Ճառագայթային հոսքի շարժիչների համեմատ, առանցքային հոսքի շարժիչները շատ առավելություններ ունեն էլեկտրական մեքենաների նախագծման մեջ: Օրինակ, առանցքային հոսքի շարժիչները կարող են փոխել շարժիչի կառուցվածքը՝ շարժիչը առանցքից անիվների ներս տեղափոխելով:
1.Ուժի առանցք
Առանցքային հոսքի շարժիչներաճող ուշադրություն են ստանում (ձեռքի ձգում): Երկար տարիներ շարժիչի այս տեսակը օգտագործվել է ստացիոնար կիրառություններում, ինչպիսիք են վերելակները և գյուղատնտեսական մեքենաները, սակայն վերջին տասնամյակի ընթացքում շատ մշակողներ աշխատել են բարելավելու այս տեխնոլոգիան և կիրառել այն էլեկտրական մոտոցիկլետների, օդանավակայանի պատյանների, բեռնատարների, էլեկտրական մեքենաների համար: տրանսպորտային միջոցներ և նույնիսկ ինքնաթիռներ:
Ավանդական ճառագայթային հոսքի շարժիչները օգտագործում են մշտական մագնիսներ կամ ինդուկցիոն շարժիչներ, որոնք զգալի առաջընթաց են գրանցել քաշի և ծախսերի օպտիմալացման հարցում: Այնուամենայնիվ, նրանք բախվում են բազմաթիվ դժվարությունների՝ շարունակելու զարգանալ։ Լավ այլընտրանք կարող է լինել առանցքային հոսքը, բոլորովին այլ տեսակի շարժիչ:
Ճառագայթային շարժիչների համեմատ, առանցքային հոսքի մշտական մագնիսների շարժիչների արդյունավետ մագնիսական մակերեսը շարժիչի ռոտորի մակերեսն է, այլ ոչ թե արտաքին տրամագիծը: Հետևաբար, շարժիչի որոշակի ծավալում առանցքային հոսքի մշտական մագնիսական շարժիչները սովորաբար կարող են ապահովել ավելի մեծ ոլորող մոմենտ:
Առանցքային հոսքի շարժիչներավելի կոմպակտ են; Ճառագայթային շարժիչների համեմատ, շարժիչի առանցքի երկարությունը շատ ավելի կարճ է: Ներքին անիվի շարժիչների համար սա հաճախ վճռորոշ գործոն է: Առանցքային շարժիչների կոմպակտ կառուցվածքը ապահովում է ավելի մեծ հզորության խտություն և ոլորող մոմենտ խտություն, քան նմանատիպ ճառագայթային շարժիչները՝ դրանով իսկ վերացնելով չափազանց բարձր աշխատանքային արագությունների անհրաժեշտությունը:
Առանցքային հոսքի շարժիչների արդյունավետությունը նույնպես շատ բարձր է, սովորաբար գերազանցում է 96% -ը: Սա ավելի կարճ, միաչափ հոսքի ուղու շնորհիվ, որը համեմատելի է կամ նույնիսկ ավելի բարձր արդյունավետությամբ՝ համեմատած շուկայում առկա լավագույն 2D ճառագայթային հոսքի շարժիչների հետ:
Շարժիչի երկարությունը ավելի կարճ է, սովորաբար 5-ից 8 անգամ ավելի կարճ, և քաշը նույնպես կրճատվում է 2-ից 5 անգամ: Այս երկու գործոնները փոխել են էլեկտրական մեքենաների հարթակի դիզայներների ընտրությունը:
2. Առանցքային հոսքի տեխնոլոգիա
Կան երկու հիմնական տոպոլոգիաներառանցքային հոսքի շարժիչներերկակի ռոտորով մեկ ստատոր (երբեմն կոչվում է տորուս ոճի մեքենաներ) և մեկ ռոտորով երկակի ստատոր:
Ներկայումս մշտական մագնիսական շարժիչների մեծ մասը օգտագործում է ճառագայթային հոսքի տոպոլոգիա: Մագնիսական հոսքի սխեման սկսվում է ռոտորի վրա գտնվող մշտական մագնիսով, անցնում է ստատորի առաջին ատամի միջով և այնուհետև ճառագայթային հոսում է ստատորի երկայնքով: Այնուհետև անցեք երկրորդ ատամի միջով, որպեսզի հասնեք ռոտորի վրա գտնվող երկրորդ մագնիսական պողպատին: Կրկնակի ռոտորի առանցքային հոսքի տոպոլոգիայում հոսքի հանգույցը սկսվում է առաջին մագնիսից, առանցքային անցնում է ստատորի ատամների միջով և անմիջապես հասնում է երկրորդ մագնիսին:
Սա նշանակում է, որ հոսքի ուղին շատ ավելի կարճ է, քան ճառագայթային հոսքի շարժիչները, ինչը հանգեցնում է շարժիչի ավելի փոքր ծավալների, ավելի մեծ հզորության խտության և արդյունավետության նույն հզորության դեպքում:
Ճառագայթային շարժիչ, որտեղ մագնիսական հոսքը անցնում է առաջին ատամով, իսկ հետո ստատորի միջով վերադառնում հաջորդ ատամին՝ հասնելով մագնիսին։ Մագնիսական հոսքը անցնում է երկչափ ճանապարհով:
Սռնային մագնիսական հոսքի մեքենայի մագնիսական հոսքի ուղին միաչափ է, ուստի կարելի է օգտագործել հատիկավոր էլեկտրական պողպատ: Այս պողպատը հեշտացնում է հոսքի անցումը, դրանով իսկ բարելավելով արդյունավետությունը:
Ճառագայթային հոսքի շարժիչները ավանդաբար օգտագործում են բաշխված ոլորուններ, որոնցից մինչև ոլորուն ծայրերի կեսը չի գործում: Կծիկի ելքը կհանգեցնի լրացուցիչ քաշի, ծախսերի, էլեկտրական դիմադրության և ավելի շատ ջերմության կորստի, ինչը դիզայներներին կստիպի բարելավել ոլորուն դիզայնը:
Կծիկի ծայրերըառանցքային հոսքի շարժիչներշատ ավելի քիչ են, և որոշ նմուշներ օգտագործում են կենտրոնացված կամ հատվածավորված ոլորուններ, որոնք լիովին արդյունավետ են: Սեգմենտավորված ստատորի ճառագայթային մեքենաների համար ստատորում մագնիսական հոսքի ուղու խզումը կարող է լրացուցիչ կորուստներ բերել, սակայն առանցքային հոսքի շարժիչների համար դա խնդիր չէ: Կծիկի ոլորուն դիզայնը մատակարարների մակարդակը տարբերելու բանալին է:
3. Զարգացում
Առանցքային հոսքի շարժիչները բախվում են որոշ լուրջ մարտահրավերների նախագծման և արտադրության մեջ, չնայած նրանց տեխնոլոգիական առավելություններին, դրանց ծախսերը շատ ավելի բարձր են, քան ճառագայթային շարժիչները: Մարդիկ շատ մանրակրկիտ հասկանում են ճառագայթային շարժիչները, և արտադրության մեթոդներն ու մեխանիկական սարքավորումները նույնպես մատչելի են:
Սռնային հոսքի շարժիչների հիմնական մարտահրավերներից մեկը ռոտորի և ստատորի միջև օդի միատեսակ բացը պահպանելն է, քանի որ մագնիսական ուժը շատ ավելի մեծ է, քան ճառագայթային շարժիչները, ինչը դժվարացնում է օդի միասնական բացը պահպանելը: Կրկնակի ռոտորային առանցքային հոսքի շարժիչը նույնպես ջերմության ցրման խնդիրներ ունի, քանի որ ոլորուն գտնվում է ստատորի խորքում և երկու ռոտորային սկավառակների միջև, ինչը շատ դժվարացնում է ջերմության տարածումը:
Սռնու հոսքի շարժիչները նույնպես դժվար է արտադրվել բազմաթիվ պատճառներով: Երկակի ռոտորային մեքենան, օգտագործելով երկակի ռոտորային մեքենա՝ լծերի տոպոլոգիայով (այսինքն՝ հեռացնելով երկաթի լուծը ստատորից, բայց պահպանելով երկաթե ատամները) հաղթահարում է այս խնդիրներից մի քանիսը, առանց ընդլայնելու շարժիչի տրամագիծը և մագնիսը:
Այնուամենայնիվ, լծի հեռացումը բերում է նոր մարտահրավերների, օրինակ՝ ինչպես ամրացնել և տեղադրել առանձին ատամները առանց մեխանիկական լծի միացման: Սառեցումը նույնպես ավելի մեծ մարտահրավեր է:
Դժվար է նաև ռոտոր արտադրել և պահպանել օդային բացը, քանի որ ռոտորային սկավառակը գրավում է ռոտորը: Առավելությունն այն է, որ ռոտորային սկավառակները ուղղակիորեն կապված են լիսեռի օղակի միջոցով, ուստի ուժերը չեղյալ են հայտարարում միմյանց: Սա նշանակում է, որ ներքին առանցքակալը չի դիմանում այդ ուժերին, և նրա միակ գործառույթը ստատորին երկու ռոտորային սկավառակների միջև միջին դիրքում պահելն է:
Կրկնակի ստատորով մեկ ռոտորային շարժիչները չեն բախվում շրջանաձև շարժիչների մարտահրավերներին, սակայն ստատորի դիզայնը շատ ավելի բարդ է և դժվար է հասնել ավտոմատացման, և դրա հետ կապված ծախսերը նույնպես բարձր են: Ի տարբերություն ցանկացած ավանդական շառավղային հոսքի շարժիչի, առանցքային շարժիչների արտադրության գործընթացները և մեխանիկական սարքավորումները միայն վերջերս են ի հայտ եկել:
4. Էլեկտրական մեքենաների կիրառում
Հուսալիությունը շատ կարևոր է ավտոմոբիլային արդյունաբերության մեջ և ապացուցում է տարբեր մեքենաների հուսալիությունն ու ամրությունըառանցքային հոսքի շարժիչներհամոզել արտադրողներին, որ այս շարժիչները հարմար են զանգվածային արտադրության համար, միշտ էլ մարտահրավեր է եղել: Սա դրդել է առանցքային շարժիչների մատակարարներին ինքնուրույն իրականացնել վավերացման լայնածավալ ծրագրեր, որոնցից յուրաքանչյուրը ցույց է տալիս, որ իրենց շարժիչի հուսալիությունը չի տարբերվում ավանդական ճառագայթային հոսքի շարժիչներից:
Միակ բաղադրիչը, որը կարող է մաշվել միառանցքային հոսքի շարժիչառանցքակալներն է: Առանցքային մագնիսական հոսքի երկարությունը համեմատաբար կարճ է, իսկ առանցքակալների դիրքը ավելի մոտ է, սովորաբար նախագծված է մի փոքր «ավելի չափսերով»: Բարեբախտաբար, առանցքային հոսքի շարժիչն ունի ավելի փոքր ռոտորային զանգված և կարող է դիմակայել ռոտորի ավելի ցածր դինամիկ լիսեռի բեռներին: Հետևաբար, առանցքակալների վրա կիրառվող իրական ուժը շատ ավելի փոքր է, քան ճառագայթային հոսքի շարժիչը:
Էլեկտրոնային առանցքը առանցքային շարժիչների առաջին կիրառություններից մեկն է: Ավելի բարակ լայնությունը կարող է պարուրել շարժիչը և փոխանցման տուփը առանցքի մեջ: Հիբրիդային կիրառություններում շարժիչի ավելի կարճ առանցքային երկարությունն իր հերթին կրճատում է փոխանցման համակարգի ընդհանուր երկարությունը:
Հաջորդ քայլը անիվի վրա առանցքային շարժիչի տեղադրումն է: Այս կերպ հզորությունը կարող է ուղղակիորեն փոխանցվել շարժիչից դեպի անիվները՝ բարելավելով շարժիչի արդյունավետությունը։ Փոխանցման տուփերի, դիֆերենցիալների և շարժիչի լիսեռների վերացման շնորհիվ համակարգի բարդությունը նույնպես կրճատվել է:
Այնուամենայնիվ, թվում է, որ ստանդարտ կոնֆիգուրացիաները դեռ չեն հայտնվել: Յուրաքանչյուր օրիգինալ սարքավորման արտադրող ուսումնասիրում է կոնկրետ կոնֆիգուրացիաներ, քանի որ առանցքային շարժիչների տարբեր չափերն ու ձևերը կարող են փոխել էլեկտրական մեքենաների դիզայնը: Ճառագայթային շարժիչների համեմատ, առանցքային շարժիչներն ունեն ավելի մեծ հզորության խտություն, ինչը նշանակում է, որ կարող են օգտագործվել ավելի փոքր առանցքային շարժիչներ: Սա ապահովում է տրանսպորտային միջոցների հարթակների դիզայնի նոր տարբերակներ, ինչպիսիք են մարտկոցների փաթեթների տեղադրումը:
4.1 Սեգմենտացված արմատուրա
YASA (Yokeless and Segmented Armature) շարժիչի տոպոլոգիան կրկնակի ռոտորով մեկ ստատորի տոպոլոգիայի օրինակ է, որը նվազեցնում է արտադրության բարդությունը և հարմար է ավտոմատացված զանգվածային արտադրության համար: Այս շարժիչներն ունեն մինչև 10 կՎտ/կգ հզորության խտություն 2000-ից 9000 պտ/րոպում արագությամբ:
Օգտագործելով հատուկ կարգավորիչ, այն կարող է ապահովել շարժիչի համար 200 կՎԱ հոսանք: Կարգավորիչը ունի մոտավորապես 5 լիտր ծավալ և կշռում է 5,8 կիլոգրամ, ներառյալ ջերմային կառավարումը դիէլեկտրական յուղի հովացման միջոցով, որը հարմար է առանցքային հոսքի շարժիչների, ինչպես նաև ինդուկցիոն և ճառագայթային հոսքի շարժիչների համար:
Սա թույլ է տալիս էլեկտրական մեքենաների օրիգինալ սարքավորումներ արտադրողներին և առաջին կարգի մշակողներին ճկուն կերպով ընտրել համապատասխան շարժիչը՝ հիմնվելով կիրառման և առկա տարածքի վրա: Ավելի փոքր չափսերն ու քաշը դարձնում են մեքենան ավելի թեթև և ավելի շատ մարտկոցներ՝ դրանով իսկ մեծացնելով տիրույթի բարձրացումը:
5. Էլեկտրական մոտոցիկլետների կիրառում
Էլեկտրական մոտոցիկլետների և ATV-ների համար որոշ ընկերություններ մշակել են AC առանցքային հոսքի շարժիչներ: Այս տեսակի տրանսպորտային միջոցների համար սովորաբար օգտագործվող դիզայնը DC վրձինների վրա հիմնված առանցքային հոսքի նմուշներն են, մինչդեռ նոր արտադրանքը AC է, լիովին կնքված առանց խոզանակների դիզայն:
Երկու DC և AC շարժիչների կծիկները մնում են անշարժ, բայց երկակի ռոտորները պտտվող խարիսխների փոխարեն օգտագործում են մշտական մագնիսներ: Այս մեթոդի առավելությունն այն է, որ այն չի պահանջում մեխանիկական հակադարձում:
AC առանցքային դիզայնը կարող է նաև օգտագործել ստանդարտ եռաֆազ AC շարժիչի կարգավորիչներ ճառագայթային շարժիչների համար: Սա օգնում է նվազեցնել ծախսերը, քանի որ կարգավորիչը վերահսկում է ոլորող մոմենտների հոսանքը, ոչ թե արագությունը: Կարգավորիչը պահանջում է 12 կՀց կամ ավելի հաճախականություն, որը նման սարքերի հիմնական հաճախականությունն է:
Ավելի բարձր հաճախականությունը գալիս է 20 µH ցածր ոլորուն ինդուկտիվությունից: Հաճախականությունը կարող է կառավարել հոսանքը՝ նվազագույնի հասցնելու հոսանքի ալիքը և ապահովելու սինուսոիդային ազդանշանը հնարավորինս հարթ: Դինամիկ տեսանկյունից սա հիանալի միջոց է շարժիչի ավելի սահուն հսկողության հասնելու համար՝ թույլ տալով արագ ոլորող մոմենտ փոխել:
Այս դիզայնը ընդունում է բաշխված երկշերտ ոլորուն, այնպես որ մագնիսական հոսքը ռոտորից հոսում է մեկ այլ ռոտոր՝ ստատորի միջով, շատ կարճ ճանապարհով և ավելի բարձր արդյունավետությամբ:
Այս դիզայնի բանալին այն է, որ այն կարող է աշխատել առավելագույնը 60 Վ լարման դեպքում և հարմար չէ բարձր լարման համակարգերի համար: Հետևաբար, այն կարող է օգտագործվել էլեկտրական մոտոցիկլետների և L7e դասի քառանիվ մեքենաների համար, ինչպիսին է Renault Twizy-ն:
Առավելագույն 60 Վ լարումը թույլ է տալիս շարժիչին ինտեգրվել հիմնական 48 Վ էլեկտրական համակարգերին և հեշտացնում է սպասարկման աշխատանքները:
L7e չորս անիվի մոտոցիկլետի տեխնիկական բնութագրերը Եվրոպական շրջանակային կանոնակարգ 2002/24/EC սահմանում են, որ ապրանքների տեղափոխման համար օգտագործվող տրանսպորտային միջոցների քաշը չի գերազանցում 600 կիլոգրամը, բացառելով մարտկոցների քաշը: Այդ մեքենաներին թույլատրվում է տեղափոխել ոչ ավելի, քան 200 կիլոգրամ ուղևոր, ոչ ավելի, քան 1000 կիլոգրամ բեռ և ոչ ավելի, քան 15 կիլովատ շարժիչի հզորություն։ Բաշխված ոլորման մեթոդը կարող է ապահովել 75-100 Նմ ոլորող մոմենտ, 20-25 կՎտ գագաթնակետային հզորությամբ և 15 կՎտ շարունակական հզորությամբ:
Առանցքային հոսքի մարտահրավերը կայանում է նրանում, թե ինչպես են պղնձե ոլորունները ցրում ջերմությունը, ինչը դժվար է, քանի որ ջերմությունը պետք է անցնի ռոտորով: Բաշխված ոլորուն այս խնդրի լուծման բանալին է, քանի որ այն ունի մեծ թվով բևեռների անցքեր: Այսպիսով, պղնձի և պատյանի միջև կա ավելի մեծ մակերես, և ջերմությունը կարող է փոխանցվել դեպի դրս և արտանետվել ստանդարտ հեղուկ հովացման համակարգով:
Բազմաթիվ մագնիսական բևեռները առանցքային են սինուսոիդային ալիքների ձևերի օգտագործման համար, որոնք օգնում են նվազեցնել ներդաշնակությունը: Այս ներդաշնակությունները դրսևորվում են որպես մագնիսների և միջուկի տաքացում, մինչդեռ պղնձի բաղադրիչները չեն կարող հեռացնել ջերմությունը: Երբ ջերմությունը կուտակվում է մագնիսներում և երկաթի միջուկներում, արդյունավետությունը նվազում է, այդ իսկ պատճառով ալիքի ձևի և ջերմության ուղու օպտիմալացումը շատ կարևոր է շարժիչի աշխատանքի համար:
Շարժիչի դիզայնը օպտիմիզացված է ծախսերը նվազեցնելու և ավտոմատացված զանգվածային արտադրության հասնելու համար: Էքստրուդացված բնակարանային օղակը չի պահանջում բարդ մեխանիկական մշակում և կարող է նվազեցնել նյութական ծախսերը: Կծիկը կարող է ուղղակիորեն փաթաթվել, և ոլորման գործընթացում օգտագործվում է միացման գործընթաց՝ հավաքի ճիշտ ձևը պահպանելու համար:
Հիմնական կետն այն է, որ կծիկը պատրաստված է ստանդարտ առևտրային հասանելի մետաղալարից, մինչդեռ երկաթի միջուկը լամինացված է ստանդարտ անջատված դարակաշարային տրանսֆորմատորային պողպատով, որը պարզապես պետք է ձևավորվի: Շարժիչների այլ ձևավորումները պահանջում են փափուկ մագնիսական նյութերի օգտագործում միջուկի շերտավորման մեջ, ինչը կարող է ավելի թանկ լինել:
Բաշխված ոլորունների օգտագործումը նշանակում է, որ մագնիսական պողպատը պետք չէ հատվածավորել. Նրանք կարող են լինել ավելի պարզ ձևեր և ավելի հեշտ արտադրել: Մագնիսական պողպատի չափերի կրճատումը և դրա արտադրության հեշտության ապահովումը էական ազդեցություն ունի ծախսերի կրճատման վրա:
Այս առանցքային հոսքի շարժիչի դիզայնը կարող է նաև հարմարեցվել հաճախորդի պահանջներին համապատասխան: Հաճախորդներն ունեն հարմարեցված տարբերակներ, որոնք մշակվել են հիմնական դիզայնի շուրջ: Այնուհետև արտադրվում է փորձնական արտադրական գծում վաղ արտադրության ստուգման համար, որը կարող է կրկնօրինակվել այլ գործարաններում:
Անհատականացումը հիմնականում պայմանավորված է նրանով, որ մեքենայի արդյունավետությունը կախված է ոչ միայն առանցքային մագնիսական հոսքի շարժիչի նախագծումից, այլև մեքենայի կառուցվածքի, մարտկոցների փաթեթի և BMS-ի որակից:
Հրապարակման ժամանակը՝ Sep-28-2023
