Dibandingkeun sareng motor fluks radial, motor fluks aksial gaduh seueur kaunggulan dina desain kendaraan listrik. Salaku conto, motor fluks aksial tiasa ngarobih desain powertrain ku cara mindahkeun motor tina as roda ka jero roda.
1. Sumbu kakawasaan
Motor fluks aksialbeuki loba perhatian (meunang daya tarik). Mangtaun-taun, motor jenis ieu geus dipaké dina aplikasi stasioner saperti lift jeung mesin tatanén, tapi salila dasawarsa ka tukang, loba pamekar nu geus usaha pikeun ningkatkeun téknologi ieu jeung nerapkeunana kana motor listrik, pod bandara, truk kargo, kendaraan listrik, komo pesawat.
Motor fluks radial tradisional nganggo magnet permanén atanapi motor induksi, anu parantos ngadamel kamajuan anu signifikan dina ngaoptimalkeun beurat sareng biaya. Nanging, aranjeunna nyanghareupan seueur kasusah dina teras-terasan ngembangkeun. Fluks aksial, jinis motor anu béda pisan, tiasa janten alternatif anu saé.
Dibandingkeun sareng motor radial, luas permukaan magnét efektif motor magnet permanén fluks aksial nyaéta permukaan rotor motor, sanés diaméter luarna. Ku alatan éta, dina volume motor anu tangtu, motor magnet permanén fluks aksial biasana tiasa nyayogikeun torsi anu langkung ageung.
Motor fluks aksiallangkung kompak; Dibandingkeun sareng motor radial, panjang aksial motor langkung pondok. Pikeun motor roda internal, ieu sering janten faktor anu penting. Struktur kompak motor aksial mastikeun kapadetan daya sareng kapadetan torsi anu langkung luhur tibatan motor radial anu sami, sahingga ngaleungitkeun kabutuhan kecepatan operasi anu luhur pisan.
Efisiensi motor fluks aksial ogé luhur pisan, biasana ngaleuwihan 96%. Ieu kusabab jalur fluks hiji diménsi anu langkung pondok, anu efisiensina sami atanapi bahkan langkung luhur dibandingkeun sareng motor fluks radial 2D anu pangsaéna di pasar.
Panjang motorna leuwih pondok, biasana 5 nepi ka 8 kali leuwih pondok, sarta beuratna ogé ngurangan 2 nepi ka 5 kali. Dua faktor ieu geus ngarobah pilihan désainer platform kandaraan listrik.
2. Téhnologi fluks aksial
Aya dua topologi utama pikeunmotor fluks aksial: stator tunggal rotor ganda (kadang disebut mesin gaya torus) sareng stator ganda rotor tunggal.
Ayeuna, kalolobaan motor magnet permanén nganggo topologi fluks radial. Sirkuit fluks magnét dimimitian ku magnet permanén dina rotor, ngaliwat huntu kahiji dina stator, teras ngalir sacara radial sapanjang stator. Teras ngaliwat huntu kadua pikeun ngahontal baja magnét kadua dina rotor. Dina topologi fluks aksial rotor ganda, puteran fluks dimimitian ti magnet kahiji, ngaliwat sacara aksial ngaliwatan huntu stator, teras langsung ngahontal magnet kadua.
Ieu ngandung harti yén jalur fluks langkung pondok tibatan motor fluks radial, anu ngahasilkeun volume motor anu langkung alit, kapadetan daya anu langkung luhur, sareng efisiensi dina daya anu sami.
Motor radial, dimana fluks magnét ngaliwat huntu kahiji teras uih deui ka huntu salajengna ngaliwatan stator, ngahontal magnét. Fluks magnét nuturkeun jalur dua diménsi.
Jalur fluks magnét tina mesin fluks magnét aksial nyaéta hiji diménsi, janten baja listrik anu berorientasi butir tiasa dianggo. Baja ieu ngagampangkeun fluks pikeun nembus, sahingga ningkatkeun efisiensi.
Motor fluks radial sacara tradisional nganggo gulungan anu disebarkeun, kalayan satengah tungtung gulungan henteu tiasa dianggo. Overhang koil bakal nyababkeun beurat tambahan, biaya, résistansi listrik, sareng langkung seueur leungitna panas, anu maksa para désainer pikeun ningkatkeun desain gulungan.
Ujung-ujung koil tinamotor fluks aksialjauh leuwih saeutik, sareng sababaraha desain nganggo gulungan anu pekat atanapi tersegmentasi, anu leres-leres efektif. Pikeun mesin radial stator anu tersegmentasi, pecahna jalur fluks magnét dina stator tiasa nyababkeun karugian tambahan, tapi pikeun motor fluks aksial, ieu sanés masalah. Desain gulungan koil mangrupikeun konci pikeun ngabédakeun tingkat supplier.
3. Pangwangunan
Motor fluks aksial nyanghareupan sababaraha tantangan anu serius dina desain sareng produksi, sanaos aya kaunggulan téknologi, biaya na jauh langkung luhur tibatan motor radial. Jalma-jalma gaduh pamahaman anu lengkep ngeunaan motor radial, sareng metode manufaktur sareng peralatan mékanis ogé sayogi.
Salah sahiji tantangan utama motor fluks aksial nyaéta pikeun ngajaga celah hawa anu seragam antara rotor sareng stator, sabab gaya magnétna jauh langkung ageung tibatan motor radial, janten hésé pikeun ngajaga celah hawa anu seragam. Motor fluks aksial rotor ganda ogé ngagaduhan masalah disipasi panas, sabab gulunganana aya di jero stator sareng di antara dua cakram rotor, janten disipasi panas hésé pisan.
Motor fluks aksial ogé hésé dijieun kusabab seueur alesan. Mesin rotor ganda anu nganggo mesin rotor ganda kalayan topologi yoke (nyaéta ngaleupaskeun yoke beusi tina stator tapi nahan huntu beusi) ngungkulan sababaraha masalah ieu tanpa ngalegaan diaméter motor sareng magnét.
Nanging, ngaleupaskeun yoke mawa tantangan anyar, sapertos kumaha ngalereskeun sareng nempatkeun huntu individu tanpa sambungan yoke mékanis. Niiskeun ogé mangrupikeun tantangan anu langkung ageung.
Ogé hésé pikeun ngahasilkeun rotor sareng ngajaga celah hawa, sabab cakram rotor narik rotor. Kauntungannana nyaéta cakram rotor disambungkeun langsung ngaliwatan cingcin aci, janten gaya silih batalkeun. Ieu ngandung harti yén bantalan internal henteu tahan gaya ieu, sareng fungsina ngan ukur pikeun ngajaga stator dina posisi tengah antara dua cakram rotor.
Motor rotor tunggal stator ganda henteu nyanghareupan tantangan sapertos motor sirkular, tapi desain stator langkung rumit sareng sesah dihontal sacara otomatis, sareng biaya anu aya hubunganana ogé luhur. Teu sapertos motor fluks radial tradisional, prosés manufaktur motor aksial sareng peralatan mékanis nembé muncul.
4. Aplikasi kandaraan listrik
Reliabilitas penting pisan dina industri otomotif, sareng ngabuktikeun reliabilitas sareng kateguhan rupa-rupamotor fluks aksialPikeun ngayakinkeun pabrik yén motor ieu cocog pikeun produksi massal salawasna janten tantangan. Ieu parantos ngadorong supplier motor aksial pikeun ngalaksanakeun program validasi anu éksténsif nyalira, kalayan unggal supplier nunjukkeun yén reliabilitas motorna henteu béda ti motor fluks radial tradisional.
Hiji-hijina komponén anu tiasa ruksak dinamotor fluks aksialnyaéta bantalan. Panjang fluks magnét aksial relatif pondok, sareng posisi bantalan langkung caket, biasana dirancang rada "diménsi teuing". Untungna, motor fluks aksial gaduh massa rotor anu langkung alit sareng tiasa nahan beban aci dinamis rotor anu langkung handap. Ku alatan éta, gaya anu saleresna diterapkeun kana bantalan langkung alit tibatan motor fluks radial.
As roda éléktronik mangrupikeun salah sahiji aplikasi munggaran motor aksial. Lebar anu langkung ipis tiasa ngabungkus motor sareng girboks dina as roda. Dina aplikasi hibrida, panjang aksial motor anu langkung pondok bakal ngirangan panjang total sistem transmisi.
Léngkah salajengna nyaéta masang motor aksial dina roda. Ku cara kieu, daya tiasa langsung dikirimkeun ti motor ka roda, ningkatkeun efisiensi motor. Kusabab ngaleungitkeun transmisi, diferensial, sareng driveshaft, kompleksitas sistem ogé parantos dikirangan.
Nanging, sigana konfigurasi standar tacan muncul. Unggal produsén alat asli nuju nalungtik konfigurasi khusus, sabab ukuran sareng bentuk motor aksial anu béda-béda tiasa ngarobih desain kendaraan listrik. Dibandingkeun sareng motor radial, motor aksial gaduh kapadetan daya anu langkung luhur, anu hartosna motor aksial anu langkung alit tiasa dianggo. Ieu nyayogikeun pilihan desain énggal pikeun platform kendaraan, sapertos panempatan pak batré.
4.1 Angker anu dibagi-bagi
Topologi motor YASA (Yokeless and Segmented Armature) mangrupikeun conto topologi stator tunggal rotor ganda, anu ngirangan kompleksitas manufaktur sareng cocog pikeun produksi massal otomatis. Motor ieu gaduh kapadetan kakuatan dugi ka 10 kW/kg dina kecepatan 2000 dugi ka 9000 rpm.
Ngagunakeun kontroler khusus, éta tiasa nyayogikeun arus 200 kVA pikeun motor. Kontroler ieu ngagaduhan volume sakitar 5 liter sareng beuratna 5,8 kilogram, kalebet manajemen termal kalayan pendinginan oli dielektrik, cocog pikeun motor fluks aksial ogé motor fluks induksi sareng radial.
Ieu ngamungkinkeun produsén peralatan asli kendaraan listrik sareng pamekar tingkat kahiji pikeun sacara fléksibel milih motor anu pas dumasar kana aplikasi sareng rohangan anu sayogi. Ukuran sareng beurat anu langkung alit ngajantenkeun kendaraan langkung hampang sareng gaduh langkung seueur batré, sahingga ningkatkeun paningkatan jangkauan.
5. Aplikasi motor listrik
Pikeun motor listrik sareng ATV, sababaraha perusahaan parantos ngembangkeun motor fluks aksial AC. Desain anu umum dianggo pikeun jinis kendaraan ieu nyaéta desain fluks aksial berbasis sikat DC, sedengkeun produk énggalna nyaéta desain AC, tanpa sikat anu disegel sapinuhna.
Kumparan motor DC sareng AC tetep cicing, tapi rotor ganda nganggo magnet permanén tinimbang armature anu muter. Kauntungan tina metode ieu nyaéta henteu meryogikeun pambalikan mékanis.
Desain aksial AC ogé tiasa nganggo kontroler motor AC tilu fase standar pikeun motor radial. Ieu ngabantosan ngirangan biaya, sabab kontroler ngontrol arus torsi, sanés kecepatan. Kontroler meryogikeun frékuénsi 12 kHz atanapi langkung luhur, anu mangrupikeun frékuénsi utama alat sapertos kitu.
Frékuénsi anu langkung luhur asalna tina induktansi gulungan anu langkung handap nyaéta 20 µ H. Frékuénsi éta tiasa ngontrol arus pikeun ngaminimalkeun riak arus sareng mastikeun sinyal sinusoidal salancar mungkin. Tina sudut pandang dinamis, ieu mangrupikeun cara anu saé pikeun ngahontal kontrol motor anu langkung lancar ku cara ngamungkinkeun parobahan torsi anu gancang.
Desain ieu ngadopsi lilitan lapisan ganda anu disebarkeun, janten fluks magnét ngalir ti rotor ka rotor anu sanés ngalangkungan stator, kalayan jalur anu pondok pisan sareng efisiensi anu langkung luhur.
Kunci tina desain ieu nyaéta tiasa beroperasi dina tegangan maksimum 60 V sareng henteu cocog pikeun sistem tegangan anu langkung luhur. Ku alatan éta, éta tiasa dianggo pikeun motor listrik sareng kendaraan roda opat kelas L7e sapertos Renault Twizy.
Tegangan maksimum 60 V ngamungkinkeun motor diintegrasikeun kana sistem listrik 48 V utama sareng ngagampangkeun padamelan pangropéa.
Spésifikasi motor roda opat L7e dina Peraturan Kerangka Kerja Éropa 2002/24/EC netepkeun yén beurat kendaraan anu dianggo pikeun ngangkut barang henteu ngaleuwihan 600 kilogram, teu kalebet beurat batré. Kendaraan ieu diidinan ngangkut henteu langkung ti 200 kilogram panumpang, henteu langkung ti 1000 kilogram kargo, sareng henteu langkung ti 15 kilowatt kakuatan mesin. Métode gulungan anu disebarkeun tiasa nyayogikeun torsi 75-100 Nm, kalayan daya kaluaran puncak 20-25 kW sareng daya kontinyu 15 kW.
Tangtangan fluks aksial aya dina kumaha gulungan tambaga ngaleupaskeun panas, anu hésé sabab panas kedah ngaliwat rotor. Gulungan anu disebarkeun mangrupikeun konci pikeun ngarengsekeun masalah ieu, sabab gaduh seueur liang kutub. Ku cara kieu, aya daérah permukaan anu langkung ageung antara tambaga sareng cangkangna, sareng panas tiasa ditransfer ka luar sareng dikaluarkeun ku sistem pendingin cair standar.
Sababaraha kutub magnét mangrupikeun konci pikeun ngamangpaatkeun bentuk gelombang sinusoidal, anu ngabantosan ngirangan harmonik. Harmonik ieu diwujudkeun salaku pemanasan magnet sareng inti, sedengkeun komponén tambaga henteu tiasa mawa panas. Nalika panas akumulasi dina magnet sareng inti beusi, efisiensi turun, éta sababna ngaoptimalkeun bentuk gelombang sareng jalur panas penting pisan pikeun kinerja motor.
Desain motorna parantos dioptimalkeun pikeun ngirangan biaya sareng ngahontal produksi massal otomatis. Cincin wadah anu diekstrusi henteu meryogikeun pamrosésan mékanis anu rumit sareng tiasa ngirangan biaya bahan. Koil tiasa langsung dililit sareng prosés beungkeutan dianggo nalika prosés lilitan pikeun ngajaga bentuk perakitan anu leres.
Inti na nyaéta koilna didamel tina kawat standar anu sayogi sacara komersil, sedengkeun inti beusi dilaminasi ku baja transformator standar anu dipasang dina rak, anu ngan saukur kedah dipotong. Desain motor anu sanés meryogikeun panggunaan bahan magnét lemes dina laminasi inti, anu tiasa langkung mahal.
Panggunaan gulungan anu disebarkeun hartosna baja magnét henteu kedah dibagi-bagi; Éta tiasa janten bentuk anu langkung saderhana sareng langkung gampang diproduksi. Ngurangan ukuran baja magnét sareng mastikeun gampangna manufaktur gaduh dampak anu signifikan dina ngirangan biaya.
Desain motor fluks aksial ieu ogé tiasa disaluyukeun numutkeun kabutuhan konsumén. Konsumén gaduh vérsi khusus anu dikembangkeun dumasar kana desain dasar. Teras diproduksi dina jalur produksi uji coba pikeun verifikasi produksi awal, anu tiasa ditiru di pabrik-pabrik sanés.
Kustomisasi utamina kusabab kinerja kendaraan henteu ngan ukur gumantung kana desain motor fluks magnét aksial, tapi ogé kana kualitas struktur kendaraan, pak batré, sareng BMS.
Waktos posting: 28-Sep-2023
