2021年6月17-18日，由NE時代主辦，上海電驅動股份有限公司和華域汽車電動系統有限公司戰略合作，精達股份總冠名的“2021全球xEV電驅動系統技術暨產業大會”在上海嘉定圓滿召開。
以下為常州華旋黃燕演講實錄，主題為《高壓油冷驅動系統下的旋變解決方案》。
今天跟大家分享一下關於旋變的系統解決方案。主要分為四個方面：第一旋變的結構選型和系統佈置。第二油冷環境中的可靠性試驗，華旋的旋變在油冷電機中最早是2019年量產的，到現在已經跑了兩年多時間，效能非常穩定，所以在實驗中積累了一些經驗。第三是旋變在高壓系統中EMC的解決方案，當旋變在波形採集過程中出現畸變，這時候該怎麼解決。第四旋變的下線測試的解決方案。我們大部分客戶旋變入庫的時候不進行效能測試檢，下線的時候也不測。
旋變是一種精密的速度位置感測器，在驅動系統越來越整合化設計的趨勢下，更多的使用在高壓驅動平臺、油冷電機、三合一甚至多合一的結構中，相對前幾年直驅單電機的使用環境，旋變允許佈局位置空間更加緊湊，應用環境也更加惡劣。我們需要注意哪些新的問題？最常出現設計過程中結構佈局不合理、解析過程中的電磁干擾以及裝配過程中產生的裝配偏差，耐油環境中的材料壽命評估等等。今天我們一起來探討一下。
首先在結構佈置的時候，需要注意以下幾點：
(1) 電機和轉軸的配合：
轉軸材料選擇和殘磁量的控制，我們曾經碰到裝配旋變轉子的位置出現殘磁量過高在高轉速下出現畸變的情況，所以在前期開發過程中，需要進行評估，不同的旋變能夠對殘磁的抗干擾能力和軸的匹配。
不同的電機轉速下，轉子和軸配合過盈量的選擇。我們幫客戶做過模擬，發現在選擇我們一款標準品旋變的時候，高轉速下轉子和軸有產生間隙和脫離的風險。所以我們建議在前期選型過程中，一定要做一下模擬，因為旋變轉子的拓撲結構設計由我們完成，鉚點設計也是由我們設計的，但是配合的過盈量是由客戶要求的，這就需要我們和客戶共同完成風險評估和結構設計。
壓入工藝和工裝壓板與轉子鉚點的拉拔力匹配。旋變轉子和軸的壓入方式有很多方式，包括常見的間隙配合、過盈配合，匹配的熱套或者冷壓。但是怎麼樣壓入才能讓轉子變形量最小，軸的損傷最低呢？這就涉及到壓入工裝的選擇、壓入力的選擇、旋變鉚點數量的選擇等等，最終目的是讓旋變轉子不散片，變形量最小。這個也是需要我們旋變廠家和客戶共同探討的問題。我們也建議客戶在前期開發階段，做一個仿軸的試驗，不同的匹配尺寸和不同的旋變過盈量配合，在不同的壓入力系數匹配情況下，得到最優的引數。
接下來講一下轉子和鍵槽的選擇，有的客戶需要光孔，有的客戶需要帶鍵槽，到底怎麼樣才是適合的？我們的建議是如果需要帶鍵槽，儘量做對稱，這樣轉子模具可以做迴轉的方案，旋變精度也會更好，更穩定。但是要注意匹配鍵槽的公差和加工一致性，否則在高轉速情況下，會產生裝配偏差，造成零位漂移的情況。
（2）電機端蓋配合：
避免旋變定子和殼體過盈配合的安裝方式，避免安裝結構和壓板產生磁傳導。下線調零方案的選擇和定子結構匹配。定子結構設計、轉子結構設計都會跟工藝過程中採用怎樣的調零方式相關。常用調零方式有人工調零、離線測試法、線上自學習法，這裡不展開描述。從我們的角度建議，設計上讓定轉子機械定位相對位置儘可能統一，減少偏差，從而提高調零的效率和準確性。因為初始測量角度偏差也會對電機後面效率一致性產生影響。
（3）動力系統配合：
這裡要注意以下幾點：旋變在總成安裝尺寸鏈計算下極限尺寸誤差對電效能的影響，線束結構佈置，高低壓線束佈置產生的EMC、旋變線束遮蔽處理、不同溫度下旋變訊號變化和控制器系統的匹配和補償等等。
我們在總成設計過程中會產生的偏差有軸向偏差、徑向偏差、傾斜度等。這些偏差都會造成旋變電效能的變化。所以我們在前期開發過程中要注意在極限裝配情況下，旋變的電效能的適配性。可以透過模擬或者實測的形式進行摸底。可以看到圖片上我們模擬的資料，軸向偏差會讓旋變變比變小，徑向偏差會讓旋變變比變大。同時徑向偏差對旋變精度的影響比較大，那麼我們從結構需要考慮極限尺寸下旋變效能與控制器的匹配，就需要選擇合適的氣隙和精度。同時不同的溫度下旋變的電效能也會有變化，我們一般會給出建議函式變化，控制器可以用來做對應的溫度補償。
下面分享一下油冷電機當中的旋變可靠性試驗。
主要取決於整車工況需要的耐久條件，比如溫度迴圈、高溫儲存、油冷高溫迴圈等等。但是一般情況下，油冷實驗不是單純的油，需要加入一定比例的水。因為通常電機會產生少許的冷凝水，所以在每個不同實驗階段，需要保持水的比例一致。我們通常在試驗進行到一半的時候，會進行旋變的電學效能測試，與實驗前的電效能進行對比分析，看一下變化量有多少。另外還會進行漆包線拆解、膠水物性測試、塑膠件老化力學實驗等等。這裡尤其要注意的是不同的油品會產生沉澱物，沉澱物及油噴面會對旋變效能和耐久可靠產生影響，所以需要考慮不同的防護結構。畢竟產品需要使用10年甚至15年的時間，我們需要了解材料的極限壽命是多少？
我司對油冷電機的振動衝擊、機械掃頻等實驗，都是儘量模擬實際工況來進行的，做一個密封腔體，裝上客戶匹配的透氣閥，甚至有些工況帶著轉速進行。透過儘可能的模擬實際工況，來評估各種惡劣工況帶給產品的影響。這裡我們要關注一下線束佈置，不同的焊接方式、不同的總成佈置下，線束的折彎半徑帶來的風險有多少，建議提前進行模擬，從而選擇不同的卡扣固線方式。
下面分享一下旋變在高壓系統中的EMC解決方案。
EMC應該說是一個接近玄學的大課題，今天只就結構佈置來進行分享。前期開發過程中，我建議將旋變模型和系統總成進行模擬，首先確認系統干擾源會不會對旋變本體的精度產生影響。如果產生影響，判斷干擾屬於軸向干擾還是徑向干擾，從而選擇合適的結構進行規避。新能源初期，大家習慣用日本品牌，結構上能夠完全適配獨立開發平臺的型號是不多的。這就要求我們前期一定要做充分評估。如果平臺量綱足夠支撐，更多是建議大家進行單獨的旋變開發。圖中特斯拉使用的這個旋變結構就很特殊，我們分析他在最初匹配的時候，考慮到徑向的隔磁干擾問題。
另外就是實驗，大部分的EMC實驗都是在PV的時候進行的，這個時候如果發現問題再去更改結構，會涉及到端蓋、旋變轉子、旋變壓板、旋變本體、線束遮蔽接地等，能夠變動的空間是很小的。所以我們建議在前期開發過程中一定要提前將不同速度段下的旋變波形和激勵電源進線摸底採集，保證全速度段下正餘弦波形不會產生畸變。目前我司可以實現3萬轉轉速下的旋變波形採集，保證旋變在全速度段下的精度良好。最後再提一下線束鉸線，在不同的總成系統設計中，不同的交接密度和接地方式，帶來的抗干擾能力也是不同的。
最後分享一下旋變下線測試。
現在旋變精度和電效能基本是旋變廠家出廠來保證的。我們在一家日本客戶那邊做過一個實驗，同一批旋變，出廠做好效能測試後做好標識，一一對應進行電機總成裝配。他們下線後再進行精度測試，離散程度是不一樣的。這也充分說明了我剛剛最前面提到的旋變的裝配和系統結構匹配會對旋變效能造成的不同影響。所以我們建議國內廠家學習一下日本廠家的控制方式，進行旋變總成組裝以後的下線精度測試，避免極限裝配情況下的效能失效，另一方面可以有效控制裝配的一致性。
另外常常出錯的還有接線錯誤，我們梳理了一下六根線一共會出現16種報錯方式。很多客戶的聯結器是自己製作的，這時候就有產生出錯的可能。可以匹配一臺旋變接線檢查的儀器，避免裝機後電機反轉等情況。目前華旋也可以幫助客戶把聯結器等一起裝配好發貨，我司下線是可以進行這個接線檢測的。在混動系統下線測試的時候，還有一些客戶會選擇速度波動測試、旋變波形解碼測試方法等等。
常州華旋感測目前為上汽、通用、比亞迪、東風、理想汽車等眾多整車廠配套，也是採埃孚、聯合電子、匯川技術、日本電產等企業的合格供應商。公司在歐洲設有分部，可以直接為歐洲客戶提供面對面的技術服務。主旨為客戶提供旋變系統化的解決方案，包括系統結構匹配設計、工藝路線方案、下線測試方案等。希望在新能源汽車發展的道路上，能夠在關鍵核心零部件國產化上做一份貢獻，華旋，做中國最好的旋轉變壓器！
以上分享這些，謝謝！