Í samanburði við geislahreyfla hafa áshreyflar marga kosti í hönnun rafknúinna ökutækja. Til dæmis geta áshreyflar breytt hönnun drifrásarinnar með því að færa mótorinn frá ásnum að innanverðu hjólanna.
1. Máttarásinn
Axial flæðismótorareru að fá sífellt meiri athygli (öðla grip). Í mörg ár hefur þessi tegund mótors verið notuð í kyrrstæðum verkefnum eins og lyftum og landbúnaðarvélum, en á síðasta áratug hafa margir verktaki unnið að því að bæta þessa tækni og beita henni á rafmagnsmótorhjól, flugvallarhýsi, flutningabíla, rafknúin ökutæki og jafnvel flugvélar.
Hefðbundnar radíalflæðismótorar nota varanlega segla eða spanmótorar, sem hafa náð verulegum árangri í að hámarka þyngd og kostnað. Hins vegar standa þeir frammi fyrir mörgum erfiðleikum við áframhaldandi þróun. Axial flæðismótor, sem er allt önnur gerð mótors, gæti verið góður valkostur.
Í samanburði við radíalmótora er virkt segulflötur ásflæðis-segulmótora yfirborð mótorskífunnar, ekki ytra þvermálið. Þess vegna geta ásflæðis-segulmótorar venjulega veitt meira tog í ákveðnu mótorrými.
Axial flæðismótorareru þéttari; Í samanburði við radíalmótora er áslengd mótorsins mun styttri. Fyrir mótora með innri hjólum er þetta oft mikilvægur þáttur. Þétt uppbygging ásmótora tryggir meiri aflþéttleika og togþéttleika en sambærilegir radíalmótorar, og útrýmir þannig þörfinni fyrir mjög mikinn rekstrarhraða.
Nýtni ásflæðismótora er einnig mjög mikil, yfirleitt yfir 96%. Þetta er þökk sé styttri, eins víddar flæðisleið, sem er sambærileg eða jafnvel meiri í skilvirkni samanborið við bestu tvívíðu radíalflæðismótora á markaðnum.
Lengd mótorsins er styttri, venjulega 5 til 8 sinnum styttri, og þyngdin er einnig 2 til 5 sinnum minni. Þessir tveir þættir hafa breytt vali hönnuða rafknúinna ökutækjapalla.
2. Axial flux tækni
Það eru tvær meginþyrpingar fyrirásflæðismótorar: tvísnúðari með einum stator (stundum kallaðar torus-vélar) og einsnúðari með tveimur stator.
Eins og er nota flestir varanlegir segulmótorar geislamyndaða flæðisrás. Segulflæðisrásin byrjar með varanlegum segli á snúningsásnum, fer í gegnum fyrstu tönnina á statornum og rennur síðan geislamyndað meðfram statornum. Síðan fer hún í gegnum aðra tönnina til að ná til annars segulstálsins á snúningsásnum. Í tvískiptri snúningsásflæðisrás byrjar flæðislykkjan frá fyrsta seglinum, fer í gegnum statortennurnar og nær strax til annars segulsins.
Þetta þýðir að flæðisleiðin er mun styttri en hjá geislahreyflum, sem leiðir til minni mótorrúmmáls, meiri aflþéttleika og skilvirkni við sama afl.
Geislamótor, þar sem segulflæðið fer í gegnum fyrstu tönnina og snýr síðan aftur til næstu tönnar í gegnum statorinn og nær seglinum. Segulflæðið fylgir tvívíddarleið.
Segulflæðisleið ássegulflæðisvélar er einvíddar, þannig að hægt er að nota kornbundið rafstál. Þetta stál auðveldar flæðinu að fara í gegn og eykur þannig skilvirkni.
Geislaflæðismótorar nota hefðbundið dreifðar vafningar, þar sem allt að helmingur vafningaenda virkar ekki. Ofhleðsla spólunnar leiðir til aukinnar þyngdar, kostnaðar, rafviðnáms og meira varmataps, sem neyðir hönnuði til að bæta vafningahönnunina.
Spóluendarnir áásflæðismótorareru mun færri, og sumar gerðir nota einbeittar eða sundraðar vafningar, sem eru fullkomlega virkar. Fyrir sundraðar stator radíalvélar getur rof á segulflæðisleiðinni í statornum valdið frekari tapi, en fyrir ásflæðismótora er þetta ekki vandamál. Hönnun spóluvafninganna er lykillinn að því að greina á milli birgja.
3. Þróun
Ásflæðismótorar standa frammi fyrir alvarlegum áskorunum í hönnun og framleiðslu, þrátt fyrir tæknilega kosti sína er kostnaður þeirra mun hærri en hjá radíalmótorum. Fólk hefur mjög ítarlega þekkingu á radíalmótorum og framleiðsluaðferðir og vélrænn búnaður eru einnig auðfáanlegir.
Ein helsta áskorunin við ásflæðismótora er að viðhalda jöfnu loftbili milli snúningshlutans og statorsins, þar sem segulkrafturinn er mun meiri en í radíalmótorum, sem gerir það erfitt að viðhalda jöfnu loftbili. Tvöfaldur ásflæðismótor hefur einnig vandamál með varmadreifingu, þar sem vafningurinn er staðsettur djúpt inni í statornum og á milli tveggja snúningsdiskanna, sem gerir varmadreifingu mjög erfiða.
Ásflæðismótorar eru einnig erfiðir í framleiðslu af mörgum ástæðum. Tvöfaldur snúningsvél sem notar tvöfaldan snúningsvél með ok-toppfræði (þ.e. að fjarlægja járnokið af statornum en halda járntennunum) vinnur bug á sumum af þessum vandamálum án þess að auka þvermál mótorsins og segulsins.
Hins vegar fylgir því að fjarlægja okið nýjar áskoranir, svo sem hvernig á að festa og staðsetja einstakar tennur án vélrænnar oktengingar. Kæling er einnig enn meiri áskorun.
Það er líka erfitt að framleiða snúningsásinn og viðhalda loftbilinu, þar sem snúningsdiskurinn dregur að sér snúningsásinn. Kosturinn er sá að snúningsdiskarnir eru tengdir beint saman í gegnum áshring, þannig að kraftarnir jafna hvor annan út. Þetta þýðir að innri legan þolir ekki þessa krafta og eina hlutverk hennar er að halda statornum í miðstöðu á milli snúningsdiskanna tveggja.
Tvöfaldur stator með einum snúningshluta standa ekki frammi fyrir sömu áskorunum og hringlaga mótorar, en hönnun statorsins er mun flóknari og erfiðari í sjálfvirkni, og tengdur kostnaður er einnig hár. Ólíkt hefðbundnum geislahreyflum hafa framleiðsluferli og vélrænn búnaður ásmótora aðeins nýlega komið fram.
4. Notkun rafknúinna ökutækja
Áreiðanleiki er lykilatriði í bílaiðnaðinum og það er mikilvægt að sanna áreiðanleika og endingu mismunandiásflæðismótorarAð sannfæra framleiðendur um að þessir mótorar henti til fjöldaframleiðslu hefur alltaf verið áskorun. Þetta hefur hvatt birgja ásmótora til að framkvæma umfangsmiklar sannprófanir á eigin spýtur, þar sem hver birgir sýnir fram á að áreiðanleiki mótoranna er ekki frábrugðinn hefðbundnum geislamótorum.
Eini íhluturinn sem getur slitnað íásflæðismótoreru legurnar. Lengd ássegulflæðisins er tiltölulega stutt og staðsetning leganna er nær, venjulega hönnuð til að vera örlítið „ofstæð“. Sem betur fer hefur ássegulflæðismótorinn minni snúningsmassa og þolir lægri álag á snúningsásinn. Þess vegna er raunverulegur kraftur sem beitt er á legurnar mun minni en á geislaflæðismótornum.
Rafásar eru ein af fyrstu notkunum ásmótora. Þynnri breidd þeirra getur innlimað mótorinn og gírkassann í ásnum. Í blendingaforritum styttir styttri áslengd mótorsins heildarlengd gírkassans.
Næsta skref er að setja upp ásmótorinn á hjólið. Þannig er hægt að flytja kraft beint frá mótornum til hjólanna, sem eykur skilvirkni mótorsins. Þar sem ekki er þörf á gírkassa, mismunadrifum og drifásum hefur flækjustig kerfisins einnig minnkað.
Hins vegar virðist sem staðlaðar stillingar hafi ekki enn komið fram. Hver framleiðandi upprunalegs búnaðar er að rannsaka sérstakar stillingar, þar sem mismunandi stærðir og lögun ásmótora geta breytt hönnun rafknúinna ökutækja. Í samanburði við radíalmótora hafa ásmótora meiri aflþéttleika, sem þýðir að hægt er að nota minni ásmótora. Þetta býður upp á nýja hönnunarmöguleika fyrir ökutækjapalla, svo sem staðsetningu rafhlöðupakka.
4.1 Skipt armature
YASA (Yokeless and Segmented Armature) mótorgerðin er dæmi um tvísnúðara og stakan statorgerð, sem dregur úr flækjustigi í framleiðslu og hentar fyrir sjálfvirka fjöldaframleiðslu. Þessir mótorar hafa aflþéttleika allt að 10 kW/kg við hraða frá 2000 til 9000 snúninga á mínútu.
Með sérstökum stýribúnaði getur hann veitt 200 kVA straum fyrir mótorinn. Stýringin er um það bil 5 lítrar að rúmmáli og vegur 5,8 kíló, þar með talið hitastýring með rafskautskælingu, sem hentar bæði fyrir ásflæðismótora og rafskauts- og radíalflæðismótora.
Þetta gerir framleiðendum rafknúinna ökutækja og fyrsta flokks verktaki kleift að velja sveigjanlega viðeigandi mótor út frá notkun og tiltæku rými. Minni stærð og þyngd gera ökutækið léttara og hefur fleiri rafhlöður, sem eykur drægnina.
5. Notkun rafmótorhjóla
Fyrir rafmagnsmótorhjól og fjórhjól hafa sum fyrirtæki þróað AC ásflæðismótora. Algengasta hönnunin fyrir þessa tegund ökutækja er jafnstraumsbursta-byggð á ásflæðismótorum, en nýja varan er AC, fullkomlega þéttuð burstalaus hönnun.
Spólurnar í bæði jafnstraums- og riðstraumsmótorum haldast kyrrstæðar, en tvískiptu snúningsásarnir nota varanlega segla í stað snúningsása. Kosturinn við þessa aðferð er að hún krefst ekki vélrænnar viðsnúnings.
AC ásdrifshönnunin getur einnig notað staðlaða þriggja fasa AC mótorstýringar fyrir radíalmótora. Þetta hjálpar til við að draga úr kostnaði, þar sem stýringarnar stjórna straumi eða togi, ekki hraða. Stýringarnar þurfa tíðni upp á 12 kHz eða hærri, sem er aðaltíðni slíkra tækja.
Hærri tíðnin kemur frá lægri spanstuðli vafninganna upp á 20 µH. Tíðnin getur stjórnað straumnum til að lágmarka straumbylgjur og tryggja eins mjúkt og mögulegt er í sínuslaga merki. Frá sjónarhóli virkni er þetta frábær leið til að ná mýkri mótorstýringu með því að leyfa hraðar breytingar á togi.
Þessi hönnun notar dreifða tvílaga vafningu, þannig að segulflæðið flæðir frá snúningshlutanum til annars snúningshluta í gegnum statorinn, með mjög stuttri leið og meiri skilvirkni.
Lykillinn að þessari hönnun er að hún getur starfað við hámarksspennu upp á 60 V og hentar ekki fyrir kerfi með hærri spennu. Þess vegna er hægt að nota hana fyrir rafmagnsmótorhjól og fjórhjóladrifin ökutæki í flokki L7e eins og Renault Twizy.
Hámarksspennan 60 V gerir kleift að samþætta mótorinn í almenn 48 V rafkerfi og einfaldar viðhald.
Í forskriftum L7e fjórhjóla mótorhjóla í evrópsku rammareglugerðinni 2002/24/EB er kveðið á um að þyngd ökutækja sem notuð eru til vöruflutninga megi ekki fara yfir 600 kílógrömm, að undanskildum þyngd rafgeyma. Þessi ökutæki mega ekki flytja meira en 200 kílógrömm af farþegum, ekki meira en 1000 kílógrömm af farmi og ekki meira en 15 kílóvött af vélarafli. Dreifð vafningsaðferð getur veitt 75-100 Nm tog, með hámarksafli upp á 20-25 kW og samfelldu afli upp á 15 kW.
Áskorunin í tengslum við ásflæði liggur í því hvernig koparvöfðingar dreifa hita, sem er erfitt þar sem hiti verður að fara í gegnum snúningshlutann. Dreifða vöfðunin er lykillinn að lausn þessa vandamáls, þar sem hún hefur fjölda pólraufa. Á þennan hátt verður stærra yfirborðsflatarmál milli koparsins og hlífarinnar og varmi getur flyst út og losað sig með venjulegu vökvakælikerfi.
Margfeldi segulskautar eru lykilatriði til að nýta sinusbylgjuform, sem hjálpa til við að draga úr sveiflum. Þessar sveiflur birtast sem upphitun seglanna og kjarnans, en koparhlutar geta ekki borið burt hitann. Þegar hiti safnast fyrir í seglum og járnkjörnum minnkar skilvirkni, og þess vegna er mikilvægt að hámarka bylgjuform og hitaleið fyrir afköst mótorsins.
Hönnun mótorsins hefur verið fínstillt til að lækka kostnað og ná fram sjálfvirkri fjöldaframleiðslu. Útpressaður húshringur krefst ekki flókinnar vélrænnar vinnslu og getur dregið úr efniskostnaði. Hægt er að vafra spóluna beint og nota líminguferli við vafninguna til að viðhalda réttri samsetningarlögun.
Lykilatriðið er að spólan er úr venjulegum vír sem fæst í verslunum, en járnkjarninn er lagskiptur með venjulegu spennustáli sem hægt er að nota tilbúið, sem þarf einfaldlega að skera í rétta lögun. Aðrar mótorhönnun krefst notkunar á mjúkum segulmögnuðum efnum í kjarnalagskiptingunni, sem getur verið dýrara.
Notkun dreifðra vafninga þýðir að segulstálið þarf ekki að vera sundurliðað; þau geta verið einfaldari í lögun og auðveldari í framleiðslu. Að minnka stærð segulstálsins og tryggja auðvelda framleiðslu hefur veruleg áhrif á lækkun kostnaðar.
Hönnun þessa ásflæðismótors er einnig hægt að aðlaga að kröfum viðskiptavina. Viðskiptavinir fá sérsniðnar útgáfur þróaðar í kringum grunnhönnun. Síðan eru þær framleiddar á prufuframleiðslulínu til að staðfesta framleiðslu snemma, sem hægt er að endurtaka í öðrum verksmiðjum.
Sérsniðning er aðallega vegna þess að afköst ökutækisins eru ekki aðeins háð hönnun ás segulflæðismótorsins, heldur einnig gæðum burðarvirkis ökutækisins, rafhlöðupakka og BMS.
Birtingartími: 28. september 2023
