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采用单独励磁同步电机的电动汽车电机设计方案

星星科技指导员 来源:安森美半导体 作者:John Grabowski 2022-05-09 15:40 次阅读

永磁体是大量家用和工业设备的重要组件。它们在可再生能源领域尤其重要,包括电动汽车电动机。目前,这些磁铁基于稀土元素钕和镝,在用于电动汽车电机设计中越来越贵。欧盟已开始致力于消除或大大减少对永磁体中重稀土的需求。他们正在研究一些新的微结构工程策略,这将大大改善纯轻稀土元素磁体的性能。

目前,用于电动汽车的高功率密度电机主要依靠稀土基永磁电机。随着成本的不断提高,稀土磁性材料的限制和稀缺,行业开始从一个新的方向应对这一问题。在出现廉价的工程磁性材料之前,替代的机器类型可提供合适的方案。无论是感应电机还是单独缠绕式转子电机,都在成为具吸引力的替代方案用于电动汽车电机。

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图1. 感应电机

感应电机(IM)是一种无磁选择,长期以来一直受到一些电动汽车制造商的青睐,作为永磁电机的替代品。它具有可靠性高、故障模式好、效率高等优点。典型的电动汽车感应电机非常简单,由一个绕线三相定子和一个鼠笼式转子组成,如图1所示。其工作模式相当简单,当定子绕组以三相电压供电时,会产生电流,从而产生磁场。定子旋转磁场将电压引入鼠笼式转子。转子的感应电压引起电流和转矩。定子的旋转场与转子的旋转场相互作用。这样会产生扭矩,从而使电机轴旋转。IM性能已被优化用于特斯拉电动车,采用专有的转子设计,用铜制造。

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图2. 单独励磁同步驱动

出现了另一种电动汽车电机设计方案,即单独励磁同步电机(SESM)。其原理图如图2所示。这新的电动汽车电机技术,已普遍用于工业系统多年,是PM和IM的一种替代方案。这电机由绕线三相定子和绕线单相转子组成。转子是通过使用一对滑动环供电,由于可靠性问题这滑动环是不合需要的。但在这种结构下,转子磁链可以直接控制,在控制能力带来很大的优势。永磁电机是为满足低速、高转矩要求而设计的大磁通电机。这大的磁通在高速时不合需要,必须通过使用磁场减弱来减少。这是一种方法,其中定子创建一个计数器场,以减少由磁铁产生的磁场,以支持高速运行。由于SESM能完全控制转子电流,因此转子磁链可以根据高速运行时的要求降低磁通水平。顺便说一句,这是一般的电动汽车花费大部分时间的操作点。

这些替代的电机设计进一步表明,电动/混动汽车(xEV)行业仍在基础水平不断发展,创新还将为半导体行业创造许多未来的设计机遇。我们正在开发一些激励模块方案,用于控制SESM场线圈电流。

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    AEDR-8320系列是采用反射技术进行运动控制的最小光学编码器之一。编码器将发射器和检测器组合在一个表面贴装无引线封装中。当与编码轮或线性编码条一起使用时,编码器将旋转或线性运动转换为模拟输出。 AEDR-8320系列提供运动传感,适用于大批量应用,体积小,表面贴装包装使其成为打印机,复印机,读卡器和许多消费产品的理想选择,特别是在空间和重量受到设计约束的情况下。 另外,AEDR-8320提供模拟输出,可插补以实现更高特性 反光技术 表面贴装小外形无引线封装 双通道用于方向感应的模拟输出  单5.0V电源 -40º C至85º C绝对工作温度 分辨率:7.09线/ mm 应用程序 电机 外置编码器 XY表 Pick&放置机器 安全摄像机 打印机 复印机 CD / DVD刻录机 读卡器...
    发表于 07-04 12:17 204次 阅读
    AEDR-8320-1Q2 反射模拟编码器

    HEDR-5420-ES214 中型外壳编码器

    HEDR-542X系列是高性能,低成本的双通道光学增量型编码器。这些编码器强调高可靠性,高分辨率和易于组装。 HEDR-542X内置编码器采用反射技术来感应旋转位置。该传感器由LED光源和光电探测器IC组成,采用单个SO-8表面贴装封装。 HEDR-542X编码器的输出是两个正交的方波。这些编码器可以快速,轻松地安装到电机上。 功能 双通道正交输出 快速简便的装配 成本效益 小型电机系统的理想选择 -10°C至85°C工作温度 可提供直角连接器 可提供固定螺钉配置或压配合/粘合剂安装配置的集线器 可提供外部安装耳机...
    发表于 07-04 12:16 210次 阅读
    HEDR-5420-ES214 中型外壳编码器

    AEDR-8502-102 反射式光学编码器

    AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。   功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3渠道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20° C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数门控,门控  360º e  AEDR-8502-102的订购数量为100件。   应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机...
    发表于 07-04 12:16 228次 阅读
    AEDR-8502-102 反射式光学编码器

    AEDR-8500-102 3通道反射增量光学编码器

    AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。兼容TTL,AEDR-850X的输出 3通道光学 编码器可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。   功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和用于方向数字输出的第三通道。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20° C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控90º e,微型编码器 AEDR-8500-102的订购数量为100个。 应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫...
    发表于 07-04 12:16 278次 阅读
    AEDR-8500-102 3通道反射增量光学编码器

    AEDR-8501-102 3通道反射增量光学编码器

    AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。   功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20° C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控180º e AEDR-8501-102的订购数量为100件。   应用程序 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪...
    发表于 07-04 12:16 142次 阅读
    AEDR-8501-102 3通道反射增量光学编码器

    AEDR-8500-100 3通道反射增量光学编码器

    AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,带有数字输出,采用反射技术进行运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。   功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3渠道;用于方向感应的双通道正交数字输出和用于方向数字输出的第三通道。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20° C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控90º e AEDR-8500-100的订购数量为1,000件。 应用 闭环步进器电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫...
    发表于 07-04 12:16 405次 阅读
    AEDR-8500-100 3通道反射增量光学编码器

    AEDR-8502-100 3通道反射增量光学编码器

    AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器具有出色的设计灵活性,可轻松集成到现有系统中。 功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20° C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数门控,门控  360º e  AEDR-8502-100的订购数量为1,000件。 应用 闭环步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪 投...
    发表于 07-04 12:15 354次 阅读
    AEDR-8502-100 3通道反射增量光学编码器

    AEDR-8320-1Q0 反射模拟编码器

    AEDR-8320系列是采用反射技术进行运动控制的最小光学编码器之一。编码器将发射器和检测器组合在一个表面贴装无引线封装中。当与编码轮或线性编码条一起使用时,编码器将旋转或线性运动转换为模拟输出。 AEDR-8320系列提供运动传感,是大批量应用的理想选择。它的小尺寸和表面贴装封装使其成为打印机,复印机,读卡器和许多消费产品的理想选择,特别是在空间和重量受设计限制的情况下。 另外,AEDR-8320提供模拟输出,可以进行插值以获得更高的分辨率,从而满足不同应用的不同分辨率需求。特性 反光技术 表面贴装小外形无引线封装 用于方向感测的双通道模拟输出  单5.0V电源 -40º C至85º C绝对工作温度 分辨率:7.09行/ mm(180行/英寸) 应用程序 电机 已安装的编码器 XY表 Pick&放置机器 安全摄像机 打印机 复印机 CD / DVD刻录机 读卡器...
    发表于 07-04 12:15 252次 阅读
    AEDR-8320-1Q0 反射模拟编码器

    HEDR-5900-00001 HEDR-54xx系列定心工具

    HEDR-54xx系列编码器的定心工具。它将底板与电机轴对齐。 应用 背光按钮/开关
    发表于 07-04 11:33 179次 阅读
    HEDR-5900-00001 HEDR-54xx系列定心工具

    AEAT-84AD-LBSF0 高温多圈绝对编码器模块,14位

    AEAT-84AD提供光电机械单元的所有功能,以便通过单圈绝对值编码器实现绝对多圈编码器,组合容量最高可达30扩展温度下的位。 该单元由一个IR-LED电路板,一个光电晶体管(PT)电路板和布置在PCB之间的6或7个齿轮组成。 功能 16384(14bits)转数版 光学,绝对多圈装配,最大值。直径55毫米,典型高度12.2毫米。 工作温度-40C至125C 机械联轴器采用14齿齿轮小齿轮,模块为0.3 运行速度高达12,000 rpm 用于电源和信号的2x4极引脚条 应用 机器人 li> 机床 半导体机械 汽车(用于装配和焊接的车身设备机器人电池)...
    发表于 07-04 11:19 231次 阅读
    AEAT-84AD-LBSF0 高温多圈绝对编码器模块,14位

    AEAT-84AD-LBSC0 高温多圈绝对编码器模块,12位

    Broadcom的AEAT-84AD通过提供多圈功能增强了AEAS-7000单圈模块的功能,并且无需对齐(通过其即插即用功能)。值得注意的是,它能够在高达125℃的温度下运行,使应用程序在更恶劣的操作环境中使用。 Broadcom的AEAT-84AD是一个附加模块,可为AEAS-7000增加电机轴转数计数能力,AEAS-7000是业界最小的高端产品。速度,即插即用的绝对编码器。 AEAS-7000绝对编码器和AEAT-84AD轴转数计数模块的组合采用模块化方法,与其他方法相比,可将组装步骤数减少到4个这需要多达8个步骤。编码器组合还可将所需组件数量从大约120个减少到4个,从而降低了库存,制造和采购成本。因此,客户的供应链正在简化!此外,它还通过业界首创的即插即用功能消除了对多个校准调整的需求,从而缩短了制造商的设计周期。 绝对编码器用于需要有关组件位置信息的机器之前发生任何动作。 AEAS-7000 / AEAT-84AD的位置分辨率范围为12位至16位,结合12位或14位旋转计数分辨率。 功能 4096(12bits)转数版 光学,绝对多圈装配,最大值直径55 mm,典型高度12.2 mm。 工作温度-40C至125C 通过14齿齿轮小齿轮机械联轴器,模块为0.3 工作速度高达12...
    发表于 07-04 11:14 289次 阅读
    AEAT-84AD-LBSC0 高温多圈绝对编码器模块,12位

    BCM81724 400GbE倒档变速箱

    Broadcom® BCM81724是单芯片8倍; 56  Gb / s到16× 25 Gb / s NRZ倒档变速箱,8次; 56 Gb / s PAM-4直通模式PHY。它支持PAM-4和NRZ数据格式。它支持Retimer,Forward和Reverse Gearbox模式。它还支持1G,10G,25G,40G,50G,100G,200G和400G线卡应用。 片上时钟合成由低成本的156.25 MHz参考时钟执行高频,低抖动锁相环(PLL)。 BCM81724采用先进的低功耗16纳米CMOS技术制造,可提供19毫米和更短的时间; 19毫米,0.8毫米间距,484球BGA,符合RoHS标准的封装。 特性 主机端接口:30 dB 线路侧接口: 30  dB 芯片到模块(C2M)兼容 正向和反向变速箱模式和重定时器模式 支持前向纠错(FEC) 支持400G-CR8模式 线路侧接收器集成交流耦合电容 PAM-4和NRZ的多标准和线速支持 连续自适应均衡器 线路和系统侧环回 PRBS发电机/错误检查器 线路侧每个通道的眼睛监控,通过MDIO访问 单个低成本REFCLK输入 恢复时钟输出 支持SGMII传递 与Broadcom ASIC和商用交换机芯片互操作 低功耗16纳米CMOS设计 19 毫米与时间; 19毫米BGA,0.8毫米球...
    发表于 07-04 10:24 2265次 阅读
    BCM81724 400GbE倒档变速箱

    HEDS-5645#H12 快速装配二和三通道光学编码器

    HEDS-5500/5540,HEDS-5600/5640和HEDM-5500/5600是高性能,低成本,双通道和三通道光学增量编码器。这些编码器强调高可靠性,高分辨率和易于组装。 每个编码器都包含一个带透镜的LED​​光源,一个带探测器和输出电路的集成电路,以及一个在发射器和探测器IC之间旋转的码盘。 HEDS-5500/5600和HEDM-5500/5600的输出是两个正交的方波。除了两个通道正交之外,HEDS-5540和5640还具有第三通道索引输出。该指数输出为90度电高度,真正的指数脉冲,在码盘每旋转一圈时产生一次。 HEDS系列采用金属码轮,而HEDM系列采用胶片码盘,可实现分辨率到1024 CPR。 HEDM系列没有第三个通道索引。 这些编码器可以快速,轻松地安装到电机上。对于直径较大的电机,HEDM-5600和HEDS-5600/5640具有外部安装耳。 正交信号和索引脉冲通过位于0.1英寸中心的五个0.025英寸方形引脚进行访问。 / p> 目前可提供每转96到1024个计数的标准分辨率。有关其他分辨率,请咨询当地的Agilent Technologies销售代表。 功能 带有可选索引脉冲的双通道正交输出快速简便的装配无需信号调整外部安装耳可用低成本分辨率每转最多1024个计数小尺寸 -40°...
    发表于 07-04 09:59 290次 阅读
    HEDS-5645#H12 快速装配二和三通道光学编码器

    AEDR-8501-100 3通道反射增量光学编码器

    AEDR-850x编码器是世界上最小的 3通道光学编码器,其数字输出采用反射技术用于运动控制。编码器设计工作在-20°以上; C至85度C温度范围因此适用于商业和工业终端应用。 这个 3通道光学编码器在单个封装中装有LED光源和光电检测电路。 3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(H)的小尺寸使其可用于存在尺寸和空间限制的各种微型商业应用中。 AEDR-850x系列编码器提供双通道正交数字输出和第三通道索引数字输出。由于TTL兼容,AEDR-850X 3通道光学编码器的输出可以直接与大多数信号处理电路连接。因此,编码器提供了极大的设计灵活性,并且易于集成到现有系统中。  功能 功能 世界上最小的3通道反射技术编码器。 表面贴装无引脚封装3.95 mm(长)x 3.4 mm(宽)x 0.9562 mm(高) 3通道;用于方向感应的双通道正交数字输出和第三通道,索引数字输出。 内置插补器,通过外部引脚分配可选1x,2x和4x因子 兼容TTL 单5V电源 -20° C至85度C绝对工作温度 编码分辨率:294至304(线/英寸) 指数选通,门控180º e AEDR-8501-100的订购数量为1,000件。 应用 关闭Loop步进电机 微型电机 打印机 复印机 读卡器 扫描仪 ...
    发表于 07-04 09:39 571次 阅读
    AEDR-8501-100 3通道反射增量光学编码器