Мощные и компактные электродвигатели переменного тока находят все более широкое применение в электромобилях промышленного назначения. Это обуславливает необходимость разработки нового поколения датчиков скорости, рассчитанных на тяжелые воздействия электромагнитного излучения.

Технология

При тех неоспоримых преимуществах, которые дает использование компактных и мощных электродвигателей переменного тока, их более компактная конструкция означает, что все сопряженные компоненты, включая блоки электронного управления, подшипники и т.д. находятся в непосредственной близости друга от друга и должны работать в еще более тяжелых условиях электромагнитного излучения.

Для некоторых электронных компонентов датчиков такое «соседство» может стать серьезной проблемой. Датчики Холла, используемые в подшипниках для контроля скорости, направления вращения и относительного положения ведущего вала, не могут нормально работать в условиях сильных электромагнитных полей, возникающих при протекании больших токов (600–800 А) в электродвигателях переменного тока. Вполне вероятно, что в будущем токи до 1000 A станут нормой для нового поколения электродвигателей, используемых в качестве привода электромобилей промышленного назначения.

Датчик нового поколения

Компания SKF разработала новое поколение датчиков скорости для электродвигателей переменного тока, рассчитанных на работу в условиях сильного электромагнитного излучения. Важно отметить, что в продолжение общей тенденции к интегрированию важных компонентов электромобилей в единые узлы и внедрению технологии «plug and play», новые датчики скорости могут встраиваться в подшипники. SKF имеет большой опыт разработки подшипников со встроенными датчиками, области применения которых отхватывают такие отрасли, как автомобильная, машиностроительная, железнодорожная и ветроэнергетическая. Таким образом, конструкторы в полной мере понимали важность создания таких датчиков, которые бы обладали повышенной механической прочностью, не требовали большого объема техобслуживания и имели большой ресурс.

Созданы для будущих поколений электромобилей

В своей работе по созданию помехоустойчивых датчиков скорости, отвечающих требованиям приводных систем современного и будущего поколений электромобилей, конструкторы опирались на опыт, накопленный SKF в области создания подшипников со встроенными датчиками.

В данном конкретном случае разработчикам предстояло решить целый ряд задач. С одной стороны, требовалось реализовать принцип «plug and play» в конструкции блока дискретного шифратора электродвигателя с тем, чтобы обеспечить высокую надежность и быстроту подключения этого устройства. С другой стороны, была поставлена задача по сокращению объема техобслуживания в целях снижения затрат. В итоге, было разработано устройство, которое не только способно работать в составе электроприводов нового поколения, но и может использоваться на электромобилях промышленного назначения.

Разумеется, самым сильным стимулом к работе было желание создать такое устройство, которое бы сочетало механическую прочность и помехоустойчивость.

Новый блок шифратора серии ВМН представляет собой комбинацию радиального шарикоподшипника класса SKF Explorer легкой серии, отличающегося компактными размерами, высокими рабочими характеристиками и большим ресурсом, и датчика, в конструкции которого использованы новые сенсорные технологии. Вскоре будет начато производство первой модификации этого устройства на базе самого востребованного из всех подшипников, используемых производителями промышленных автомобилей — радиального шарикоподшипника SKF 6206.

Использование в конструкции датчика дополнительного чувствительного элемента привело к увеличению ширины корпуса датчика всего лишь на 6 мм. Блок шифратора BMH может поставляться в комплекте со стандартными соединительными разъемами или же в комплекте с соединительными разъемами и кабелями согласно спецификации заказчика. Блок шифратора BMH имеет два выхода с открытым коллектором для интеграции в общую систему управления приводом через цепь с согласованной активной нагрузкой.

Инновационная индуктивная система

Здесь были впервые использованы индуктивные микрокатушки, которые ранее в подшипниках со встроенными датчиками не применялись. Данная система состоит из двух матриц с интегрированными микрокатушками, которые воспринимают электромагнитные (ЭМ) импульсы, отражаемые от подвижного металлического индуктивного кольца, вращающегося вместе с внутренним кольцом подшипника. Микрокатушки преобразуют ЭМ сигнал в ток, который затем усиливается и преобразуется триггером Шмитта в импульсы, частота повторения которых соответствует скорости вращения. Формируемый сигнал ясно выделяется на фоне помех и используется в качестве универсального выходного сигнала.

Одной из особенностей данной системы является то, что она, в отличие от других подобных систем, пригодна для очень малых частот вращения и обеспечивает точное измерение в диапазоне 0 — 20 000 об/мин.

Еще одним достоинством блока шифратора BMH является то, что он сохраняет свою работоспособность при температуре до +150°С, что немаловажно в условиях тепловых ударов, сильной вибрации и экстремального магнитного излучения, характерных для такой области применения, как автомобили.

Преимущества технологии «plug and play»

В итоге разработчикам электроприводов больше не требуется учитывать характеристики помехоустойчивости конкретных типов датчиков. Это также устраняет необходимость проведения дополнительных испытаний систем, в которых используются подшипники со встроенными датчиками.

Для производителей, помимо того, что данная система рассчитана на будущие поколения электроприводов, это означает уменьшение объема техобслуживания и ремонта в гарантийный период.

Поскольку блок шифратора BMH является стандартным оборудованием, его поставка, равно как поставка требуемых запчастей, может быть осуществлена в сжатые сроки.

SKF предлагает широкий ассортимент мехатронных модулей для промышленных внедорожных машин, включая модули рулевого управления, являющиеся ключевыми компонентами электромеханических систем рулевого управления, которые сочетают сенсорные технологии и простоту подключения устройств «plug-and-play». Компактные размеры данных модулей позволяют размещать рулевое колесо в любой точке кабины, что повышает эффективность работы оператора благодаря улучшенной эргономике и высокому уровню комфорта.

Поскольку различные типы внедорожных машин требуют различных вариантов систем рулевого управления, SKF предлагает широкий выбор модулей рулевого управления.