Kompare kun radialaj fluksmotoroj, aksaj fluksmotoroj havas multajn avantaĝojn en la dezajno de elektraj veturiloj. Ekzemple, aksaj fluksmotoroj povas ŝanĝi la dezajnon de la potencotrajno movante la motoron de la akso al la interno de la radoj.
1. Akso de potenco
Aksaj fluksaj motorojricevas kreskantan atenton (gajnas tiradon). Dum multaj jaroj, ĉi tiu tipo de motoro estis uzata en senmovaj aplikoj kiel liftoj kaj agrikulturaj maŝinoj, sed dum la pasinta jardeko, multaj programistoj laboris por plibonigi ĉi tiun teknologion kaj apliki ĝin al elektraj motorcikloj, flughavenaj kapsuloj, kargokamionoj, elektraj veturiloj, kaj eĉ aviadiloj.
Tradiciaj radialaj fluksmotoroj uzas permanentajn magnetojn aŭ induktajn motorojn, kiuj faris signifajn progresojn en optimumigo de pezo kaj kosto. Tamen, ili alfrontas multajn malfacilaĵojn en daŭra disvolviĝo. Aksa fluksmotoro, tute malsama tipo de motoro, povus esti bona alternativo.
Kompare kun radialaj motoroj, la efektiva magneta surfaco de aksfluaj permanentaj magnetaj motoroj estas la surfaco de la motorrotoro, ne la ekstera diametro. Tial, en certa volumeno de motoro, aksfluaj permanentaj magnetaj motoroj kutime povas provizi pli grandan tordmomanton.
Aksaj fluksaj motorojestas pli kompaktaj; Kompare kun radialaj motoroj, la aksa longo de la motoro estas multe pli mallonga. Por internaj radmotoroj, tio ofte estas decida faktoro. La kompakta strukturo de aksaj motoroj certigas pli altan potencodensecon kaj tordmomantodensecon ol similaj radialaj motoroj, tiel eliminante la bezonon de ekstreme altaj funkciaj rapidoj.
La efikeco de aksaj fluksmotoroj estas ankaŭ tre alta, kutime superante 96%. Ĉi tio estas danke al la pli mallonga, unu-dimensia fluvojo, kiu estas komparebla aŭ eĉ pli alta en efikeco kompare kun la plej bonaj 2D radialaj fluksmotoroj sur la merkato.
La longo de la motoro estas pli mallonga, kutime 5 ĝis 8 fojojn pli mallonga, kaj la pezo ankaŭ estas reduktita 2 ĝis 5 fojojn. Ĉi tiuj du faktoroj ŝanĝis la elekton de elektraveturilaj platformaj dizajnistoj.
2. Aksa fluoteknologio
Ekzistas du ĉefaj topologioj poraksaj fluksaj motoroj: duobla rotora unuopa statoro (foje nomataj torus-stilaj maŝinoj) kaj unu rotora duobla statoro.
Nuntempe, plej multaj permanentaj magnetaj motoroj uzas radialan fluksan topologion. La magneta fluksa cirkvito komenciĝas per permanenta magneto sur la rotoro, pasas tra la unua dento sur la statoro, kaj poste fluas radiale laŭlonge de la statoro. Poste pasas tra la dua dento por atingi la duan magnetan ŝtalon sur la rotoro. En duobla rotora aksa fluksa topologio, la fluksa buklo komenciĝas de la unua magneto, pasas akse tra la statoraj dentoj, kaj tuj atingas la duan magneton.
Tio signifas, ke la fluksovojo estas multe pli mallonga ol tiu de radialaj fluksomotoroj, rezultante en pli malgrandaj motorvolumoj, pli alta potencodenseco kaj efikeco ĉe la sama potenco.
Radia motoro, kie la magneta fluo pasas tra la unua dento kaj poste revenas al la sekva dento tra la statoro, atingante la magneton. Magneta fluo sekvas dudimensian vojon.
La magneta fluksovojo de aksa magneta fluksomaŝino estas unu-dimensia, do oni povas uzi grenorientitan elektran ŝtalon. Ĉi tiu ŝtalo faciligas la trairon de la flukso, tiel plibonigante efikecon.
Radialfluaj motoroj tradicie uzas distribuitajn volvaĵojn, kun ĝis duono de la volvaĵfinoj nefunkciantaj. La bobena superpendaĵo rezultigos plian pezon, koston, elektran rezistancon kaj pli da varmoperdo, devigante projektistojn plibonigi la volvaĵdezajnon.
La bobenaj finoj deaksaj fluksaj motorojestas multe malpli, kaj iuj dezajnoj uzas koncentritajn aŭ segmentitajn volvaĵojn, kiuj estas tute efikaj. Por segmentitaj statoraj radialaj maŝinoj, la rompo de la magneta flua vojo en la statoro povas kaŭzi pliajn perdojn, sed por aksaj fluaj motoroj, tio ne estas problemo. La dezajno de la bobena volvaĵo estas la ŝlosilo por distingi la nivelon de provizantoj.
3. Disvolviĝo
Aksaj fluksaj motoroj alfrontas kelkajn gravajn defiojn en projektado kaj produktado, malgraŭ siaj teknologiaj avantaĝoj, iliaj kostoj estas multe pli altaj ol tiuj de radialaj motoroj. Homoj havas tre detalan komprenon pri radialaj motoroj, kaj fabrikadmetodoj kaj mekanika ekipaĵo ankaŭ estas facile haveblaj.
Unu el la ĉefaj defioj de aksaj fluksaj motoroj estas konservi unuforman aerinterspacon inter la rotoro kaj statoro, ĉar la magneta forto estas multe pli granda ol tiu de radialaj motoroj, kio malfaciligas la konservadon de unuforma aerinterspaco. La duobla-rotora aksa fluksa motoro ankaŭ havas problemojn pri varmodisradiado, ĉar la volvaĵo situas profunde ene de la statoro kaj inter la du rotordiskoj, kio malfaciligas varmodisradiadon.
Aksajn fluksajn motorojn ankaŭ malfacilas fabriki pro multaj kialoj. La duobla rotora maŝino uzanta duoblan rotoran maŝinon kun jugo-topologio (t.e. forigante la feran jugon de la statoro sed retenante la ferajn dentojn) superas kelkajn el ĉi tiuj problemoj sen pligrandigi la motoran diametron kaj magneton.
Tamen, forigi la jugon alportas novajn defiojn, kiel ekzemple kiel fiksi kaj poziciigi individuajn dentojn sen mekanika jugo-konekto. Malvarmigo ankaŭ estas pli granda defio.
Estas ankaŭ malfacile produkti la rotoron kaj konservi la aerinterspacon, ĉar la rotordisko altiras la rotoron. La avantaĝo estas, ke la rotordiskoj estas rekte konektitaj per ŝaftoringo, do la fortoj nuligas unu la alian. Tio signifas, ke la interna lagro ne eltenas ĉi tiujn fortojn, kaj ĝia sola funkcio estas teni la statoron en la meza pozicio inter la du rotordiskoj.
Duoblastatoraj unu-rotoraj motoroj ne alfrontas la defiojn de cirklaj motoroj, sed la dezajno de la statoro estas multe pli kompleksa kaj malfacile atingebla aŭtomatigo, kaj la rilataj kostoj ankaŭ estas altaj. Male al iu ajn tradicia radiala fluksa motoro, aksaj motoraj fabrikadprocezoj kaj mekanika ekipaĵo nur ĵus aperis.
4. Apliko de elektraj veturiloj
Fidindeco estas decida en la aŭtomobila industrio, kaj pruvi la fidindecon kaj fortikecon de diversajaksaj fluksaj motorojKonvinki fabrikantojn, ke ĉi tiuj motoroj taŭgas por amasproduktado, ĉiam estis defio. Ĉi tio instigis provizantojn de aksaj motoroj mem efektivigi ampleksajn validigajn programojn, kie ĉiu provizanto montras, ke la fidindeco de ilia motoro ne diferencas de tiu de tradiciaj radialaj fluksmotoroj.
La sola komponanto, kiu povas eluziĝi enaksa fluomotoroestas la lagroj. La longo de la aksa magneta fluo estas relative mallonga, kaj la pozicio de la lagroj estas pli proksima, kutime desegnita por esti iomete "trodimensia". Bonŝance, la aksa fluomotoro havas pli malgrandan rotormason kaj povas elteni pli malaltajn rotordinamikajn ŝaftoŝarĝojn. Tial, la efektiva forto aplikita al la lagroj estas multe pli malgranda ol tiu de la radiala fluomotoro.
Elektronika akso estas unu el la unuaj aplikoj de aksaj motoroj. La pli maldika larĝo povas enkapsuligi la motoron kaj rapidumujon en la akso. En hibridaj aplikoj, la pli mallonga aksa longo de la motoro siavice mallongigas la totalan longon de la transmisisistemo.
La sekva paŝo estas instali la aksan motoron sur la radon. Tiel, la potenco povas esti rekte transdonita de la motoro al la radoj, plibonigante la efikecon de la motoro. Pro la forigo de transmisioj, diferencialoj kaj kardanŝaftoj, la komplekseco de la sistemo ankaŭ reduktiĝis.
Tamen, ŝajnas, ke normaj konfiguracioj ankoraŭ ne aperis. Ĉiu originala ekipaĵproduktanto esploras specifajn konfiguraciojn, ĉar la malsamaj grandecoj kaj formoj de aksaj motoroj povas ŝanĝi la dezajnon de elektraj veturiloj. Kompare kun radialaj motoroj, aksaj motoroj havas pli altan potencodensecon, kio signifas, ke pli malgrandaj aksaj motoroj povas esti uzataj. Tio provizas novajn dezajnajn eblojn por veturilaj platformoj, kiel ekzemple la lokigo de bateriaj pakoj.
4.1 Segmentita armaturo
La YASA (Senjuga kaj Segmentita Armaturo) motortopologio estas ekzemplo de duobla rotora unu-statora topologio, kiu reduktas fabrikadan kompleksecon kaj taŭgas por aŭtomatigita amasproduktado. Ĉi tiuj motoroj havas potencodensecon ĝis 10 kW/kg je rapidoj de 2000 ĝis 9000 rpm.
Uzante dediĉitan regilon, ĝi povas provizi kurenton de 200 kVA por la motoro. La regilo havas volumenon de proksimume 5 litroj kaj pezas 5,8 kilogramojn, inkluzive de termika administrado kun dielektrika olea malvarmigo, taŭga por aksaj fluksaj motoroj same kiel indukto- kaj radialaj fluksaj motoroj.
Ĉi tio permesas al fabrikantoj de originalaj ekipaĵoj por elektraj veturiloj kaj al unuarangaj programistoj flekseble elekti la taŭgan motoron laŭ la apliko kaj disponebla spaco. La pli eta grandeco kaj pezo igas la veturilon pli malpeza kaj havas pli da baterioj, tiel pliigante la atingodistancon.
5. Apliko de elektraj motorcikloj
Por elektraj motorcikloj kaj kvadocikloj, kelkaj kompanioj evoluigis AC-aksajn fluajn motorojn. La ofte uzata dezajno por ĉi tiu tipo de veturilo estas DC-brosaj aksaj fluaj dezajnoj, dum la nova produkto estas AC, plene sigelita senbrosa dezajno.
La bobenoj de kaj kontinukurenta kaj alterna kurenta motoroj restas senmovaj, sed la duoblaj rotoroj uzas permanentajn magnetojn anstataŭ rotaciantajn armaturojn. La avantaĝo de ĉi tiu metodo estas, ke ĝi ne postulas mekanikan inversigon.
La aksa AC-dezajno ankaŭ povas uzi normajn trifazajn AC-motorregilojn por radialaj motoroj. Tio helpas redukti kostojn, ĉar la regilo kontrolas la kurenton de tordmomanto, ne la rapidon. La regilo postulas frekvencon de 12 kHz aŭ pli altan, kio estas la ĉefa frekvenco de tiaj aparatoj.
La pli alta frekvenco venas de la pli malalta induktanco de la volvaĵo je 20 µH. La frekvenco povas regi la kurenton por minimumigi la kurentan ondeton kaj certigi sinusoidan signalon kiel eble plej glatan. El dinamika perspektivo, ĉi tio estas bonega maniero atingi pli glatan motorregadon permesante rapidajn ŝanĝojn de tordmomanto.
Ĉi tiu dezajno adoptas distribuitan duobla-tavolan volvaĵon, do la magneta fluo fluas de la rotoro al alia rotoro tra la statoro, kun tre mallonga vojo kaj pli alta efikeco.
La ŝlosilo al ĉi tiu dezajno estas, ke ĝi povas funkcii je maksimuma tensio de 60 V kaj ne taŭgas por pli altaj tensiaj sistemoj. Tial, ĝi povas esti uzata por elektraj motorcikloj kaj kvarradaj veturiloj de la klaso L7e kiel ekzemple Renault Twizy.
La maksimuma tensio de 60 V permesas integri la motoron en ĉefajn 48 V elektrajn sistemojn kaj simpligas riparadon.
La specifoj por kvarradaj motorcikloj L7e en la Eŭropa Kadra Regularo 2002/24/EK difinas, ke la pezo de veturiloj uzataj por transporti varojn ne superu 600 kilogramojn, ekskludante la pezon de baterioj. Ĉi tiuj veturiloj rajtas porti ne pli ol 200 kilogramojn da pasaĝeroj, ne pli ol 1000 kilogramojn da kargo, kaj ne pli ol 15 kilovatojn da motora povumo. La distribuita volva metodo povas provizi tordmomanton de 75-100 Nm, kun pinta elira povumo de 20-25 kW kaj kontinua povumo de 15 kW.
La defio de aksa fluo kuŝas en kiel kupraj volvaĵoj disipas varmon, kio estas malfacila ĉar varmo devas trapasi la rotoron. La distribuita volvaĵo estas la ŝlosilo por solvi ĉi tiun problemon, ĉar ĝi havas grandan nombron da polusaj fendoj. Tiel, ekzistas pli granda surfaco inter la kupro kaj la ŝelo, kaj varmo povas esti transdonita al la ekstero kaj eligita per norma likva malvarmiga sistemo.
Multoblaj magnetaj polusoj estas ŝlosilaj por uzi sinusoidajn ondformojn, kiuj helpas redukti harmonojn. Ĉi tiuj harmonoj manifestiĝas kiel varmigo de la magnetoj kaj kerno, dum kupraj komponantoj ne povas forporti la varmon. Kiam varmo akumuliĝas en magnetoj kaj feraj kernoj, efikeco malpliiĝas, tial optimumigi la ondformon kaj varmovojon estas decida por motora rendimento.
La dezajno de la motoro estis optimumigita por redukti kostojn kaj atingi aŭtomatan amasproduktadon. Eltrudita ringo de la bobeno ne postulas kompleksan mekanikan prilaboradon kaj povas redukti materialajn kostojn. La bobeno povas esti rekte volvita kaj ligprocezo estas uzata dum la volvado por konservi la ĝustan formon de la kunmeto.
La ĉefa punkto estas, ke la bobeno estas farita el norma komerce havebla drato, dum la fera kerno estas lamenigita per norma preta transformila ŝtalo, kiu simple bezonas esti tranĉita en formon. Aliaj motoraj dezajnoj postulas la uzon de molaj magnetaj materialoj en kerna lamenigo, kio povas esti pli multekosta.
La uzo de distribuitaj volvaĵoj signifas, ke la magneta ŝtalo ne bezonas esti segmentita; Ili povas havi pli simplajn formojn kaj pli facile fabrikeblajn. Redukti la grandecon de magneta ŝtalo kaj certigi ĝian facilecon de fabrikado havas signifan efikon al reduktado de kostoj.
La dezajno de ĉi tiu aksa fluksa motoro ankaŭ povas esti adaptita laŭ la bezonoj de la klientoj. Klientoj havas adaptitajn versiojn evoluigitajn ĉirkaŭ baza dezajno. Poste fabrikitajn sur prova produktadlinio por frua produktadkontrolo, kiu povas esti reproduktita en aliaj fabrikoj.
Adapto estas ĉefe ĉar la rendimento de la veturilo dependas ne nur de la dezajno de la aksa magnetflua motoro, sed ankaŭ de la kvalito de la veturilstrukturo, bateriopakaĵo kaj BMS.
Afiŝtempo: 28-a de septembro 2023
