旋转变压器的基本结构

旋转变压器是控制电动车(EV)动力源,即驱动电机的旋转角度传感器。通过对驱动电机的高效控制可降低电力的消耗。根据行驶情况控制电机,需要检测电机的磁极位置并正确把握旋转速度,作为这一用途的传感器,旋转变压器的表现非常出色。

EV/HEV电机用旋转变压器(旋转角度传感器)
  • 1 转子随电机旋转
  • 2 利用旋转的转子与固定的定子的电抗
    变化所产生的电信号来检测角度
  • 3 向电机传输电信号控制转速

跨越半个世纪的
旋转变压器开发历史

美蓓亚三美经营旋转变压器的历史悠久,长达半个世纪。早先从开发航空仪表用同步电机起步,通过为工业电机、汽车电动助力转向电机等不同用途开发产品,积累了旋转变压器相关的技术经验。以开发2003年上市的丰田零皇冠用扭矩传感器为开端,自从涉足汽车行业以来,长期向丰田、雷诺日产、现代等主要汽车制造商和知名电机制造商供应零件。

  • 1965
    同步
  • 1980
    无刷电机用旋转变压器
  • 2003
    无刷双旋转变压器
  • 2008
    VR型旋转变压器
“日产聆风”(图像:日产汽车公司提供)

2012年为新一代环保汽车日产聆风开发了VR型旋转变压器。集结约半个世纪的技术经验,成功构建起了供应高可靠性(耐热性、耐油性等)、高品质产品的稳定制造体制。美蓓亚三美所独有的多项技术在其中发挥着作用。

在旋转设备和机械加工中

培育的技术的有机结合

旋转变压器是对作为EV动力源的行驶用电机进行控制的旋转角度传感器能通过高效控制电机来降低功耗。根据行驶情况控制电机,需要检测电机的磁极位置并正确把握旋转速度,作为这一用途的传感器,旋转变压器的表现非常出色。

应用于电动汽车日产聆风,控制其动力核心电机的转速

影响位置检测精度的绕组技术

定子中配置的绕组会严重影响旋转变压器的精度。要想维持稳定的特性,需要通过利用旋转的转子与固定的定子的电抗变化所产生的电信号来检测角度,使绕组保持一致。为了使新设计的VR型旋转变压器实现更高的精度,美蓓亚三美在设计时对绕组平衡进行了精密调整。而且,为了提高旋转变压器的性能并实现量产化,缠绕铜丝需要做到均匀、快速。这依靠的是美蓓亚三美制造电机的技术经验,通过将电机制造工序中获得的绕组技术知识应用于旋转变压器,成功提高了缠绕铜丝的速度。而且,通过自主开发按照铜丝直径穿入铜丝的线嘴,还可以防止缠绕的铜丝松开,制造出高精度、稳定的绕组。

影响位置检测精度的绕组技术

定子中配置的绕组会严重影响旋转变压器的精度。要想维持稳定的特性,需要通过利用旋转的转子与固定的定子的电抗变化所产生的电信号来检测角度,使绕组保持一致。为了使新设计的VR型旋转变压器实现更高的精度,美蓓亚三美在设计时对绕组平衡进行了精密调整。而且,为了提高旋转变压器的性能并实现量产化,缠绕铜丝需要做到均匀、快速。这依靠的是美蓓亚三美制造电机的技术经验,通过将电机制造工序中获得的绕组技术知识应用于旋转变压器,成功提高了缠绕铜丝的速度。而且,通过自主开发按照铜丝直径穿入铜丝的线嘴,还可以防止缠绕的铜丝松开,制造出高精度、稳定的绕组。

美蓓亚三美以将旋转变压器角度精度控制在
规格值的约1/2范围内为目标控制生产线规格容许的精度范围
美蓓亚三美的绕组技术的精度

实现了高耐久性的焊接技术

与电机直接相连的旋转变压器除了具备高精度,还需要具备优良的耐久性。在开发VR型旋转变压器的过程中,美蓓亚三美将着眼点放在了铜丝与端子的接合部分,为提高耐久性而摒弃通常的钎焊,采用了TIG焊(钨极惰性气体保护焊)。通过使绕线端子的顶部熔化,形成圆球,用熔化的圆球来包裹线材,可以实现强力接合。而且还具备容易进行品质管理的优点,通过目视观察圆球,焊接状态一目了然。一旦圆球歪倒或是破损,可以立即发现问题。进行这种焊接需要同时剥离铜丝的涂层,对技术要求颇高。通过利用美蓓亚三美的支柱制造技术之一——设备条件设定技术,实现高难度的TIG焊接、保持优良的耐久性和品质成为了可能。

以产品评价维持高品质

另外,通过在制造工序的检查环节使用内部配备的ATF油测试机,彻底排查在变速箱内的油环境下导致旋转变压器寿命缩短、性能下降的风险,从开发到生产的全过程都实现了高水平的品质管理。

ATF油测试机

以自制零件实现稳定供应

本产品使用的部件大多为美蓓亚三美自制,零件的生产也使用了在电机制造中培育的树脂成型技术和在机械加工中培育的精密冲压加工技术。


即便是以往难以通过冲压加工制作的零件,通过使用美蓓亚三美的精密冲压技术,也可以高效制造。除了通过自制实现高效制造外,在主要生产基地泰国邦芭茵工厂,还建成了VR型旋转变压器专用生产线,建立起了能够提高品质、应对需求激增骤减的量产体制。基于全球协作的稳定供应体制也是美蓓亚三美的优势之一。

泰国 邦芭茵工厂
泰国 邦芭茵工厂的VR型旋转变压器专用生产线
采访

构造简单
但又高深莫测的旋转变压器

精密电机事业部

旋转变压器的基本结构简单,由定子(输入线圈、输出线圈)和转子构成,因此,各零件的品质和铜丝的绕线方法会大幅左右其性能,其中的学问很深。作为旋转变压器的基础,在过去,同步电机基本只应用于航空行业和机械工业等特殊用途。然而近年来,旋转变压器在贴近生活的汽车之中,也起到了至关重要的作用。按照一般说法,开发航空用同步电机的源头是欧美,但率先投产汽车用旋转变压器的是日本,美蓓亚三美对超精密的精益求精,为制造要求高精度的传感器创造了条件。今后,以EV用VR型旋转变压器为首,从小尺寸到满足客户需求的大尺寸,我们都会推出相应产品,为推动世界的汽车发展提供支持。

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