[狂人新聞台] Taycan硬知識 - -12,000 Nm扭力 解密Porsche Taycan 動力核心

＃小編：坐穩了！令人屏息震驚的加速力道將駕駛和乘客狠狠壓進座椅

永磁同步馬達（PSM）而不是非同步馬達（ASM）

可不是每一種馬達都適合電動車。保時捷使用的是永磁同步馬達（PSM），較成本較低的非同步馬達（ASM）擁有更高的連續輸出功率，也不容易因過熱而需要調降功率。保時捷永磁同步馬達（PSM）透過三相交流電壓的電力電子系統供電與控制；換言之，馬達轉速由交流電壓在零點附近從正極流向負極的頻率來決定。在 Taycan 的馬達中，脈衝變流器負責調節定子磁場旋轉頻率，從而管理轉子轉速。轉子採用釹鐵硼合金製成的高品質永久磁鐵，在製造過程中會經過高強度定向磁場進行永久磁化。永久磁鐵在煞車過程中也有助於高效動能回收。當車輛處於滑行狀態，馬達便進入發電模式，讓磁鐵將電壓和電流導入定子線圈。

Taycan 電動馬達的「髮夾型繞組」

Taycan 電動馬達的「髮夾型繞組」技術亦完整體現了保時捷DNA - 登峰造極的科技。在這項技術中，構成線圈的導線不是圓形，而是矩形。相較於自持續滾動卷軸上取得銅線的傳統繞線技術，髮夾技術則採用成型組裝法，將矩形銅線分成個別好幾段，並彎曲成形似髮夾的 U 形，分別插入安裝線圈的定子疊片中，令矩形截面的表面層層相疊，再以雷射焊接「髮夾」兩端形成線圈，提升線圈密度，進而提高定子的銅含量。
保時捷髮夾技術的優勢，在於可將銅含量從過去的50%提升至近70%，達成相同容積能夠輸出更高的動力輸出與扭力目標；另一個重要的優勢則是相鄰銅線可均勻接觸，進而改善導熱，強化髮夾定子的冷卻效果。Taycan的電動馬達可將超過 90% 的能量轉化為動力：但是，與內燃機引擎一樣，耗能會轉化為熱能，這也使得電動馬達有一層冷卻水套包覆，為其散熱。

脈衝變流器的控制系統 蘊含保時捷的科技心血結晶

為了精確控制永磁同步馬達，電力電子系統必須掌握轉子的準確角度位置，此時就得仰賴解析器了。解析器由一個磁場傳導金屬製成的轉子盤、一個勵磁線圈和兩個接收線圈組成；勵磁線圈產生磁場，透過編碼器傳輸到接收器繞組，並在接收線圈中產生電壓，電壓相位與轉子位置成比例移動。控制系統可依據這些資訊準確計算轉子的角度位置。此一名為脈衝變流器的控制系統蘊含保時捷的科技心血結晶，負責將 800 V直流電轉換為交流電，並輸送至兩具電動馬達中。保時捷是有史以來第一家採用 800V電壓的車廠，這項技術一開始是為了保時捷 919 Hybrid 混合動力賽車而研發，現在則運用在量產車中，採用較細的電纜降低重量和體積，進而縮短充電時間。

Taycan電動馬達每分鐘轉速高達 16,000 轉。前後軸的驅動單元亦分別搭載一具變速箱，以在轉速範圍內成就保時捷經典的動態表現、效能和極速的完美協作。Taycan 是史上首款後軸搭載二速變速箱的電動跑車，其中第一檔的齒比非常短，前輪動力由一組單速行星變速箱傳輸到車輪。
此一組合賦予Taycan Turbo S強大的動力。前軸電動馬達的 440 Nm扭力經由齒輪比轉換後，將約 3,000 Nm的扭力傳至車輪；後軸電動馬達的 610 Nm扭力在第一檔時倍增為 9,000 Nm，齒比較長的二檔則確保高速行駛間維持高效能和動力儲備。這是一項深富開創性的先進科技，關注最細微之處，使得保時捷在純電時代仍能延續百年來的創新傳統。

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【無編碼、無感測器驅動控制，一樣可實現節能！】

磁場導向控制 (Field-oriented Control, FOC) 是利用調整變頻器 (VFD) 的輸出頻率以及輸出電壓大小、角度，控制三相交流感應馬達或無刷直流 (BLDC) 馬達的輸出，可「個別控制」馬達的磁場及轉矩為其優點。

完全集成 FOC 演算法的三相無編碼、無感測器驅動器 (柵極驅動器)，可實現最佳效率和雜訊性能，讓設備可在靜止狀態、風車狀況甚至反向風車狀態下優化電機啟動性能——透過類比、脈寬調製 (PWM) 或時脈輸入控制馬達轉速 (RPM)，且能藉控制可選閉環速度，對「RPM／時脈頻率」進行編程，是吊扇、底座風扇、浴室排氣扇和家用電器風扇和幫浦的理想選擇。

延伸閱讀：
《AMT49406：無編碼、FOC 無感測器 BLDC 電機控制器》
https://www.allegromicro.com/…/…/BLDC-Drivers/AMT49406.aspx…

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【節電「吊扇」轉起來】

夏季炎日高掛，常出現在住宅、企業和工業設施中的「吊扇」搭配中央空調使用，可促進空氣流通、保持舒適的室內溫度；在某些場域，甚至是降低室溫的唯一方法。為最大限度降溫，這些吊扇以超快轉速驅動，且一個房間內可能有多台交流吊扇、每天 24 小時運行。每台風扇功耗約 100W，若省下 25% 的功耗，節電總額非常可觀！類似電路結構亦適用於電動自行車、廚房電器、空調等其他電機應用。

演示視頻：
《Microchip：MIC4605 BLDC 吊扇演示》
http://www.compotechasia.com/a/CTOV/2017/1201/37512.html

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