磁阻式旋转变压器简介演示幻灯片.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学,第一章 导论,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学,第一章 导论,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学,第一章 导论,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学,第一章 导论,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学,第一章 导论,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学,第一章 导论,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学,第一章 导论,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学,第一章 导论,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,电机学,第一章 导论,*,磁阻式旋转变压器简介,1,电机学,第一章 导论,内容,1.,磁阻式旋转变压器介绍,定义,特点,测试,材料,标准,使用注意事项,2.,磁阻式旋转变压器的应用,EPS,电动汽车,矿山机械,高铁,3.,国外磁阻式旋转变压器先进技术,生产商介绍,设计理念,生产线,焊接,封装,下线,4.,磁阻式旋转变压器存在的挑战和发展趋势,2,电机学,第一章 导论,1.,磁阻式旋转变压器介绍,定义,特点,测试,材料,标准,使用注意事项,3,电机学,第一章 导论,磁阻式旋变是一种利用气隙磁阻变化而输出信号变化的旋转变压器,.,其是依据电磁感应原理，利用气隙变化磁阻变化，而使输出绕阻的感生电压随机械转角作相应正弦或余弦变化的角度传感元件。,转角变化,-,气隙磁导变化,-,气隙磁通密度变化,-,副边感生电动势变化,凸极转子弧线决定气隙分布磁导变化，气隙磁导影响信号绕组感应电势变化。,1.1,定义,4,电机学,第一章 导论,结构简单；,成本低；,环境要求不高；,容易实现传动系统一体化，如,ISG,电机、,TM,电机；,1.2,特点,5,电机学,第一章 导论,设备配置,主要测试项目,设备仪器图,静态高精度测试平台（含：光学分度头、功率 信号发生器、测试仪）,电气误差、变压比、基准电气,零位标记检测,示波器,相位移、零位电压 间接测量：空载电流、消耗功,率、阻抗,绝缘电阻仪,绝缘电阻检测,耐电压测试仪,绝缘介电强度检测,高低温试验箱,高低温测试,振动试验台,振动检测,1.3,测试,6,电机学,第一章 导论,磁阻旋变主要由两大系统组成：电路系统和磁路系统。铁磁材料是组成磁路的主要部分。,1.4,材料,7,电机学,第一章 导论,铁芯是有阻值的，当磁通交变时，铁芯中就会感应交变的电势，在导电的铁芯中就会产生环流，这种电流在铁芯构成的回路与磁通相环链，故称,涡流。,涡流产生的损耗称为,涡流损耗,。,k,w,与材料有关的比例系数,p,W,=K,2,f,2,d,2,B,m,2,V/12,V,：钢片的体积 ：硅钢片的电阻率,d,：硅钢片厚度,p,W,f,2,、,d,2,、,B,m,2,、,1/,、,V,加入,硅硅钢片增大,1.4,材料,8,电机学,第一章 导论,1.4,材料,9,电机学,第一章 导论,为减小涡流损耗，电机和变压器的铁心都用含,硅,量较高的,薄,硅钢片,叠成,。,1.4,材料,10,电机学,第一章 导论,磁阻式旋转变压器上海市企业标准由上海赢双电机有限公司于,2012,年,5,月提出并起草。,内容：本标准规定了磁阻式旋转变压器的术语和定义、分类和标记、要求、试验方法、检验方法、检验规则、标志、标签和包装、运输、贮存,1.5,标准,11,电机学,第一章 导论,1.,施加给旋转变压器的激励电压、频率应当与产品参数一致，,2.,旋转变压器使用环境如冲击、震动、温湿度、盐雾、海拨应符合标准，,3.,旋转变压器定子端部引出线在装配、包装、运输、保存、安装、使用过程中应该注意保护。,4.,旋转变压器使用时应该有屏蔽和接地措施。,安装在电机内部时，由于马达内部的磁场会影响旋变本身的磁通量变化率，从而影响其解码精度，因此必须加装屏蔽罩。并且在旋变的输出线上套上屏蔽线，降低空间电磁干扰。采用这种安装方法将使旋变得到很好的保护，不会受到灰尘、油污等的影响，,因此旋变使用寿命长，故障率低，,是一种理想的使用方法。,1.6,注意事项,12,电机学,第一章 导论,2.,磁阻式旋转变压器应用,EPS,上应用,电动汽车上应用,矿山机械上应用,高铁上应用,13,电机学,第一章 导论,EPS,是一个典型的电机伺服系统。在,EPS,中,汽车转向时,转矩传感器检测到转向盘的力,矩和转动方向，将这些信号输送到电控单元,电控单元根据转向盘的转动力矩、转动方向和,车辆速度等数据向电动机控制器发出信号指令,使电动机输出相应大小及方向的转动力矩以,产生助动力。目前,国外各大,EPS,研发单位正在开发助力电机为交流电机的,EPS,以取代原有,的有刷直流电机,EPS,。,EPS,必须满足很高的实时性和较高的精度要求,同时,要确保其具有高的可靠性。无刷旋,转变压器是较好的选择。,2.1EPS,上的应用,14,电机学,第一章 导论,5.1.1,旋转变压器在电动汽车电机上面的应用,混合动力汽车的动力系统以动力传输路线分类，可分为串联式、并联式和混联式等,三种。,不管采用何种方式，在电动机参与传动时都需要速度反馈，控制器接收到速度反馈信,号后控制电动机驱动机构将车速稳定在目标速度，,也可以根据速度选择传动方式。,常用的速度反馈元件有旋转编码器，霍尔速度传感器、旋转变压器（简称旋变）。,从功能上来讲，三者都能完成速度反馈的功能，但是编码器由于码盘防护等级不高，,容易震坏，虽然有较高的分辨率，但是维修频率高，从而影响整台车质量可靠性；霍尔速,度传感器价格便宜、,但是分辨率低，使得控制精度受到限制，,而且霍尔元件长时间受热,后磁性会减弱，所以使用寿命不长；旋转变压器由于转子和定子分离，无接触，而且采用,无刷设计，所以有很高的防护等级，能耐高强度的震动，不怕水和油污，使用寿命可以长,达数十年，另外采用专用的转换芯片解码，可以将旋变输出的模拟信号转换为数字信号，,有和旋转编码器相当的解码精度。,因此，做为混合动力汽车的速度反馈元件，旋变可以说一种比较理想的选择。,2.2,电动汽车上的应用,15,电机学,第一章 导论,2.2,电动汽车上的应用,16,电机学,第一章 导论,2.2,电动汽车上的应用,17,电机学,第一章 导论,2.2,电动汽车上的应用,18,电机学,第一章 导论,磁阻式旋转变压器,应用范围：混合动力汽车、纯电动汽车等。,2.2,电动汽车上的应用,19,电机学,第一章 导论,位置,Tmax,引擎燃烧室,*1,500,引擎,*1,200,Pruis,允许电机绕组温升,*2,170,Pruis,电机冷却油允许温升,*2,158,振动,15g/50200Hz/3维/无共振,冲击,距混凝土地面,90cm,的高处落下,100g/11ms/3,维,湿度,10%100%RH,/-40,120,污浊,盐雾、污浊溶液及油中的浸渍,热冲击,-,40,120/,各温度下存放,30min/800,次循环,发动机室温度,发动机用传感器的典型环境条件,汽车引擎热环境,某型号混合动力汽车汽车热管理研究,2.2,电动汽车上的应用,20,电机学,第一章 导论,旋转变压器在矿山机械上面的应用主要是井下运煤车、传输带电机等，一般,以磁阻式旋变为主。,2.3,矿山机械上的应用,21,电机学,第一章 导论,22,2.4,高铁上的应用,22,电机学,第一章 导论,3.,国外磁阻式旋变先进技术,生产商介绍,设计理念,生产流水线,焊接,封装,下线,23,电机学,第一章 导论,国内旋变生产商,-,西安西电微电机有限责任公司、青岛青微电器有限责任公司、中国电子科技集团公司第二十一研究所、深圳厚施电子科技有限公司、上海赢双电机有限公司等等。,3.1,磁阻旋变生产商介绍,24,电机学,第一章 导论,国内旋变科研构,-,西安交通大学、哈尔滨工业大学、南京航空航天大学、上海大学等等。,3.1,磁阻旋变生产商介绍,25,电机学,第一章 导论,国外旋变生产商,-,日本多摩川精机、日本美蓓亚、德国,LTN,、德国西门子、瑞士,ABB,、美国泰科电气、美国托菲电气、荷兰,ATAS,等等。,3.1,磁阻旋变生产商介绍,26,电机学,第一章 导论,采用有限元分析与,RDC,耦合联合仿真，缩短产品开发周期、提升产品性能、降低研发成本,14,3.2,设计理念,27,电机学,第一章 导论,28,采用磁场分析来设计,在磁场解析中容易造成问题的是漏磁通。旋转变压器是位于马达内的磁传感器，因此马达机身泄漏出来的磁通量会使信号失真。为了将这一影响降低至最小限度，美蓓亚采取了使用磁场分析来设计的方法。这种方法是凭借在,EPS,马达用途中积累的经验确立的,a）马达机身泄漏出来的漏磁通导致失真。（b）确立了将失真量降至最小的设计方法。,3.2,设计理念,28,电机学,第一章 导论,29,泰国邦芭茵工厂的生产线,有数十条由,7,8,台绕线机排列成的生产线,3.2,生产流水线,29,电机学,第一章 导论,30,采用,TIG,（,Tungsten Inert Gas,，,钨极惰性气体）焊接,3.3,焊接,30,电机学,第一章 导论,31,采用树脂成型封装,3.4,封装,31,电机学,第一章 导论,32,自动绕线、下线,3.5,绕线,32,电机学,第一章 导论,4.,磁阻式旋变存在的挑战和发展趋势,磁阻式旋变存在的挑战,磁阻式旋变发展趋势,33,电机学,第一章 导论,分析研究漏磁屏蔽对于磁阻式旋变非常重要,旋变输出信号会导致,IPM,电机相移,选用不同的隔磁材料改善信号失真,旋变电磁设计需先于,IPM,电极设计,磁路屏蔽结构,IPM,电机与旋变三维结构,由磁阻式旋变激磁引起的,IPM,电机反电势失真,a.32nm,负载，,b.80nm,负载,磁路屏蔽后磁场分析,10,磁阻式旋变与,IPM,电机之间磁场干扰问题,4.1,磁阻式旋变存在的挑战,34,电机学,第一章 导论,低成本、模块标准化,汽车行业追求低成本，通过研究基于单片机及,DSP,的低成本解码模块,模数变换软件技术的模块化,控制解码一体化,通过,DSP,或,FPGA,将电机控制与位置信号解码集成在一块芯片上,补偿技术,基于有限元结果的补偿技术,4.2,磁阻式旋变发展趋势,35,电机学,第一章 导论,参考资料,邢敬娓,.,新型磁阻式旋转变压器相关问题研究,曲家骐,.,伺服控制系统中的传感器,曲家骐,.,车用旋技术发展与应用,ppt,36,电机学,第一章 导论,谢谢！,37,电机学,第一章 导论,