In vergelyking met radiale vloedmotors, het aksiale vloedmotors baie voordele in elektriese voertuigontwerp. As-vloedmotors kan byvoorbeeld die ontwerp van die aandryfstelsel verander deur die motor van die as na die binnekant van die wiele te beweeg.
1. As van krag
Aksiale vloedmotorskry toenemende aandag (kry vastrapplek). Vir baie jare word hierdie tipe motor in stilstaande toepassings soos hysbakke en landboumasjinerie gebruik, maar oor die afgelope dekade het baie ontwikkelaars gewerk om hierdie tegnologie te verbeter en dit toe te pas op elektriese motorfietse, lughawepeule, vragvragmotors, elektriese voertuie, en selfs vliegtuie.
Tradisionele radiale vloedmotors gebruik permanente magnete of induksiemotors, wat aansienlike vordering gemaak het met die optimalisering van gewig en koste. Hulle ondervind egter baie probleme om aan te hou ontwikkel. Aksiale vloed, 'n heeltemal ander tipe motor, kan 'n goeie alternatief wees.
In vergelyking met radiale motors, is die effektiewe magnetiese oppervlakte van aksiale vloed permanente magneetmotors die oppervlak van die motorrotor, nie die buitenste deursnee nie. Daarom, in 'n sekere volume motor, kan aksiale vloed permanente magneetmotors gewoonlik groter wringkrag verskaf.
Aksiale vloedmotorsis meer kompak; In vergelyking met radiale motors, is die aksiale lengte van die motor baie korter. Vir interne wielmotors is dit dikwels 'n deurslaggewende faktor. Die kompakte struktuur van aksiale motors verseker hoër drywingsdigtheid en wringkragdigtheid as soortgelyke radiale motors, en elimineer dus die behoefte aan uiters hoë bedryfsnelhede.
Die doeltreffendheid van aksiale vloedmotors is ook baie hoog, gewoonlik meer as 96%. Dit is te danke aan die korter, eendimensionele vloedpad, wat vergelykbaar of selfs hoër in doeltreffendheid is in vergelyking met die beste 2D radiale vloedmotors op die mark.
Die lengte van die motor is korter, gewoonlik 5 tot 8 keer korter, en die gewig word ook met 2 tot 5 keer verminder. Hierdie twee faktore het die keuse van elektriese voertuigplatformontwerpers verander.
2. Aksiale vloed tegnologie
Daar is twee hooftopologieë viraksiale vloedmotors: dubbele rotor enkel stator (soms na verwys as torus styl masjiene) en enkel rotor dubbele stator.
Tans gebruik die meeste permanente magneetmotors radiale vloedtopologie. Die magnetiese vloedkring begin met 'n permanente magneet op die rotor, gaan deur die eerste tand op die stator, en vloei dan radiaal langs die stator. Gaan dan deur die tweede tand om die tweede magnetiese staal op die rotor te bereik. In 'n dubbele rotor aksiale vloedtopologie begin die vloedlus vanaf die eerste magneet, gaan aksiaal deur die statortande en bereik dadelik die tweede magneet.
Dit beteken dat die vloedpad baie korter is as dié van radiale vloedmotors, wat lei tot kleiner motorvolumes, hoër drywingsdigtheid en doeltreffendheid by dieselfde drywing.
’n Radiale motor, waar die magnetiese vloed deur die eerste tand gaan en dan deur die stator na die volgende tand terugkeer en die magneet bereik. Magnetiese vloed volg 'n tweedimensionele pad.
Die magnetiese vloedpad van 'n aksiale magnetiese vloedmasjien is eendimensioneel, dus kan korrelgeoriënteerde elektriese staal gebruik word. Hierdie staal maak dit makliker vir die vloed om deur te gaan, waardeur doeltreffendheid verbeter word.
Radiale vloedmotors gebruik tradisioneel verspreide wikkelings, met tot die helfte van die wikkelpunte wat nie funksioneer nie. Die spoeloorhang sal bykomende gewig, koste, elektriese weerstand en meer hitteverlies tot gevolg hê, wat ontwerpers dwing om die wikkelontwerp te verbeter.
Die spoel eindig vanaksiale vloedmotorsis baie minder, en sommige ontwerpe gebruik gekonsentreerde of gesegmenteerde windings, wat heeltemal effektief is. Vir gesegmenteerde stator radiale masjiene kan die breuk van die magnetiese vloedbaan in die stator addisionele verliese meebring, maar vir aksiale vloedmotors is dit nie 'n probleem nie. Die ontwerp van die spoelwikkeling is die sleutel om die vlak van verskaffers te onderskei.
3. Ontwikkeling
Aksiale vloedmotors staar 'n paar ernstige uitdagings in die ontwerp en vervaardiging in die gesig, ten spyte van hul tegnologiese voordele, is hul koste baie hoër as dié van radiale motors. Mense het 'n baie deeglike begrip van radiale motors, en vervaardigingsmetodes en meganiese toerusting is ook geredelik beskikbaar.
Een van die hoofuitdagings van aksiale vloedmotors is om 'n eenvormige lugspleet tussen die rotor en stator te handhaaf, aangesien die magnetiese krag baie groter is as dié van radiale motors, wat dit moeilik maak om 'n eenvormige lugspleet te handhaaf. Die aksiale vloedmotor met dubbele rotor het ook probleme met hitte-afvoer, aangesien die wikkeling diep binne die stator en tussen die twee rotorskywe geleë is, wat hitte-afvoer baie moeilik maak.
Aksiale vloedmotors is ook om baie redes moeilik om te vervaardig. Die dubbele rotor masjien wat 'n dubbele rotor masjien met 'n jukke topologie gebruik (dws die verwydering van die yster juk van die stator, maar die behou van die yster tande) oorkom sommige van hierdie probleme sonder om die motor deursnee en magneet uit te brei.
Die verwydering van die juk bring egter nuwe uitdagings, soos hoe om individuele tande reg te maak en te plaas sonder 'n meganiese jukverbinding. Verkoeling is ook 'n groter uitdaging.
Dit is ook moeilik om die rotor te vervaardig en die luggaping te behou, aangesien die rotorskyf die rotor aantrek. Die voordeel is dat die rotorskywe direk deur 'n asring verbind is, sodat die kragte mekaar uitkanselleer. Dit beteken dat die interne laer nie hierdie kragte weerstaan nie, en sy enigste funksie is om die stator in die middelposisie tussen die twee rotorskywe te hou.
Dubbelstator enkelrotormotors staar nie die uitdagings van sirkelmotors in die gesig nie, maar die ontwerp van die stator is baie meer kompleks en moeilik om outomatisering te bereik, en die verwante koste is ook hoog. Anders as enige tradisionele radiale vloedmotor, het aksiale motorvervaardigingsprosesse en meganiese toerusting eers onlangs na vore gekom.
4. Toepassing van elektriese voertuie
Betroubaarheid is van kardinale belang in die motorbedryf, en bewys die betroubaarheid en robuustheid van verskillendeaksiale vloedmotorsom vervaardigers te oortuig dat hierdie motors geskik is vir massaproduksie, was nog altyd 'n uitdaging. Dit het aksiale motorverskaffers aangespoor om uitgebreide valideringsprogramme op hul eie uit te voer, met elke verskaffer wat aantoon dat hul motorbetroubaarheid nie verskil van tradisionele radiale vloedmotors nie.
Die enigste komponent wat kan verslyt in 'naksiale vloedmotoris die laers. Die lengte van die aksiale magnetiese vloed is relatief kort, en die posisie van die laers is nader, gewoonlik ontwerp om effens "oor gedimensioneer" te wees. Gelukkig het die aksiale vloedmotor 'n kleiner rotormassa en kan laer rotor-dinamiese asbelastings weerstaan. Daarom is die werklike krag wat op die laers toegepas word, baie kleiner as dié van die radiale vloedmotor.
Elektroniese as is een van die eerste toepassings van aksiale motors. Die dunner breedte kan die motor en ratkas in die as omhul. In hibriede toepassings verkort die korter aksiale lengte van die motor op sy beurt die totale lengte van die transmissiestelsel.
Die volgende stap is om die aksiale motor op die wiel te installeer. Op hierdie manier kan krag direk vanaf die motor na die wiele oorgedra word, wat die doeltreffendheid van die motor verbeter. As gevolg van die uitskakeling van transmissies, ewenaars en dryfasse, is die kompleksiteit van die stelsel ook verminder.
Dit blyk egter dat standaardkonfigurasies nog nie verskyn het nie. Elke vervaardiger van oorspronklike toerusting ondersoek spesifieke konfigurasies, aangesien die verskillende groottes en vorms van aksiale motors die ontwerp van elektriese voertuie kan verander. In vergelyking met radiale motors, het aksiale motors 'n hoër drywingsdigtheid, wat beteken dat kleiner aksiale motors gebruik kan word. Dit bied nuwe ontwerpopsies vir voertuigplatforms, soos die plasing van batterypakke.
4.1 Gesegmenteerde anker
Die YASA (Yokeless and Segmented Armature) motortopologie is 'n voorbeeld van 'n dubbelrotor enkelstatortopologie, wat vervaardigingskompleksiteit verminder en geskik is vir outomatiese massaproduksie. Hierdie motors het 'n drywingsdigtheid van tot 10 kW/kg teen snelhede van 2000 tot 9000 rpm.
Deur 'n toegewyde beheerder te gebruik, kan dit 'n stroom van 200 kVA vir die motor verskaf. Die beheerder het 'n volume van ongeveer 5 liter en weeg 5,8 kilogram, insluitend termiese bestuur met diëlektriese olieverkoeling, geskik vir aksiale vloedmotors sowel as induksie- en radiale vloedmotors.
Dit stel vervaardigers van oorspronklike toerusting vir elektriese voertuie en eerstevlak-ontwikkelaars in staat om die toepaslike motor buigsaam te kies op grond van die toepassing en beskikbare spasie. Die kleiner grootte en gewig maak die voertuig ligter en het meer batterye, wat sodoende die hupstoot van die reeks verhoog.
5. Toepassing van elektriese motorfietse
Vir elektriese motorfietse en ATV's het sommige maatskappye AC-aksiale vloedmotors ontwikkel. Die algemeen gebruikte ontwerp vir hierdie tipe voertuig is DC-kwasgebaseerde aksiale vloed-ontwerpe, terwyl die nuwe produk 'n AC, ten volle verseëlde borsellose ontwerp is.
Die spoele van beide GS- en WS-motors bly stilstaan, maar die dubbele rotors gebruik permanente magnete in plaas van roterende ankers. Die voordeel van hierdie metode is dat dit nie meganiese omkeer vereis nie.
Die aksiale WS-ontwerp kan ook standaard driefase WS-motorbeheerders vir radiale motors gebruik. Dit help om koste te verminder, aangesien die beheerder die stroom van wringkrag beheer, nie spoed nie. Die beheerder benodig 'n frekwensie van 12 kHz of hoër, wat die hoofstroomfrekwensie van sulke toestelle is.
Die hoër frekwensie kom van die laer wikkelinduktansie van 20 µ H. Die frekwensie kan die stroom beheer om stroomrimpeling te minimaliseer en 'n sinusvormige sein so glad as moontlik te verseker. Vanuit 'n dinamiese perspektief is dit 'n goeie manier om gladder motorbeheer te verkry deur vinnige wringkragveranderinge toe te laat.
Hierdie ontwerp neem 'n verspreide dubbellaag-wikkeling aan, sodat die magnetiese vloed van die rotor na 'n ander rotor deur die stator vloei, met 'n baie kort pad en hoër doeltreffendheid.
Die sleutel tot hierdie ontwerp is dat dit teen 'n maksimum spanning van 60 V kan werk en nie geskik is vir hoërspanningstelsels nie. Daarom kan dit gebruik word vir elektriese motorfietse en L7e klas vierwielvoertuie soos Renault Twizy.
Die maksimum spanning van 60 V laat die motor toe om in hoofstroom 48 V elektriese stelsels geïntegreer te word en vergemaklik instandhoudingswerk.
Die L7e-vierwielmotorfietsspesifikasies in die Europese Raamwerkregulasie 2002/24/EC bepaal dat die gewig van voertuie wat vir die vervoer van goedere gebruik word nie 600 kilogram oorskry nie, die gewig van batterye uitgesluit. Hierdie voertuie word toegelaat om nie meer as 200 kilogram passasiers, nie meer as 1000 kilogram vrag en nie meer as 15 kilowatt se enjinkrag te vervoer nie. Die verspreide wikkelmetode kan 'n wringkrag van 75-100 Nm verskaf, met 'n piekuitsetkrag van 20-25 kW en 'n deurlopende drywing van 15 kW.
Die uitdaging van aksiale vloed lê in hoe koperwikkelings hitte verdryf, wat moeilik is omdat hitte deur die rotor moet gaan. Die verspreide wikkeling is die sleutel om hierdie probleem op te los, aangesien dit 'n groot aantal paalgleuwe het. Op hierdie manier is daar 'n groter oppervlak tussen die koper en die dop, en hitte kan na buite oorgedra en deur 'n standaard vloeistofverkoelingstelsel afgevoer word.
Veelvuldige magnetiese pole is die sleutel tot die gebruik van sinusvormige golfvorme, wat help om harmonieke te verminder. Hierdie harmonieke word gemanifesteer as verhitting van die magnete en kern, terwyl koperkomponente nie die hitte kan wegdra nie. Wanneer hitte in magnete en ysterkerne ophoop, neem doeltreffendheid af, en daarom is die optimalisering van die golfvorm en hittepad van kardinale belang vir motorwerkverrigting.
Die ontwerp van die motor is geoptimaliseer om koste te verminder en outomatiese massaproduksie te bewerkstellig. ’n Uitgedrukte behuisingsring vereis nie komplekse meganiese verwerking nie en kan materiaalkoste verminder. Die spoel kan direk gewikkel word en 'n bindingsproses word tydens die wikkelproses gebruik om die korrekte samestellingsvorm te handhaaf.
Die sleutelpunt is dat die spoel van standaard kommersieel beskikbare draad gemaak is, terwyl die ysterkern gelamineer is met standaard van die rak afgelê transformatorstaal, wat eenvoudig in vorm gesny moet word. Ander motorontwerpe vereis die gebruik van sagte magnetiese materiale in kernlaminering, wat duurder kan wees.
Die gebruik van verspreide windings beteken dat die magnetiese staal nie gesegmenteer hoef te word nie; Hulle kan eenvoudiger vorms wees en makliker om te vervaardig. Die vermindering van die grootte van magnetiese staal en die versekering van die gemak daarvan om te vervaardig, het 'n beduidende impak op die vermindering van koste.
Die ontwerp van hierdie aksiale vloedmotor kan ook aangepas word volgens die vereistes van die kliënt. Kliënte het pasgemaakte weergawes wat ontwikkel is rondom basiese ontwerp. Dan vervaardig op 'n proefproduksielyn vir vroeë produksieverifikasie, wat in ander fabrieke herhaal kan word.
Aanpassing is hoofsaaklik omdat die werkverrigting van die voertuig nie net afhang van die ontwerp van die aksiale magnetiese vloedmotor nie, maar ook van die kwaliteit van die voertuigstruktuur, batterypak en BMS.
Postyd: 28 September 2023
