旋轉變壓器的基本結構

旋轉變壓器是控制電動車(EV)動力源,即驅動電機的旋轉角度傳感器。通過對驅動電機的高效控制可降低電力的消耗。根據行駛情況控制電機,需要檢測電機的磁極位置并正確把握旋轉速度,作為這一用途的傳感器,旋轉變壓器的表現非常出色。

EV/HEV電機用旋轉變壓器(旋轉角度傳感器)
  • 1 轉子隨電機旋轉
  • 2 利用旋轉的轉子與固定的定子的電抗
    變化所產生的電信號來檢測角度
  • 3 向電機傳輸電信號控制轉速

跨越半個世紀的
旋轉變壓器開發歷史

美蓓亞三美經營旋轉變壓器的歷史悠久,長達半個世紀。早先從開發航空儀表用同步電機起步,通過為工業電機、汽車電動助力轉向電機等不同用途開發產品,積累了旋轉變壓器相關的技術經驗。以開發2003年上市的豐田零皇冠用扭矩傳感器為開端,自從涉足汽車行業以來,長期向豐田、雷諾日產、現代等主要汽車制造商和知名電機制造商供應零件。

  • 1965
    同步
  • 1980
    無刷電機用旋轉變壓器
  • 2003
    無刷雙旋轉變壓器
  • 2008
    VR型旋轉變壓器
“日產聆風”(圖像:日產汽車公司提供)

2012年為新一代環保汽車日產聆風開發了VR型旋轉變壓器。集結約半個世紀的技術經驗,成功構建起了供應高可靠性(耐熱性、耐油性等)、高品質產品的穩定制造體制。美蓓亞三美所獨有的多項技術在其中發揮著作用。

在旋轉設備和機械加工中

培育的技術的有機結合

旋轉變壓器是對作為EV動力源的行駛用電機進行控制的旋轉角度傳感器能通過高效控制電機來降低功耗。根據行駛情況控制電機,需要檢測電機的磁極位置并正確把握旋轉速度,作為這一用途的傳感器,旋轉變壓器的表現非常出色。

應用于電動汽車日產聆風,控制其動力核心電機的轉速

影響位置檢測精度的繞組技術

定子中配置的繞組會嚴重影響旋轉變壓器的精度。要想維持穩定的特性,需要通過利用旋轉的轉子與固定的定子的電抗變化所產生的電信號來檢測角度,使繞組保持一致。為了使新設計的VR型旋轉變壓器實現更高的精度,美蓓亞三美在設計時對繞組平衡進行了精密調整。而且,為了提高旋轉變壓器的性能并實現量產化,纏繞銅絲需要做到均勻、快速。這依靠的是美蓓亞三美制造電機的技術經驗,通過將電機制造工序中獲得的繞組技術知識應用于旋轉變壓器,成功提高了纏繞銅絲的速度。而且,通過自主開發按照銅絲直徑穿入銅絲的線嘴,還可以防止纏繞的銅絲松開,制造出高精度、穩定的繞組。

影響位置檢測精度的繞組技術

定子中配置的繞組會嚴重影響旋轉變壓器的精度。要想維持穩定的特性,需要通過利用旋轉的轉子與固定的定子的電抗變化所產生的電信號來檢測角度,使繞組保持一致。為了使新設計的VR型旋轉變壓器實現更高的精度,美蓓亞三美在設計時對繞組平衡進行了精密調整。而且,為了提高旋轉變壓器的性能并實現量產化,纏繞銅絲需要做到均勻、快速。這依靠的是美蓓亞三美制造電機的技術經驗,通過將電機制造工序中獲得的繞組技術知識應用于旋轉變壓器,成功提高了纏繞銅絲的速度。而且,通過自主開發按照銅絲直徑穿入銅絲的線嘴,還可以防止纏繞的銅絲松開,制造出高精度、穩定的繞組。

美蓓亞三美以將旋轉變壓器角度精度控制在
規格值的約1/2范圍內為目標控制生產線規格容許的精度范圍
美蓓亞三美的繞組技術的精度

實現了高耐久性的焊接技術

與電機直接相連的旋轉變壓器除了具備高精度,還需要具備優良的耐久性。在開發VR型旋轉變壓器的過程中,美蓓亞三美將著眼點放在了銅絲與端子的接合部分,為提高耐久性而摒棄通常的釬焊,采用了TIG焊(鎢極惰性氣體保護焊)。通過使繞線端子的頂部熔化,形成圓球,用熔化的圓球來包裹線材,可以實現強力接合。而且還具備容易進行品質管理的優點,通過目視觀察圓球,焊接狀態一目了然。一旦圓球歪倒或是破損,可以立即發現問題。進行這種焊接需要同時剝離銅絲的涂層,對技術要求頗高。通過利用美蓓亞三美的支柱制造技術之一——設備條件設定技術,實現高難度的TIG焊接、保持優良的耐久性和品質成為了可能。

以產品評價維持高品質

另外,通過在制造工序的檢查環節使用內部配備的ATF油測試機,徹底排查在變速箱內的油環境下導致旋轉變壓器壽命縮短、性能下降的風險,從開發到生產的全過程都實現了高水平的品質管理。

ATF油測試機

以自制零件實現穩定供應

本產品使用的部件大多為美蓓亞三美自制,零件的生產也使用了在電機制造中培育的樹脂成型技術和在機械加工中培育的精密沖壓加工技術。


即便是以往難以通過沖壓加工制作的零件,通過使用美蓓亞三美的精密沖壓技術,也可以高效制造。除了通過自制實現高效制造外,在主要生產基地泰國邦芭茵工廠,還建成了VR型旋轉變壓器專用生產線,建立起了能夠提高品質、應對需求激增驟減的量產體制。基于全球協作的穩定供應體制也是美蓓亞三美的優勢之一。

泰國 邦芭茵工廠
泰國 邦芭茵工廠的VR型旋轉變壓器專用生產線
采訪

構造簡單
但又高深莫測的旋轉變壓器

精密電機事業部

旋轉變壓器的基本結構簡單,由定子(輸入線圈、輸出線圈)和轉子構成,因此,各零件的品質和銅絲的繞線方法會大幅左右其性能,其中的學問很深。作為旋轉變壓器的基礎,在過去,同步電機基本只應用于航空行業和機械工業等特殊用途。然而近年來,旋轉變壓器在貼近生活的汽車之中,也起到了至關重要的作用。按照一般說法,開發航空用同步電機的源頭是歐美,但率先投產汽車用旋轉變壓器的是日本,美蓓亞三美對超精密的精益求精,為制造要求高精度的傳感器創造了條件。今后,以EV用VR型旋轉變壓器為首,從小尺寸到滿足客戶需求的大尺寸,我們都會推出相應產品,為推動世界的汽車發展提供支持。

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