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轉子位置感測器

科目:

  • 介紹
  • 來自旋轉變壓器的訊號
  • 旋轉變壓器的組成部分

介紹:
對於操作 同步電動機 透過正確的沖洗至關重要 逆變器 被控制。 為了確定應給哪個線圈(U、V 或 W)通電,逆變器 ECU 讀取轉子的位置,該位置由轉子位置感知器(也稱為“旋轉變壓器”)測量。

旋轉變壓器由一個外環和一個旋轉偏心板內側的多個線圈組成。 偏心板與線圈之間的距離隨著其旋轉而不斷變化。

來自旋轉變壓器的訊號:
ECU 為旋轉變壓器提供參考訊號。 線圈和偏心輪之間的氣隙產生高或低的正弦交流電壓。 當紅色或綠色正弦波訊號振幅較高時(見下圖),偏心輪和線圈之間的氣隙較小。

旋轉變壓器在靜止和電動馬達運轉時都起作用:在這兩種情況下,ECU 必須知道轉子處於哪個位置。
下圖顯示了理論訊號。 實際上,頻率要高得多,因此正弦和餘弦訊號的振幅變化清晰可見。

下面的兩張圖片顯示了旋轉變壓器的實際測量。 在這裡,我們也看到頂部的參考訊號,下面的正弦和餘弦訊號。 第一張影像處於靜止狀態:電動馬達未運作。 正弦訊號和餘弦訊號的高度保持恆定。 根據此交流電壓的電平,ECU 知道轉子靜止時的位置。

旋轉變壓器停止訊號

在接下來的兩張圖片中,每個分區的時間都已減少。 旋轉變壓器上的參考訊號的頻率不變,但在測量中在較長的時間段內進行測量。 結果,我們看到正弦和餘弦訊號的幅度發生了明顯的變化。 第一張影像是在低轉子速度下測量的,第二張影像是在較高速度下測量的。 隨著速度增加,正弦和餘弦訊號的頻率增加(每單位時間較多訊號),但振幅(交流電壓的等級)保持恆定。

旋轉變壓器訊號:速度低
旋轉變壓器訊號:速度增加

旋轉變壓器的組成:
VW E-Golf 的旋轉變壓器包含 30 個串聯線圈。 旋轉變壓器中的每個線圈均由具有三個不同繞組的軟鐵芯組成:初級、次級 1 和次級 2。

初級線圈(藍色)提供高頻交流電壓。 

每個線圈的次級匝數(1 紅,2 綠)不同。

當偏心板凸輪沿著線圈移動時,次級繞組中的電感被放大。 由於每個線圈中次級繞組1和2的匝數不同,這也會導致次級繞組中的電壓不同。 逆變器中的ECU可以根據次級繞組1和2的電壓計算轉子的位置。

轉子上旋轉變壓器的調整非常精確:許多製造商規定,如果旋轉變壓器出現問題,則必須更換整個電動馬達。 (意外)拆卸旋轉變壓器或鬆開電動機外殼外側的螺栓後,旋轉變壓器將無法再正確重新組裝。 在這種情況下,許多製造商也會建議更換電動馬達。

轉子的準確位置 同步馬達 必須在停車時和行駛時知道。 如果感測器有缺陷,車輛將無法再行駛。

非同步馬達 另一方面,無需監控轉子位置。 轉子位置感測器每轉子旋轉一圈發出四個脈衝。 此測量可監測定子和轉子之間旋轉磁場之間的最大滑差量。 霍爾感測器經常被用作感測器。 霍爾感測器在轉子轉動時向 ECU 傳輸脈衝,但與同步馬達的旋轉變壓器不同,無法在靜止狀態下進行測量。 製造商有時也會選擇使用同步馬達的旋轉變壓器作為轉子位置感知器。