KLJUČNI ELEMENT ELEKTROMOTORJA oz. GENERATORJA

28.01.2020

V ponudbi avtomobilskih proizvajalcev je vse več električnih in hibridnih avtomobilov, kar s seboj prinaša določene nove izzive, s katerimi se soočajo dobavitelji avtomobilske industrije.

Med najpomembnejšimi dobavitelji na področju električnih in hibridnih pogonov je tudi nemško podjetje Febi, ki poleg izčrpnega nabora drugih avtomobilskih komponent razvija in proizvaja tudi motorje za električne in hibridne avtomobile.

Elektromotorji in hkrati generatorji

V večino današnjih električnih in hibridnih avtomobilov so vgrajeni trifazni sinhroni elektromotorji s permanentnimi magneti, ki se uporabljajo za pogon avtomobilov, nastopajo pa tudi v vlogi generatorjev za rekuperacijo kinetične energije med upočasnjevanjem ali zaviranjem avtomobila.

Nadzor nad elektromotorjem opravlja inverterski sklop, v katerem je šest tranzistorjev za nadzor moči, ki v navitju statorja ustvarijo rotacijsko magnetno polje. S prilagajanjem frekvence treh faz lahko elektronika nadzoruje rotacijsko hitrost magnetnega polja, s tem pa tudi hitrost rotorja v motorju in posledično avtomobila samega.

S spreminjanjem razpona med fazami je mogoče nadzorovati navor, ki deluje na rotor, a da bi dosegli gladke pospeške in pojemke ter nadzorovan razvoj navora, potrebujemo predvsem zelo precizen nadzor nad fazami.

Nadzor hitrosti vrtenja

Tako kot na običajnih motorjih, kjer je ključnega pomena tipalo hitrosti vrtenja na ročični gredi, je tudi za nadzorno elektroniko elektromotorja/generatorja ključno tipalo hitrosti vrtenja in položaja rotorja. Na elektromotorjih to vlogo največkrat opravljajo senzorji vrtljajev resolver (uporovni merilnik zasukov). Samo tipalo te vrste sestavljajo tri tuljave, primarna in dve sekundarni.

Primarno tuljavo kontrolna enota napaja s signalom izmeničnega toka s stalno amplitudo in stalno frekvenco. Sekundarni tuljavi delujeta v vlogi transformatorjev, na katera deluje signal z enako amplitudo, a različno frekvenco. Ko se začne rotor motorja vrteti, nanj pritrjeni oddajni obroč spreminja signal, ki ga sprejema sekundarna tuljava, in nadzorna enota na osnovi spremembe v oddani in sprejeti frekvenci izmeri vrtilno hitrost rotorja.

Ker se lahko rotor elektromotorja/generatorja vrti v obeh smereh, sta potrebni dve sprejemni tuljavi, saj potrebujemo dva signala za izračunanje ne le hitrosti, ampak tudi smeri vrtenja rotorja.

Natančnost za brezhibno in učinkovito delovanje

Sprememba amplitude signala na sekundarnih tuljavah po drugi strani nadzorni enoti omogoči, da določi natančen položaj rotorja glede na navitje statorja, natančen in prefinjen pa je tudi nadzor nad magnetnim poljem statorja. A nadzorna enota ne izkorišča le zaznavanja sprememb frekvence in amplitude, ampak generira tudi simulacijo širine sinusoidnega pulza (sine PWM) z ekstremno nizko časovno bazo, ki zagotovi brezhibno delovanje rotorja in maksimalno učinkovitost elektromotorja/generatorja.