為了實現去碳化社會(碳中和),電動車(EV)作為一種不產生溫室氣體的交通工具,受到廣泛關注。我們將介紹使用數位顯微鏡觀察和量測電動車主要零件,例如車載馬達、ECU、變頻器等相關零件的案例。

使用數位顯微鏡觀察、量測電動車(EV)零件

電動車(EV)的特徵

  • 不產生溫室氣體,因此對環境友善
  • 每行駛距離的燃料費(電費)便宜
  • 加速性能高
  • 零件數量少
  • 維護簡單

車載馬達的結構

車載馬達通常使用無刷交流馬達,這種馬達因為不需要使用刷子,所以噪音較少且維護也比較簡單。

轉子(轉動體)
車載馬達藉由減速機驅動車輪,其輸出軸通常使用永久磁石驅動。
定子(固定體)
車載馬達的旋轉力量是由轉子產生的。當轉子旋轉時,產生的磁場會導電至定子線圈。
轉子旋轉位置感測器
為了將與轉子旋轉速度同步的交流電流導入定子線圈,需要檢測轉子的旋轉位置。
  • A:轉子(轉動體)
  • B:定子線圈
  • C:定子
  • D:轉子旋轉位置感測器

永久磁石的種類

鐵氧體磁鐵
便宜且成型也簡單。用於汽車的直流(DC)馬達。
釹磁鐵
具有鐵氧體磁鐵10倍以上的磁力,用於電動車的驅動馬達。使用稀土類,因此高價。雖然硬度高,但是有不耐熱及容易生鏽等缺點。

定子的結構

定子的結構是疊層0.3至0.5 mm厚度的電磁鋼板。
必須瞬間翻轉磁化,因此使用軟質磁性材料的電磁鋼板。電磁鋼板的厚度越薄,就越能抑制鋼板內產生的渦電流。(能量損失少。)而且,藉由表面塗層並互相絕緣,減少渦電流損失。

ECU及變頻器

電動車使用的ECU及變頻器有以下特徵。

ECU(電子控制模組)
為了實現最佳的轉速和扭力,需要計算並控制對定子線圈的電流。轉速通常是由頻率控制,而扭力則是由電流控制。
變頻器
變頻器是將來自電池的直流電流轉換成交流電流的零件。不僅是單純從直流轉換成交流,也在轉換時調整頻率及電流量,控制馬達的轉速及扭力。

使用數位顯微鏡觀察、量測電動車零件的案例

以下介紹使用KEYENCE的4K數位顯微鏡「VHX系列」觀察、量測電動車零件的最新案例。

馬達表面的異物觀察
VH-Z20 200× 環狀照明 左:景深合成影像 右:一般影像
使用景深合成功能,高倍率也可進行對焦整體畫面的觀察。
功率卡上的異物元素分析

EA-300 300× 環狀照明
可在現場瞬間分析此為容器異物還是灰塵。

黏結磁鐵的R角 3D量測
VH-Z20 200× 環狀照明
釹磁鐵的斷裂面3D形狀量測
ZS-200 500× 環狀照明
轉子的黏著劑附著觀察
ø1.8 mm內視鏡 無黏著劑
有黏著劑
使用內視鏡,可以從2 mm的間隙觀察馬達內部。
線束的填嵌部位觀察
VH-Z20 100× 環狀照明 一般影像
消除光暈影像
使用消除光暈功能,可以抑制反射的影響。
電磁鋼板的鍍層剝落觀察

VHX-E20 40× 上:Optical Shadow Effect Mode影像 下:一般影像
使用Optical Shadow Effect Mode,可將表面凹凸可視化