Salīdzinot ar radiālās plūsmas motoriem, aksiālajiem plūsmas motoriem ir daudz priekšrocību elektrisko transportlīdzekļu dizainā.Piemēram, aksiālie plūsmas motori var mainīt spēka piedziņas konstrukciju, pārvietojot motoru no ass uz riteņu iekšpusi.
1.Spēka ass
Aksiālie plūsmas motoritiek pievērsta arvien lielāka uzmanība (iegūst saķeri).Daudzus gadus šāda veida motori ir izmantoti stacionāros lietojumos, piemēram, liftos un lauksaimniecības mašīnās, taču pēdējo desmit gadu laikā daudzi izstrādātāji ir strādājuši, lai uzlabotu šo tehnoloģiju un pielietotu to elektriskajos motociklos, lidostu podos, kravas kravas automašīnās, elektriskajos. transportlīdzekļiem un pat lidmašīnām.
Tradicionālie radiālās plūsmas motori izmanto pastāvīgos magnētus vai indukcijas motorus, kas ir guvuši ievērojamus panākumus svara un izmaksu optimizēšanā.Tomēr viņi saskaras ar daudzām grūtībām, lai turpinātu attīstību.Aksiālā plūsma, pilnīgi cita veida motors, var būt laba alternatīva.
Salīdzinot ar radiālajiem motoriem, aksiālās plūsmas pastāvīgo magnētu motoru efektīvais magnētiskās virsmas laukums ir motora rotora virsma, nevis ārējais diametrs.Tāpēc noteiktā motora tilpumā aksiālās plūsmas pastāvīgo magnētu motori parasti var nodrošināt lielāku griezes momentu.
Aksiālie plūsmas motoriir kompaktāki;Salīdzinot ar radiālajiem motoriem, motora aksiālais garums ir daudz mazāks.Iekšējiem riteņu motoriem tas bieži ir izšķirošs faktors.Aksiālo motoru kompaktā struktūra nodrošina lielāku jaudas blīvumu un griezes momenta blīvumu nekā līdzīgiem radiālajiem motoriem, tādējādi novēršot nepieciešamību pēc ārkārtīgi lieliem darba ātrumiem.
Arī aksiālo plūsmas motoru efektivitāte ir ļoti augsta, parasti pārsniedzot 96%.Tas ir pateicoties īsākam, vienas dimensijas plūsmas ceļam, kas ir salīdzināms vai pat augstāks efektivitātes ziņā salīdzinājumā ar labākajiem 2D radiālajiem plūsmas motoriem tirgū.
Motora garums ir mazāks, parasti 5 līdz 8 reizes īsāks, un arī svars tiek samazināts 2 līdz 5 reizes.Šie divi faktori ir mainījuši elektrisko transportlīdzekļu platformu dizaineru izvēli.
2. Aksiālās plūsmas tehnoloģija
Ir divas galvenās topoloģijasaksiālās plūsmas motori: divu rotoru viens stators (dažreiz saukts par tora stila mašīnām) un viena rotora divu statoru.
Pašlaik lielākā daļa pastāvīgo magnētu motoru izmanto radiālās plūsmas topoloģiju.Magnētiskās plūsmas ķēde sākas ar pastāvīgo magnētu uz rotora, iet cauri pirmajam statora zobam un pēc tam plūst radiāli gar statoru.Pēc tam izejiet cauri otrajam zobam, lai sasniegtu otro magnētisko tēraudu uz rotora.Divkāršā rotora aksiālās plūsmas topoloģijā plūsmas cilpa sākas no pirmā magnēta, iet aksiāli caur statora zobiem un nekavējoties sasniedz otro magnētu.
Tas nozīmē, ka plūsmas ceļš ir daudz īsāks nekā radiālās plūsmas motoriem, kā rezultātā ir mazāks motora tilpums, lielāks jaudas blīvums un efektivitāte ar tādu pašu jaudu.
Radiālais motors, kur magnētiskā plūsma iziet cauri pirmajam zobam un pēc tam caur statoru atgriežas pie nākamā zoba, sasniedzot magnētu.Magnētiskā plūsma iet pa divdimensiju ceļu.
Aksiālās magnētiskās plūsmas mašīnas magnētiskās plūsmas ceļš ir viendimensijas, tāpēc var izmantot graudu orientētu elektrotēraudu.Šis tērauds atvieglo plūsmas izkļūšanu cauri, tādējādi uzlabojot efektivitāti.
Radiālās plūsmas motoros tradicionāli tiek izmantoti sadalīti tinumi, līdz pusei tinumu galiem nedarbojas.Spoles pārkare radīs papildu svaru, izmaksas, elektrisko pretestību un lielākus siltuma zudumus, liekot dizaineriem uzlabot tinumu dizainu.
Spole beidzasaksiālās plūsmas motoriir daudz mazāk, un dažās konstrukcijās tiek izmantoti koncentrēti vai segmentēti tinumi, kas ir pilnīgi efektīvi.Segmentētām statora radiālajām mašīnām magnētiskās plūsmas ceļa plīsums statorā var radīt papildu zudumus, bet aksiālajiem plūsmas motoriem tā nav problēma.Spoles tinuma dizains ir galvenais, lai atšķirtu piegādātāju līmeni.
3. Attīstība
Aksiālie plūsmas motori saskaras ar dažām nopietnām problēmām projektēšanā un ražošanā, neskatoties uz to tehnoloģiskajām priekšrocībām, to izmaksas ir daudz augstākas nekā radiālo motoru izmaksas.Cilvēkiem ir ļoti pamatīga izpratne par radiālajiem motoriem, un arī ražošanas metodes un mehāniskās iekārtas ir viegli pieejamas.
Viens no galvenajiem aksiālo plūsmas motoru izaicinājumiem ir uzturēt vienmērīgu gaisa spraugu starp rotoru un statoru, jo magnētiskais spēks ir daudz lielāks nekā radiālajiem motoriem, tāpēc ir grūti uzturēt vienmērīgu gaisa spraugu.Divu rotoru aksiālās plūsmas motoram ir arī problēmas ar siltuma izkliedi, jo tinums atrodas dziļi statorā un starp diviem rotora diskiem, kas ļoti apgrūtina siltuma izkliedi.
Arī aksiālos plūsmas motorus ir grūti ražot daudzu iemeslu dēļ.Divu rotoru mašīna, kurā tiek izmantota divu rotoru mašīna ar jūgu topoloģiju (ti, no statora tiek noņemts dzelzs jūgs, bet tiek saglabāti dzelzs zobi), tiek novērstas dažas no šīm problēmām, nepalielinot motora diametru un magnētu.
Tomēr jūga noņemšana rada jaunus izaicinājumus, piemēram, kā salabot un novietot atsevišķus zobus bez mehāniska jūga savienojuma.Dzesēšana ir arī lielāks izaicinājums.
Ir arī grūti ražot rotoru un uzturēt gaisa spraugu, jo rotora disks piesaista rotoru.Priekšrocība ir tāda, ka rotora diski ir tieši savienoti caur vārpstas gredzenu, tādējādi spēki izslēdz viens otru.Tas nozīmē, ka iekšējais gultnis neiztur šos spēkus, un tā vienīgā funkcija ir noturēt statoru vidējā stāvoklī starp diviem rotora diskiem.
Divkāršā statora viena rotora motori nesaskaras ar riņķveida motoru izaicinājumiem, taču statora konstrukcija ir daudz sarežģītāka un grūtāk automatizējama, kā arī ar to saistītās izmaksas ir augstas.Atšķirībā no jebkura tradicionālā radiālā plūsmas motora, aksiālo motoru ražošanas procesi un mehāniskās iekārtas ir parādījušies tikai nesen.
4. Elektrisko transportlīdzekļu pielietojums
Uzticamība ir ļoti svarīga automobiļu rūpniecībā, un tā pierāda dažādu ierīču uzticamību un izturībuaksiālās plūsmas motoriPārliecināt ražotājus, ka šie motori ir piemēroti masveida ražošanai, vienmēr ir bijis izaicinājums.Tas ir mudinājis aksiālo motoru piegādātājus pašiem veikt plašas validācijas programmas, katram piegādātājam pierādot, ka viņu motora uzticamība neatšķiras no tradicionālajiem radiālās plūsmas motoriem.
Vienīgā sastāvdaļa, kas var nolietotiesaksiālās plūsmas motorsir gultņi.Aksiālās magnētiskās plūsmas garums ir salīdzinoši īss, un gultņu novietojums ir tuvāks, parasti paredzēts nedaudz “pārmērīgam”.Par laimi, aksiālajam plūsmas motoram ir mazāka rotora masa un tas var izturēt zemākas rotora dinamiskās vārpstas slodzes.Tāpēc faktiskais spēks, kas tiek pielikts gultņiem, ir daudz mazāks nekā radiālās plūsmas motora spēks.
Elektroniskā ass ir viens no pirmajiem aksiālo motoru lietojumiem.Plānāks platums var iekapsulēt motoru un pārnesumkārbu asī.Hibrīda lietojumos īsāks motora aksiālais garums savukārt saīsina transmisijas sistēmas kopējo garumu.
Nākamais solis ir aksiālā motora uzstādīšana uz riteņa.Tādā veidā jaudu var tieši pārsūtīt no motora uz riteņiem, uzlabojot motora efektivitāti.Sakarā ar transmisiju, diferenciāļu un piedziņas vārpstu likvidēšanu, ir samazināta arī sistēmas sarežģītība.
Tomēr šķiet, ka standarta konfigurācijas vēl nav parādījušās.Katrs oriģinālā aprīkojuma ražotājs pēta konkrētas konfigurācijas, jo dažādie aksiālo motoru izmēri un formas var mainīt elektrisko transportlīdzekļu dizainu.Salīdzinot ar radiālajiem motoriem, aksiālajiem motoriem ir lielāks jaudas blīvums, kas nozīmē, ka var izmantot mazākus aksiālos motorus.Tas nodrošina jaunas dizaina iespējas transportlīdzekļu platformām, piemēram, akumulatoru bloku izvietojumu.
4.1 Segmentēta armatūra
YASA (bezjūga un segmentētā armatūra) motora topoloģija ir divu rotoru viena statora topoloģijas piemērs, kas samazina ražošanas sarežģītību un ir piemērota automatizētai masveida ražošanai.Šo motoru jaudas blīvums ir līdz 10 kW/kg pie apgriezieniem no 2000 līdz 9000 apgr./min.
Izmantojot īpašu kontrolieri, tas var nodrošināt motoram strāvu 200 kVA.Regulatora tilpums ir aptuveni 5 litri, un tas sver 5,8 kilogramus, ieskaitot siltuma vadību ar dielektriskās eļļas dzesēšanu, kas piemērots aksiālajiem plūsmas motoriem, kā arī asinhronajiem un radiālajiem plūsmas motoriem.
Tas ļauj elektrisko transportlīdzekļu oriģinālā aprīkojuma ražotājiem un pirmā līmeņa izstrādātājiem elastīgi izvēlēties piemērotu motoru, pamatojoties uz pielietojumu un pieejamo vietu.Mazāks izmērs un svars padara transportlīdzekli vieglāku un tajā ir vairāk akumulatoru, tādējādi palielinot diapazonu.
5. Elektrisko motociklu pielietojums
Elektriskajiem motocikliem un visurgājējiem daži uzņēmumi ir izstrādājuši maiņstrāvas aksiālās plūsmas motorus.Parasti šāda veida transportlīdzekļiem tiek izmantots līdzstrāvas otu aksiālās plūsmas dizains, savukārt jaunais produkts ir maiņstrāvas, pilnībā noslēgts bezsuku dizains.
Gan līdzstrāvas, gan maiņstrāvas motoru spoles paliek nekustīgas, bet divkāršajos rotori rotējošo enkuru vietā izmanto pastāvīgos magnētus.Šīs metodes priekšrocība ir tāda, ka tai nav nepieciešama mehāniska reversēšana.
Maiņstrāvas aksiālajā dizainā var izmantot arī standarta trīsfāzu maiņstrāvas motoru kontrolierus radiālajiem motoriem.Tas palīdz samazināt izmaksas, jo regulators kontrolē griezes momenta strāvu, nevis ātrumu.Kontrolierim nepieciešama 12 kHz vai lielāka frekvence, kas ir šādu ierīču galvenā frekvence.
Augstākā frekvence rodas no zemākas tinuma induktivitātes 20 µH. Frekvence var kontrolēt strāvu, lai samazinātu strāvas pulsāciju un nodrošinātu pēc iespējas vienmērīgāku sinusoidālo signālu.No dinamiskā viedokļa tas ir lielisks veids, kā panākt vienmērīgāku motora vadību, ļaujot ātri mainīt griezes momentu.
Šī konstrukcija izmanto sadalītu divslāņu tinumu, tāpēc magnētiskā plūsma plūst no rotora uz citu rotoru caur statoru ar ļoti īsu ceļu un lielāku efektivitāti.
Šīs konstrukcijas atslēga ir tāda, ka tā var darboties ar maksimālo spriegumu 60 V un nav piemērota augstāka sprieguma sistēmām.Tāpēc to var izmantot elektriskajiem motocikliem un L7e klases četrriteņu transportlīdzekļiem, piemēram, Renault Twizy.
Maksimālais spriegums 60 V ļauj motoru integrēt galvenajās 48 V elektriskajās sistēmās un vienkāršo apkopes darbus.
L7e četrriteņu motociklu specifikācijas Eiropas pamatregulā 2002/24/EK nosaka, ka kravu pārvadāšanai izmantoto transportlīdzekļu svars nepārsniedz 600 kilogramus, neskaitot akumulatoru svaru.Šie transportlīdzekļi drīkst pārvadāt ne vairāk kā 200 kilogramus pasažieru, ne vairāk kā 1000 kilogramus kravas un ne vairāk kā 15 kilovatus dzinēja jaudas.Sadalītā tinuma metode var nodrošināt 75-100 Nm griezes momentu ar maksimālo izejas jaudu 20-25 kW un nepārtrauktu jaudu 15 kW.
Aksiālās plūsmas izaicinājums ir saistīts ar to, kā vara tinumi izkliedē siltumu, kas ir grūti, jo siltumam ir jāiziet caur rotoru.Izkliedētais tinums ir šīs problēmas risināšanas atslēga, jo tajā ir liels skaits polu slotu.Tādā veidā starp varu un apvalku ir lielāks virsmas laukums, un siltumu var pārnest uz ārpusi un izvadīt ar standarta šķidruma dzesēšanas sistēmu.
Vairāki magnētiskie stabi ir atslēga sinusoidālo viļņu formu izmantošanai, kas palīdz samazināt harmonikas.Šīs harmonikas izpaužas kā magnētu un serdeņa sildīšana, savukārt vara komponenti nevar pārnest siltumu.Kad siltums uzkrājas magnētos un dzelzs serdeņos, efektivitāte samazinās, tāpēc viļņu formas un siltuma ceļa optimizācija ir ļoti svarīga motora veiktspējai.
Motora dizains ir optimizēts, lai samazinātu izmaksas un panāktu automatizētu masveida ražošanu.Ekstrudētam korpusa gredzenam nav nepieciešama sarežģīta mehāniska apstrāde un tas var samazināt materiālu izmaksas.Spoli var tieši uztīt, un tinuma procesā tiek izmantots savienošanas process, lai saglabātu pareizo montāžas formu.
Galvenais ir tas, ka spole ir izgatavota no standarta komerciāli pieejamā stieples, savukārt dzelzs serde ir laminēta ar standarta nolikto plauktu transformatora tēraudu, kas vienkārši ir jāsagriež formā.Citu motoru konstrukciju gadījumā serdes laminēšanai ir jāizmanto mīksti magnētiski materiāli, kas var būt dārgāki.
Sadalīto tinumu izmantošana nozīmē, ka magnētiskais tērauds nav jāsadala segmentos;Tās var būt vienkāršākas formas un vieglāk izgatavojamas.Magnētiskā tērauda izmēra samazināšana un tā izgatavošanas vienkāršības nodrošināšana būtiski samazina izmaksas.
Šī aksiālā plūsmas motora dizainu var arī pielāgot atbilstoši klientu prasībām.Klientiem ir pielāgotas versijas, kas izstrādātas, pamatojoties uz pamata dizainu.Pēc tam ražo uz izmēģinājuma ražošanas līnijas agrīnai ražošanas pārbaudei, ko var atkārtot citās rūpnīcās.
Pielāgošana galvenokārt notiek tāpēc, ka transportlīdzekļa veiktspēja ir atkarīga ne tikai no aksiālās magnētiskās plūsmas motora konstrukcijas, bet arī no transportlīdzekļa konstrukcijas, akumulatora un BMS kvalitātes.
Izlikšanas laiks: 28. septembris 2023