EESM 테스트 벤치: 로터 권선, 현장 자극, 전기적으로 여자된 동기 모터에 대한 검증

EESM이 EV 파워트레인 대화로 다시 돌아오는 이유

영구 자석 모터는 10년 넘게 전기 자동차 견인력을 지배해 왔습니다., 그러나 전기적으로 여기되는 동기 모터는 상당한 재기를 준비하고 있습니다.. 르노 메간 E-테크는 권선형 로터와 브러시리스 익사이터를 갖춘 EESM을 사용한다.. Mercedes-Benz는 eSprinter 상용 플랫폼에 EESM을 지정했습니다.. 이유는 간단하다: 희토류 자석 없음, 제어 가능한 필드, 고온 또는 결함 조건에서 본질적으로 안전한 자기소거 동작. 자동차 OEM이 네오디뮴 및 디스프로슘 공급망에 대한 의존도를 줄이려고 노력함에 따라, EESM 자격 취득이 가속화되고 있습니다.

EESM 테스트는 PMSM 테스트와 동일하지 않습니다.. 권선형 로터는 자체 절연 등급을 갖춘 두 번째 전기 회로(계자 권선)를 추가합니다., 열 한계, 및 오류 모드. 브러시리스 자극기 (로터 샤프트에 일체형 소형 발전기) PMSM 인증 절차가 단순히 무시하는 기계적 복잡성 추가. 검증 엔지니어에게는 현장 전류 제어를 명시적으로 다루는 테스트 프로토콜이 필요합니다., 로터 권선 절연, 익사이터 성능, 필드 여기 수준과 토크 출력 간의 상호 작용 - 표준 AC 유도 모터 또는 PMSM 테스트 계획에는 아무 것도 나타나지 않습니다..

EESM이 PMSM 및 유도 전동기와 전기적으로 다른 점

• 로터의 계자 권선: PMSM과 달리 (로터의 영구 자석) 또는 유도 전동기 (단락 다람쥐 케이지 로터), EESM에는 로터 코어 주위에 DC 전원 코일이 감겨 있습니다.. 계자 전류 레벨은 에어 갭 플럭스를 직접 제어하므로 토크-속도 곡선이 실시간으로 제어됩니다..
• 무브러시 자극기: 대부분의 자동차 EESM은 브러시리스 여기 시스템을 사용합니다.: 로터 샤프트의 소형 AC 발전기 (주 기계와 비교하여 고정자/회전자 극성이 역전됨) 로터와 함께 회전하는 온보드 정류기를 통해 계자 권선에 DC를 제공합니다.. 이를 위해서는 브러시와 슬립 링이 필요하지 않지만 가진기를 하위 시스템으로 검증해야 합니다..
• 암페어당 최대 토크 (MTPA) 필드 약화와 함께: PMSM에서는, MTPA 및 약화계자는 순수한 d-q 전류 각도 최적화입니다.. EESM에서는, 계자 약화는 계자 전류를 줄임으로써 달성됩니다 - 다른 제어 축. EESM은 전류 제한 제약 없이 PMSM보다 더 깊은 자기장 약화를 달성할 수 있습니다., 더 나은 고속 정전력 범위 지원.
• 제로 코깅 토크: 영구 자석 없음, 코깅 토크는 설계상 제거되었습니다.. 이는 고효율 순항 작동 및 저소음 NVH에 이점이 있지만 PMSM 테스트 엔지니어가 자석 상태 평가를 위해 의존하는 자가 진단 지표를 제거합니다..

EESM 검증을 위한 핵심 테스트 항목

1. 필드 전류 대. 개방 회로 전압 매핑

회전자가 정격 속도로 회전하고 고정자가 개방된 상태에서, 계자 전류는 0에서 최대 정격 값까지 스윕됩니다. (일반적으로 기계 크기에 따라 5~25A DC). 고정자 단자의 개방 회로 전압은 각 전류 단계에서 기록됩니다.. 이 자화 곡선 (공극 자속 결합 대. 계자 전류) 자기 회로의 포화 동작을 특성화하고 여자기가 모든 속도에서 적절한 자기장 전류를 전달하는지 확인합니다..

주요 지표: 정격 속도 및 정격 계자 전류에서의 개방 회로 전압 (다섯), 무릎점 포화 전계 전류 (에이), 정격 필드에서의 여자 전류 수요 (인버터의 A).

2. 로터 권선 절연 및 저항

회 전자 계자 권선은 위험도가 높은 절연 결함 위치입니다.: 그것은 회전한다, 원심력을 경험한다, 구리와 철 사이의 열팽창 차이를 봅니다., 정현파 AC보다는 정류된 DC에 노출됩니다.. 로터 권선 저항은 저온 및 열 정상 상태에서 측정됩니다. (온도 계수 계산). 절연 저항은 계자 권선 단자와 회전자 코어 사이에서 측정됩니다. 500 VDC, 일반적으로 허용 기준이 있는 경우 10 MΩ 최소. 권선 인덕턴스를 측정하여 단락된 권선이 없음을 확인합니다..

주요 지표: 차가운 DC 저항 (오), 열 정상 상태에서의 고온 저항 (오), 절연 저항 (MΩ 500 VDC), 계자 권선 인덕턴스 (MH).

3. 토크 생산 대. 여러 속도 지점에서의 계자 전류

세 가지 속도 설정점 각각에서 (30%, 70%, 그리고 100% 정격 속도), 계자 전류가 스윕되는 동안 고정자 전류는 정격 값으로 유지됩니다. 20% 에게 120% 등급의. 출력 토크는 각 결합 지점에서 기록됩니다.. 이는 주어진 고정자 전류에 대해 최대 토크를 생성하는 계자 전류 수준인 기본 MTPA 표면을 생성하고 회전자 권선 불균형 또는 여자기 제한을 나타내는 제어 표면의 비대칭성을 나타냅니다..

주요 지표: 정격 속도에서의 MTPA 계자 전류 (에이), 정격 토크로 표준화된 MTPA의 토크 (%), 토크가 포화되는 계자 전류.

4. 약화계자 범위 및 고속 성능

모터는 정격 기본 속도에서 최대 테스트 속도까지 가속됩니다. (일반적으로 1.5–2× 기본 속도) 정격 고정자 전류에서 계자 전류가 점진적으로 감소하는 동안. 토크와 전력은 약계자 영역에서 속도의 함수로 기록됩니다.. 정전력 속도 비율(최대 속도 대 기본 속도의 비율)은 견인 모터의 핵심 사양이며 설계 목표에 대해 실험적으로 검증되어야 합니다..

주요 지표: 정전력 속도 비율, 최대 속도에서의 토크, 최대 속도 계자 약화에 필요한 고정자 전류 (에이), 최대 속도의 역기전력 여자기 (다섯).

5. 브러시리스 여진기 성능 및 정류기 검증

여자기 하위 시스템(샤프트에 역방향으로 감겨 있는 소형 발전기와 회전 정류기)은 알려진 저항 부하를 연결하여 독립적으로 테스트됩니다. (계자 권선 시뮬레이션) 여자기 고정자 입력 전류 및 회전자 속도를 스위핑하는 동안 정류기 출력에. 출력 DC 전압 및 리플이 측정됩니다.. 이 테스트는 정류기 다이오드 오류를 식별합니다. (리플 증가로 감지 가능) 전체 기계 조립 전 여자기 권선 비대칭.

주요 지표: 정격 여자기 입력 전류에서의 DC 출력 전압 (다섯), 정류된 출력의 AC 리플 (mV), 최소 크랭킹 속도에서 정류기 출력 (V 에 200 rpm).

6. 로터 계자 권선의 열 관리

로터 권선에는 직접적인 냉각 경로가 없습니다. 열은 로터 철을 통해 샤프트와 공극으로 전도되어야 합니다.. 회전자 권선 온도는 저항 상승을 이용해 측정됩니다. (IEC에 따른 ΔR 방법 60034-1) 직접 센서는 회전하는 부품에 장착하기 어렵기 때문입니다.. 이 테스트는 정의된 열 테스트 기간 동안 정격 부하에서 모터를 작동하고 회전자 권선 온도 상승이 절연 등급 제한 내에 유지되는지 확인합니다. (F급: 100 주변 온도 40°C 이상에서 K 상승, 클래스 H: 125 K상승).

주요 지표: 열 정상 상태에서 회전자 권선 온도 상승 (케이), 고정자 권선 온도 상승 (케이), 열 정상 상태에서의 베어링 온도 (℃).

EESM 테스트를 EV 개발 프로그램에 통합

EESM 자격은 PMSM 테스트 경험을 대체하지 않고 확장합니다.. 동일한 4사분면 동력계, 동일한 토크 변환기 정확도 요구 사항 (0.1% FS 이상), 동일한 열 계측이 적용됩니다.. 제어 인터페이스는 어떻게 변경됩니까?: 테스트 벤치는 주 고정자 인버터와 별개로 DC 계자 전류 소스를 공급하고 정밀하게 제어해야 합니다., 정확한 MTPA 매핑을 위해 로터 위치에 동기화. 회전자 권선 진단 - 절연 저항, 저항 상승, 인덕턴스 - 조립 전 슬립 링 고정 장치 또는 회전자 권선 단자에 대한 연결을 통해 여자기 출력 단자에 안전하게 액세스할 수 있는 별도의 저전압 DC 측정 채널이 필요합니다..

귀하의 EV 개발 프로그램이 희토류 감소를 위한 것인지 여부에 관계없이 EESM 견인 모터 쪽으로 이동하는 경우, 약화계자 범위 확장, 또는 열 결함 허용 - 첫 번째 프로토타입이 도착하기 전에 테스트 벤치 사양을 업데이트해야 합니다.. 엔지니어링 팀에 문의하세요 EESM 검증 요구 사항을 검토하고 올바른 테스트 솔루션을 구성하려면.