مقعد اختبار EESM: لف الدوار, الإثارة الميدانية, والتحقق من صحة المحركات المتزامنة المثارة كهربائيا

لماذا تعود EESM إلى محادثة EV Powertrain

سيطرت المحركات المغناطيسية الدائمة على قوة جر السيارات الكهربائية لأكثر من عقد من الزمن, لكن المحركات المتزامنة المثارة كهربائيًا تشهد عودة كبيرة. تستخدم شركة Megane E-Tech من رينو نظام EESM مع دوار ملفوف ومثير بدون فرش. تحدد شركة Mercedes-Benz خدمة EESM لمنصة eSprinter التجارية. السبب واضح ومباشر: لا يوجد مغناطيس أرضي نادر, مجال يمكن السيطرة عليه, وسلوك إزالة المغناطيسية الآمن بطبيعته في درجات الحرارة المرتفعة أو ظروف الخطأ. حيث يسعى مصنعو المعدات الأصلية للسيارات إلى تقليل الاعتماد على سلاسل توريد النيوديميوم والديسبروسيوم, مؤهلات EESM تتسارع.

اختبار EESM ليس هو نفسه اختبار PMSM. يضيف الجزء الدوار الملفوف دائرة كهربائية ثانية - ملف المجال - مع فئة العزل الخاصة به, الحد الحراري, وطرق الخطأ. المثير فرش (مولد صغير متكامل لعمود الدوار) يضيف التعقيد الميكانيكي الذي تتجاهله إجراءات تأهيل PMSM ببساطة. يحتاج مهندس التحقق إلى بروتوكول اختبار يغطي بشكل صريح التحكم في التيار الميداني, عزل لف الدوار, أداء المثير, والتفاعل بين مستوى الإثارة الميدانية وخرج عزم الدوران - لا يظهر أي منهما في المحرك التعريفي القياسي للتيار المتردد أو خطط اختبار PMSM.

كيف يختلف EESM عن PMSM والمحرك التعريفي كهربائيًا

• لف المجال على الدوار: على عكس PMSM (مغناطيس دائم على الدوار) أو المحرك التعريفي (الدوار قفص السنجاب ماس كهربائى), يحتوي EESM على ملف يعمل بالتيار المستمر حول قلب الدوار. يتحكم مستوى تيار المجال بشكل مباشر في تدفق فجوة الهواء، وبالتالي منحنى سرعة عزم الدوران، في الوقت الفعلي.
• المثير فرش: تستخدم معظم أجهزة EESM للسيارات نظام إثارة بدون فرش: مولد تيار متردد صغير على عمود الدوار (عكس قطبية الجزء الثابت/الدوار مقارنة بالجهاز الرئيسي) يوفر DC إلى المجال المتعرج عبر مقوم على متن الطائرة يدور مع الدوار. يؤدي هذا إلى التخلص من الفرش وحلقات الانزلاق ولكنه يتطلب التحقق من صحة المثير كنظام فرعي.
• الحد الأقصى لعزم الدوران لكل أمبير (MTPA) مع إضعاف المجال: في PMSM, يعد MTPA وإضعاف المجال بمثابة تحسين زاوية تيار d-q خالص. في EESM, يتم تحقيق إضعاف المجال عن طريق تقليل تيار المجال - وهو محور تحكم مختلف. يمكن لـ EESM تحقيق إضعاف المجال بشكل أعمق من PMSM دون قيود الحد الحالية, تمكين نطاق طاقة ثابت أفضل عالي السرعة.
• عزم الدوران صفر: مع عدم وجود مغناطيس دائم, يتم التخلص من عزم الدوران المسنن حسب التصميم. تعد هذه ميزة لعملية تثبيت السرعة عالية الكفاءة وضوضاء وضوضاء (NVH) منخفضة الضوضاء ولكنها تزيل مؤشر التشخيص الذاتي الذي يعتمد عليه مهندسو اختبار PMSM لتقييم صحة المغناطيس.

عناصر الاختبار الأساسية للتحقق من صحة EESM

1. المجال الحالي مقابل. رسم خرائط جهد الدائرة المفتوحة

مع دوران العضو الدوار بالسرعة المقدرة والجزء الثابت مفتوح الدائرة, يتم اجتياح الحقل الحالي من الصفر إلى القيمة القصوى المقدرة (عادة 5-25 أمبير تيار مستمر حسب حجم الماكينة). يتم تسجيل جهد الدائرة المفتوحة عند أطراف الجزء الثابت في كل خطوة حالية. هذا منحنى المغنطة (ربط تدفق الفجوة الهوائية مقابل. تيار المجال) يصف سلوك تشبع الدائرة المغناطيسية ويؤكد أن المثير يوفر تيارًا مناسبًا للمجال في جميع السرعات.

المقاييس الرئيسية: جهد الدائرة المفتوحة بالسرعة المقدرة والتيار الميداني المقدر (V), تيار مجال تشبع نقطة الركبة (أ), المثير الطلب الحالي في المجال المقنن (أ من العاكس).

2. الدوار لف العزل والمقاومة

إن ملف حقل الدوار هو موقع خطأ عزل عالي الخطورة: يدور, يعاني من إجهاد الطرد المركزي, يرى التمدد الحراري التفاضلي بين النحاس والحديد, ويتعرض للتيار المستمر المصحح بدلاً من التيار المتردد الجيبي. يتم قياس مقاومة لف الدوار في حالة البرد وفي الحالة الحرارية المستقرة (حساب معامل درجة الحرارة). يتم قياس مقاومة العزل بين أطراف لف المجال ونواة العضو الدوار عند 500 VDC, مع معيار القبول عادة 10 الحد الأدنى MΩ. يتم قياس محاثة الملف للتأكد من عدم وجود دورات قصيرة.

المقاييس الرئيسية: مقاومة العاصمة الباردة (أوه), المقاومة الساخنة في حالة حرارية ثابتة (أوه), مقاومة العزل (مΩ في 500 VDC), محاثة لف المجال (م ح).

3. إنتاج عزم الدوران مقابل. تيار المجال عند نقاط سرعة متعددة

في كل نقطة من نقاط ضبط السرعة الثلاث (30%, 70%, و 100% السرعة المقدرة), يتم الاحتفاظ بتيار الجزء الثابت عند القيمة المقدرة بينما يتم مسح تيار المجال منه 20% ل 120% من تصنيف. يتم تسجيل عزم الدوران الناتج عند كل نقطة تركيبة. يؤدي هذا إلى إنشاء سطح MTPA الأساسي — مستوى تيار المجال الذي ينتج أقصى عزم دوران لتيار الجزء الثابت المحدد — ويكشف عن أي عدم تناسق في سطح التحكم يشير إلى عدم توازن ملف الدوار أو محدودية المثير.

المقاييس الرئيسية: حقل MTPA الحالي بالسرعة المقدرة (أ), تم تطبيع عزم الدوران عند MTPA إلى عزم الدوران المقدر (%), تيار المجال الذي يشبع فيه عزم الدوران.

4. نطاق الضعف الميداني والأداء عالي السرعة

يتم تسريع المحرك من السرعة الأساسية المقدرة إلى سرعة الاختبار القصوى (عادة 1.5-2× السرعة الأساسية) عند تيار الجزء الثابت المقدر بينما يتم تقليل تيار المجال تدريجياً. يتم تسجيل عزم الدوران والقوة كدالة للسرعة في منطقة ضعف المجال. تعد نسبة سرعة الطاقة الثابتة — نسبة السرعة القصوى إلى السرعة الأساسية — من المواصفات الأساسية لمحركات الجر ويجب التحقق منها تجريبيًا مقابل هدف التصميم.

المقاييس الرئيسية: نسبة سرعة الطاقة الثابتة, عزم الدوران بأقصى سرعة, التيار الثابت مطلوب لإضعاف مجال السرعة القصوى (أ), المثير الخلفي EMF بأقصى سرعة (V).

5. أداء المثير بدون فرش والتحقق من صحة المعدل

يتم اختبار النظام الفرعي المثير — المولد الصغير الملفوف في الاتجاه المعاكس على العمود بالإضافة إلى المقوم الدوار — بشكل مستقل عن طريق توصيل حمل مقاوم معروف (محاكاة لف الميدان) إلى إخراج المعدل أثناء تجتاح تيار إدخال الجزء الثابت المثير وسرعة الدوار. يتم قياس جهد التيار المستمر والتموج. يحدد هذا الاختبار فشل الصمام الثنائي المعدل (يمكن اكتشافها مع زيادة التموج) وعدم تناسق ملف المثير قبل تجميع الماكينة بالكامل.

المقاييس الرئيسية: جهد خرج التيار المستمر عند تيار إدخال المثير المقدر (V), تموج التيار المتردد على الإخراج المصحح (بالسيارات), إخراج المعدل عند الحد الأدنى من سرعة التحريك (الخامس في 200 دورة في الدقيقة).

6. الإدارة الحرارية للملف الدوار

لا يوجد لملف الجزء المتحرك مسار تبريد مباشر، حيث يجب أن تنتقل الحرارة عبر حديد الجزء المتحرك إلى العمود وفجوة الهواء. يتم قياس درجة حرارة لف الدوار باستخدام ارتفاع المقاومة (طريقة ΔR لكل IEC 60034-1) لأن أجهزة الاستشعار المباشرة يصعب تركيبها على المكونات الدوارة. يقوم الاختبار بتشغيل المحرك عند الحمل المقدر لمدة الاختبار الحراري المحددة ويؤكد أن ارتفاع درجة حرارة ملف الدوار يظل ضمن حد فئة العزل (الفئة ف: 100 K ترتفع فوق 40 درجة مئوية المحيطة, فئة ح: 125 ارتفاع ك).

المقاييس الرئيسية: ترتفع درجة حرارة ملف الدوار عند الحالة الحرارية المستقرة (ك), ارتفاع درجة حرارة لف الجزء الثابت (ك), تحمل درجة الحرارة في حالة حرارية ثابتة (درجة مئوية).

دمج اختبار EESM في برنامج تطوير EV الخاص بك

لا يحل مؤهل EESM محل تجربة اختبار PMSM، بل يعمل على توسيعها. نفس الدينامومتر رباعي الأرباع, نفس متطلبات دقة محول عزم الدوران (0.1% FS أو أفضل), وتنطبق نفس الأجهزة الحرارية. ما التغييرات هي واجهة التحكم: يجب أن توفر منصة الاختبار مصدر تيار مستمر لمجال التيار المستمر وتتحكم فيه بدقة بشكل مستقل عن عاكس الجزء الثابت الرئيسي, متزامن مع موضع الدوار لرسم خرائط دقيقة لـ MTPA. تشخيص لف الدوار - مقاومة العزل, ارتفاع المقاومة, الحث - تتطلب قناة قياس منفصلة ذات جهد منخفض للتيار المستمر يمكنها الوصول بأمان إلى أطراف خرج المثير من خلال أداة تثبيت حلقة الانزلاق أو الاتصال بأطراف لف الدوار قبل التجميع.

إذا كان برنامج تطوير EV الخاص بك يتجه نحو محركات الجر EESM - سواء لتقليل العناصر الأرضية النادرة, تمديد نطاق إضعاف المجال, أو التسامح مع الخطأ الحراري - يجب تحديث مواصفات منصة الاختبار قبل وصول النموذج الأولي. اتصل بفريقنا الهندسي لمراجعة متطلبات التحقق من صحة EESM وتكوين حل الاختبار الصحيح.