У параўнанні з рухавікамі з радыяльным патокам, рухавікі з восевым патокам маюць шмат пераваг у канструкцыі электрамабіляў.Напрыклад, рухавікі з восевым патокам могуць змяняць канструкцыю трансмісіі, перамяшчаючы рухавік ад восі да ўнутранай часткі колаў.
1.Вось улады
Рухавікі з восевым патокамнадаюць усё больш увагі (набіраюць цягу).На працягу многіх гадоў гэты тып рухавікоў выкарыстоўваўся ў стацыянарных прылажэннях, такіх як ліфты і сельскагаспадарчая тэхніка, але за апошняе дзесяцігоддзе многія распрацоўшчыкі працавалі над удасканаленнем гэтай тэхналогіі і прымянялі яе ў электрычных матацыклах, капсулах аэрапортаў, грузавых аўтамабілях, электрычных транспартныя сродкі і нават самалёты.
У традыцыйных рухавіках з радыяльным патокам выкарыстоўваюцца пастаянныя магніты або асінхронныя рухавікі, якія дасягнулі значнага прагрэсу ў аптымізацыі вагі і кошту.Аднак яны сутыкаюцца са шматлікімі цяжкасцямі ў далейшым развіцці.Добрай альтэрнатывай можа стаць аксіальны флюс, зусім іншы тып рухавіка.
У параўнанні з радыяльнымі рухавікамі эфектыўная плошча магнітнай паверхні рухавікоў з пастаяннымі магнітамі з восевым патокам - гэта паверхня ротара рухавіка, а не знешні дыяметр.Такім чынам, у пэўным аб'ёме рухавіка рухавікі з пастаяннымі магнітамі з восевым патокам звычайна могуць забяспечваць большы крутоўны момант.
Рухавікі з восевым патокамбольш кампактныя;У параўнанні з радыяльнымі рухавікамі, восевая даўжыня рухавіка значна карацей.Для ўнутраных колавых рухавікоў гэта часта з'яўляецца вырашальным фактарам.Кампактная структура восевых рухавікоў забяспечвае больш высокую шчыльнасць магутнасці і крутоўнага моманту, чым аналагічныя радыяльныя рухавікі, што пазбаўляе ад неабходнасці надзвычай высокіх працоўных хуткасцей.
ККД рухавікоў з восевым патокам таксама вельмі высокі і звычайна перавышае 96%.Гэта дзякуючы больш кароткаму аднамернаму шляху патоку, які параўнальны або нават вышэйшы па эфектыўнасці ў параўнанні з лепшымі 2D рухавікамі з радыяльным патокам на рынку.
Даўжыня рухавіка карацей, звычайна ў 5-8 разоў карацей, і вага таксама памяншаецца ў 2-5 разоў.Гэтыя два фактары змянілі выбар дызайнераў платформы электрамабіляў.
2. Тэхналогія восевага патоку
Ёсць дзве асноўныя тапалогіі длярухавікі з восевым патокам: двухротарны адзінарны статар (часам іх называюць машынамі ў стылі тора) і аднаротарны двайны статар.
У цяперашні час большасць рухавікоў з пастаяннымі магнітамі выкарыстоўваюць тапалогію радыяльнага патоку.Магнітны паток пачынаецца з пастаяннага магніта на ротары, праходзіць праз першы зуб на статары, а затым цячэ радыяльна ўздоўж статара.Затым прайдзіце праз другі зуб, каб дабрацца да другой магнітнай сталі на ротары.У тапалогіі восевага патоку з падвойным ротарам контур патоку пачынаецца ад першага магніта, праходзіць па восі праз зубцы статара і адразу дасягае другога магніта.
Гэта азначае, што шлях патоку значна карацейшы, чым у рухавікоў з радыяльным патокам, што прыводзіць да меншага аб'ёму рухавіка, больш высокай шчыльнасці магутнасці і эфектыўнасці пры той жа магутнасці.
Радыяльны рухавік, дзе магнітны паток праходзіць праз першы зуб, а затым вяртаецца да наступнага зубца праз статар, дасягаючы магніта.Магнітны паток ідзе па двухмерным шляху.
Шлях магнітнага патоку машыны з восевым магнітным патокам аднамерны, таму можна выкарыстоўваць электратэхнічную сталь з арыентаванай зярністасцю.Гэтая сталь палягчае праходжанне флюсу, тым самым павышаючы эфектыўнасць.
Рухавікі з радыяльным патокам традыцыйна выкарыстоўваюць размеркаваныя абмоткі, прычым да паловы канцоў абмоткі не функцыянуюць.Навіс змеявіка прывядзе да дадатковай вагі, кошту, электрычнага супраціву і большай страты цяпла, што прымусіць дызайнераў палепшыць канструкцыю абмоткі.
Канцы шпулькірухавікі з восевым патокамзначна менш, і некаторыя канструкцыі выкарыстоўваюць канцэнтраваныя або сегментаваныя абмоткі, якія з'яўляюцца цалкам эфектыўнымі.Для радыяльных машын з сегментаваным статарам разрыў шляху магнітнага патоку ў статары можа прынесці дадатковыя страты, але для рухавікоў з восевым патокам гэта не праблема.Канструкцыя абмоткі шпулькі з'яўляецца ключом да адрознення ўзроўню пастаўшчыкоў.
3. Развіццё
Рухавікі з восевым патокам сутыкаюцца з некаторымі сур'ёзнымі праблемамі пры распрацоўцы і вытворчасці, нягледзячы на іх тэхналагічныя перавагі, іх кошт нашмат вышэй, чым у радыяльных рухавікоў.Людзі вельмі добра разумеюць радыяльныя рухавікі, а метады вытворчасці і механічнае абсталяванне таксама даступныя.
Адной з асноўных праблем рухавікоў з восевым патокам з'яўляецца падтрыманне раўнамернага паветранага зазору паміж ротарам і статарам, паколькі магнітная сіла значна большая, чым у радыяльных рухавікоў, што робіць цяжкім падтрыманне раўнамернага паветранага зазору.Двухротарны рухавік з восевым патокам таксама мае праблемы з рассейваннем цяпла, паколькі абмотка размешчана глыбока ў статары і паміж двума дыскамі ротара, што вельмі ўскладняе адвод цяпла.
Рухавікі з восевым патокам таксама складаныя ў вытворчасці па многіх прычынах.Машына з падвойным ротарам, якая выкарыстоўвае машыну з падвойным ротарам з тапалогіяй ярма (г.зн. выдаленне жалезнага ярма са статара, але захаванне жалезных зубоў), пераадольвае некаторыя з гэтых праблем без пашырэння дыяметра рухавіка і магніта.
Аднак выдаленне хомута прыносіць новыя праблемы, напрыклад, як выправіць і размясціць асобныя зубы без механічнага злучэння хомута.Астуджэнне таксама з'яўляецца больш складанай задачай.
Таксама складана вырабіць ротар і падтрымліваць паветраны зазор, бо дыск ротара прыцягвае ротар.Перавага заключаецца ў тым, што дыскі ротара непасрэдна злучаны праз кольца вала, таму сілы кампенсуюць адна адну.Гэта азначае, што ўнутраны падшыпнік не вытрымлівае гэтых сіл, і яго адзіная функцыя - утрымліваць статар у сярэднім становішчы паміж двума дыскамі ротара.
Рухавікі з адным ротарам з падвойным статарам не сутыкаюцца з праблемамі цыркулярных рухавікоў, але канструкцыя статара значна больш складаная і цяжэйшая для аўтаматызацыі, і звязаныя з гэтым выдаткі таксама высокія.У адрозненне ад любога традыцыйнага рухавіка з радыяльным патокам, працэсы вытворчасці восевых рухавікоў і механічнае абсталяванне з'явіліся толькі нядаўна.
4. Прымяненне электрамабіляў
Надзейнасць мае вырашальнае значэнне ў аўтамабільнай прамысловасці, і доказы надзейнасці і трываласці адрозніваюццарухавікі з восевым патокампераканаць вытворцаў у тым, што гэтыя маторы прыдатныя для масавай вытворчасці, заўсёды было складанай задачай.Гэта падштурхнула пастаўшчыкоў восевых рухавікоў да правядзення шырокіх праграм праверкі самастойна, пры гэтым кожны пастаўшчык дэманструе, што надзейнасць іх рухавіка не адрозніваецца ад традыцыйных рухавікоў з радыяльным патокам.
Адзіны кампанент, які можа зношвацца ўрухавік з восевым патокамгэта падшыпнікі.Даўжыня восевага магнітнага патоку адносна малая, а размяшчэнне падшыпнікаў бліжэй, звычайна распрацавана так, каб быць крыху большым.На шчасце, рухавік з восевым патокам мае меншую масу ротара і можа вытрымліваць меншыя дынамічныя нагрузкі на вал ротара.Такім чынам, фактычная сіла, прыкладзеная да падшыпнікаў, значна меншая, чым у рухавіка з радыяльным патокам.
Электронная вось - адно з першых прымянення восевых рухавікоў.Меншая шырыня можа змясціць рухавік і каробку перадач у вось.У гібрыдных прылажэннях меншая восевая даўжыня рухавіка, у сваю чаргу, скарачае агульную даўжыню трансмісійнай сістэмы.
Наступны этап - ўстаноўка восевага рухавіка на кола.Такім чынам, магутнасць можа перадавацца непасрэдна ад рухавіка да колаў, паляпшаючы эфектыўнасць рухавіка.За кошт ліквідацыі трансмісій, дыферэнцыялаў і карданных валаў складанасць сістэмы таксама была зніжана.
Аднак стандартных канфігурацый, здаецца, яшчэ не з'явілася.Кожны вытворца арыгінальнага абсталявання даследуе канкрэтныя канфігурацыі, паколькі розныя памеры і формы восевых рухавікоў могуць змяніць канструкцыю электрамабіляў.У параўнанні з радыяльнымі рухавікамі, восевыя рухавікі маюць больш высокую шчыльнасць магутнасці, што азначае, што можна выкарыстоўваць меншыя восевыя рухавікі.Гэта дае новыя варыянты канструкцыі для платформаў аўтамабіляў, напрыклад, размяшчэнне акумулятарных блокаў.
4.1 Сегментная арматура
Тапалогія рухавіка YASA (без ярмоў і сегментаваных арматур) з'яўляецца прыкладам тапалогіі з двума ротарамі і адным статарам, якая зніжае складанасць вытворчасці і падыходзіць для аўтаматызаванай масавай вытворчасці.Гэтыя рухавікі маюць удзельную магутнасць да 10 кВт/кг пры хуткасцях ад 2000 да 9000 абаротаў у хвіліну.
Выкарыстоўваючы спецыяльны кантролер, ён можа забяспечваць ток 200 кВА для рухавіка.Кантролер мае аб'ём прыблізна 5 літраў і вагу 5,8 кілаграма, уключаючы тэрмічнае кіраванне з дыэлектрычным алейным астуджэннем, прыдатны для рухавікоў з восевым патокам, а таксама асінхронных і радыяльных рухавікоў.
Гэта дазваляе вытворцам арыгінальнага абсталявання для электрамабіляў і распрацоўшчыкам першага ўзроўню гібка выбіраць прыдатны рухавік у залежнасці ад прымянення і даступнай прасторы.Меншыя памеры і вага робяць транспартны сродак лягчэйшым і маюць больш акумулятараў, што павялічвае запас ходу.
5. Прымяненне электрычных матацыклаў
Для электрычных матацыклаў і квадрацыклаў некаторыя кампаніі распрацавалі рухавікі з восевым патокам пераменнага току.Звычайна выкарыстоўваная канструкцыя для гэтага тыпу транспартных сродкаў - гэта канструкцыі з восевым патокам на аснове шчотак пастаяннага току, у той час як новы прадукт - цалкам герметычная бесщеточная канструкцыя з пераменным токам.
Шпулькі рухавікоў пастаяннага і пераменнага току застаюцца нерухомымі, але двайныя ротары выкарыстоўваюць пастаянныя магніты замест верціцца арматуры.Перавага гэтага метаду ў тым, што ён не патрабуе механічнага перавароту.
Восевая канструкцыя пераменнага току таксама можа выкарыстоўваць стандартныя трохфазныя кантролеры рухавікоў пераменнага току для радыяльных рухавікоў.Гэта дапамагае знізіць выдаткі, так як кантролер кіруе токам крутоўнага моманту, а не хуткасцю.Для кантролера патрабуецца частата 12 кГц або вышэй, што з'яўляецца асноўнай частатой такіх прылад.
Больш высокая частата зыходзіць з меншай індуктыўнасці абмоткі 20 мкГн. Частата можа кантраляваць ток, каб мінімізаваць пульсацыі току і забяспечыць максімальна гладкі сінусоідны сігнал.З дынамічнага пункту гледжання, гэта выдатны спосаб дасягнуць больш плыўнага кіравання рухавіком, дазваляючы хутка змяняць крутоўны момант.
Гэтая канструкцыя выкарыстоўвае размеркаваную двухслаёвую абмотку, таму магнітны паток цячэ ад ротара да іншага ротара праз статар з вельмі кароткім шляхам і больш высокай эфектыўнасцю.
Ключ да гэтай канструкцыі ў тым, што яна можа працаваць пры максімальным напрузе 60 В і не падыходзіць для сістэм больш высокага напружання.Такім чынам, яго можна выкарыстоўваць для электрычных матацыклаў і чатырохколавых транспартных сродкаў класа L7e, такіх як Renault Twizy.
Максімальнае напружанне 60 В дазваляе інтэграваць рухавік у асноўныя электрычныя сістэмы 48 В і спрашчае працу па тэхнічным абслугоўванні.
Спецыфікацыі чатырохколавых матацыклаў L7e у Еўрапейскім рамачным рэгламенце 2002/24/EC прадугледжваюць, што вага транспартных сродкаў, якія выкарыстоўваюцца для перавозкі грузаў, не перавышае 600 кілаграмаў, за выключэннем вагі акумулятараў.На гэтых транспартных сродках дазволена перавозіць не больш за 200 кілаграмаў пасажыраў, не больш за 1000 кілаграмаў грузаў і магутнасць рухавіка не больш за 15 кілават.Метад размеркаванай абмоткі можа забяспечыць крутоўны момант 75-100 Нм, з пікавай выхадны магутнасцю 20-25 кВт і пастаяннай магутнасцю 15 кВт.
Праблема восевага патоку заключаецца ў тым, як медныя абмоткі рассейваюць цяпло, што складана, таму што цяпло павінна праходзіць праз ротар.Размеркаваная абмотка з'яўляецца ключом да вырашэння гэтай праблемы, так як яна мае вялікую колькасць палюсных паз.Такім чынам, паверхня паміж меддзю і абалонкай павялічваецца, і цяпло можа перадавацца вонкі і адводзіцца стандартнай сістэмай вадкаснага астуджэння.
Некалькі магнітных полюсаў з'яўляюцца ключом да выкарыстання сінусоідных форм хвалі, якія дапамагаюць паменшыць гармонікі.Гэтыя гармонікі выяўляюцца ў выглядзе нагрэву магнітаў і стрыжня, а медныя кампаненты не могуць адводзіць цяпло.Калі цяпло назапашваецца ў магнітах і жалезных стрыжнях, эфектыўнасць зніжаецца, таму аптымізацыя формы хвалі і цеплавога шляху мае вырашальнае значэнне для прадукцыйнасці рухавіка.
Канструкцыя рухавіка была аптымізавана для зніжэння выдаткаў і дасягнення аўтаматызаванай серыйнай вытворчасці.Экструдаванага кольца корпуса не патрабуе складанай механічнай апрацоўкі і дазваляе знізіць матэрыяльныя выдаткі.Шпульку можна намотваць непасрэдна, і ў працэсе намотвання выкарыстоўваецца працэс злучэння для падтрымання правільнай формы зборкі.
Ключавым момантам з'яўляецца тое, што шпулька зроблена са стандартнага камерцыйна даступнага дроту, а жалезны стрыжань ламінаваны стандартнай трансфарматарнай сталлю, якую трэба проста нарэзаць.Іншыя канструкцыі рухавікоў патрабуюць выкарыстання магнітамяккіх матэрыялаў для ламінавання стрыжня, што можа быць даражэй.
Выкарыстанне размеркаваных абмотак азначае, што магнітную сталь не трэба сегментаваць;Яны могуць мець больш простыя формы і прасцей у вырабе.Памяншэнне памеру магнітнай сталі і забеспячэнне яе прастаты вырабу аказвае істотны ўплыў на зніжэнне выдаткаў.
Канструкцыя гэтага рухавіка з восевым патокам таксама можа быць настроена ў адпаведнасці з патрабаваннямі заказчыка.Кліенты маюць індывідуальныя версіі, распрацаваныя на аснове базавага дызайну.Затым вырабляецца на пробнай вытворчай лініі для ранняй праверкі вытворчасці, якую можна паўтарыць на іншых заводах.
Наладжванне адбываецца галоўным чынам таму, што прадукцыйнасць транспартнага сродку залежыць не толькі ад канструкцыі рухавіка з восевым магнітным патокам, але і ад якасці канструкцыі транспартнага сродку, акумулятара і BMS.
Час публікацыі: 28 верасня 2023 г