând în mod fundamental riscurile precum îmbinările reci sau conexiunile slăbite.

(4) Inspecție completă de siguranță și performanță electrică

Poarta finală a controlului calității este inspecția 100%. SDM efectuează un test complet de siguranță și performanță electrică pe fiecare produs de rezoluție VR, acoperind rezistența de izolație, rezistența dielectrică, rezistența bobinei, raportul de transformare și consistența semnalului de ieșire sinuso-cosinus. Numai produsele care trec toate articolele de inspecție sunt confirmate ca fiind calificate și livrate clienților.

De la supramularea statorului la înfășurarea bobinei, de la sudarea TIG până la siguranța completă și inspecția electrică, SDM susține standarde înalte și cerințe stricte la fiecare pas de fabricație, angajându-se să furnizeze produse de rezoluție VR de înaltă calitate, de înaltă consistență pentru clienții EV.

VI. Cuvinte finale

Resolverii VR și rezolutoarele cu rotor bobinat au fiecare atuurile lor. Cu toate acestea, în domeniul EV, în care fiabilitatea și costurile sunt extrem de solicitante, soluțiile VR se remarcă prin  robustețe, funcționare fără contact și procese mature , devenind alegerea principală pentru OEM-urile majore. Privind înapoi la rădăcinile tehnologiei, rezolutoarele VR nu au fost proiectate inițial pentru automobile – au apărut din căutarea de către industria aerospațială și militară a fiabilității absolute în condiții extreme. Acum, că această tehnologie a „coborât” în domeniul EV, ea răspunde perfect nevoilor de bază ale motorului: „vedeți cu precizie, suportați condiții dure și rezista mult.”

Alegerea căii tehnologice potrivite este importantă, dar alegerea furnizorului potrivit este la fel de critică. De la precizia de fabricație până la controlul calității, execuția solidă a fiecărei etape a procesului este garanția fundamentală că senzorul „nu vă va dezamăgi” în utilizarea în lumea reală.