Ikilinganishwa na mota za mkondo wa radial, mota za mkondo wa axial zina faida nyingi katika muundo wa magari ya umeme. Kwa mfano, mota za mkondo wa axial zinaweza kubadilisha muundo wa powertrain kwa kuhamisha mota kutoka ekseli hadi ndani ya magurudumu.
1. Mhimili wa nguvu
Mota za mkondo wa axialzinapata umakini unaoongezeka (kupata mvuto). Kwa miaka mingi, aina hii ya injini imekuwa ikitumika katika matumizi yasiyobadilika kama vile lifti na mashine za kilimo, lakini katika muongo mmoja uliopita, watengenezaji wengi wamekuwa wakifanya kazi ili kuboresha teknolojia hii na kuitumia kwenye pikipiki za umeme, maganda ya uwanja wa ndege, malori ya mizigo, magari ya umeme, na hata ndege.
Mota za kawaida za mkondo wa radial hutumia sumaku za kudumu au mota za induction, ambazo zimepata maendeleo makubwa katika kuboresha uzito na gharama. Hata hivyo, zinakabiliwa na matatizo mengi katika kuendelea kukua. Mkondo wa axial, aina tofauti kabisa ya mota, inaweza kuwa mbadala mzuri.
Ikilinganishwa na mota za radial, eneo la uso wa sumaku lenye ufanisi la mota za kudumu za sumaku za axial flux ni uso wa rotor ya mota, si kipenyo cha nje. Kwa hivyo, katika ujazo fulani wa mota, mota za kudumu za sumaku za axial flux kwa kawaida zinaweza kutoa torque kubwa zaidi.
Mota za mkondo wa axialni ndogo zaidi; Ikilinganishwa na mota za radial, urefu wa axial wa mota ni mfupi zaidi. Kwa mota za gurudumu la ndani, hii mara nyingi ni jambo muhimu. Muundo mdogo wa mota za axial huhakikisha msongamano mkubwa wa nguvu na msongamano wa torque kuliko mota za radial zinazofanana, hivyo kuondoa hitaji la kasi kubwa sana ya uendeshaji.
Ufanisi wa mota za mkondo wa axial pia ni wa juu sana, kwa kawaida huzidi 96%. Hii ni kutokana na njia fupi ya mkondo wa pande moja, ambayo inalingana au hata zaidi kwa ufanisi ikilinganishwa na mota bora za mkondo wa radial wa 2D sokoni.
Urefu wa injini ni mfupi, kwa kawaida mara 5 hadi 8 fupi, na uzito pia hupunguzwa kwa mara 2 hadi 5. Mambo haya mawili yamebadilisha uchaguzi wa wabunifu wa majukwaa ya magari ya umeme.
2. Teknolojia ya mkondo wa axial
Kuna topolojia mbili kuu zamota za mkondo wa axial: rotor mbili stator moja (wakati mwingine hujulikana kama mashine za mtindo wa torus) na rotor moja stator mbili stator.
Hivi sasa, mota nyingi za sumaku za kudumu hutumia topolojia ya mkondo wa radial. Saketi ya mkondo wa sumaku huanza na sumaku ya kudumu kwenye rotor, hupita kupitia jino la kwanza kwenye stator, na kisha hutiririka kwa radial kando ya stator. Kisha hupita kupitia jino la pili ili kufikia chuma cha pili cha sumaku kwenye rotor. Katika topolojia ya mkondo wa axial wa rotor mbili, kitanzi cha mkondo huanza kutoka kwa sumaku ya kwanza, hupita kwa mhimili kupitia meno ya stator, na mara moja hufikia sumaku ya pili.
Hii ina maana kwamba njia ya mtiririko ni fupi zaidi kuliko ile ya mota za mtiririko wa radial, na kusababisha ujazo mdogo wa mota, msongamano mkubwa wa nguvu na ufanisi katika nguvu sawa.
Mota ya radial, ambapo mtiririko wa sumaku hupitia jino la kwanza na kisha hurudi kwenye jino linalofuata kupitia stator, na kufikia sumaku. Mtiririko wa sumaku hufuata njia ya pande mbili.
Njia ya mkondo wa sumaku ya mashine ya mkondo wa sumaku ya mhimili ni ya pande moja, kwa hivyo chuma cha umeme kinachoelekezwa kwenye chembe kinaweza kutumika. Chuma hiki hurahisisha mkondo kupita, na hivyo kuboresha ufanisi.
Mota za mkondo wa radial kwa kawaida hutumia vilima vilivyosambazwa, huku hadi nusu ya ncha za vilima zikishindwa kufanya kazi. Kifuniko cha koili kitasababisha uzito wa ziada, gharama, upinzani wa umeme, na upotevu zaidi wa joto, na kulazimisha wabunifu kuboresha muundo wa vilima.
Ncha za koilimota za mkondo wa axialni kidogo sana, na baadhi ya miundo hutumia vilima vilivyojilimbikizia au vilivyogawanyika, ambavyo vinafaa kabisa. Kwa mashine za radial za stator zilizogawanyika, kupasuka kwa njia ya sumaku ya mkondo katika stator kunaweza kuleta hasara za ziada, lakini kwa motors za mkondo wa mhimili, hii si tatizo. Ubunifu wa vilima vya koili ndio ufunguo wa kutofautisha kiwango cha wauzaji.
3. Maendeleo
Mota za mkondo wa axial zinakabiliwa na changamoto kubwa katika usanifu na uzalishaji, licha ya faida zake za kiteknolojia, gharama zake ni kubwa zaidi kuliko zile za mota za radial. Watu wana uelewa wa kina wa mota za radial, na mbinu za utengenezaji na vifaa vya mitambo pia vinapatikana kwa urahisi.
Mojawapo ya changamoto kuu za mota za mkondo wa axial ni kudumisha pengo la hewa linalolingana kati ya rotor na stator, kwani nguvu ya sumaku ni kubwa zaidi kuliko ile ya mota za radial, na hivyo kufanya iwe vigumu kudumisha pengo la hewa linalolingana. Mota ya mkondo wa axial ya rotor mbili pia ina matatizo ya utengano wa joto, kwani upindaji upo ndani kabisa ya stator na kati ya diski mbili za rotor, na kufanya utengano wa joto kuwa mgumu sana.
Mota za mkondo wa axial pia ni ngumu kutengeneza kwa sababu nyingi. Mashine ya rotor mbili inayotumia mashine ya rotor mbili yenye topolojia ya yoka (yaani kuondoa yoka ya chuma kutoka kwa stator lakini ikihifadhi meno ya chuma) hushinda baadhi ya matatizo haya bila kupanua kipenyo cha injini na sumaku.
Hata hivyo, kuondoa nira huleta changamoto mpya, kama vile jinsi ya kurekebisha na kuweka meno ya mtu binafsi bila muunganisho wa nira ya kiufundi. Kupoa pia ni changamoto kubwa zaidi.
Pia ni vigumu kutengeneza rotor na kudumisha pengo la hewa, kwani diski ya rotor huvutia rotor. Faida ni kwamba diski za rotor zimeunganishwa moja kwa moja kupitia pete ya shimoni, kwa hivyo nguvu hutengana. Hii ina maana kwamba fani ya ndani haistahimili nguvu hizi, na kazi yake pekee ni kuweka stator katika nafasi ya kati kati ya diski mbili za rotor.
Mota mbili za rotor moja za stator hazikabiliwi na changamoto za mota za mviringo, lakini muundo wa stator ni mgumu zaidi na ni mgumu kufikia otomatiki, na gharama zinazohusiana pia ni kubwa. Tofauti na mota yoyote ya jadi ya radial flux, michakato ya utengenezaji wa mota za axial na vifaa vya mitambo vimeibuka hivi karibuni.
4. Matumizi ya magari ya umeme
Uaminifu ni muhimu katika tasnia ya magari, na kuthibitisha uaminifu na uimara wamota za mkondo wa axialKuwashawishi watengenezaji kwamba mota hizi zinafaa kwa uzalishaji wa wingi imekuwa changamoto kila wakati. Hii imewasukuma wasambazaji wa mota za axial kutekeleza programu kubwa za uthibitishaji wao wenyewe, huku kila muuzaji akionyesha kwamba uaminifu wao wa mota si tofauti na mota za kawaida za radial flux.
Kipengele pekee kinachoweza kuchakaa katikamota ya mkondo wa axialni fani. Urefu wa mtiririko wa sumaku wa mhimili ni mfupi kiasi, na nafasi ya fani iko karibu zaidi, kwa kawaida imeundwa kuwa na "kipimo kikubwa zaidi". Kwa bahati nzuri, mota ya mtiririko wa mhimili ina uzito mdogo wa rotor na inaweza kuhimili mizigo ya chini ya shimoni inayobadilika ya rotor. Kwa hivyo, nguvu halisi inayotumika kwenye fani ni ndogo sana kuliko ile ya mota ya mtiririko wa radial.
Ekseli ya kielektroniki ni mojawapo ya matumizi ya kwanza ya mota za axial. Upana mwembamba unaweza kufunika mota na sanduku la gia kwenye ekseli. Katika matumizi mseto, urefu mfupi wa axial wa mota hufupisha urefu wote wa mfumo wa usafirishaji.
Hatua inayofuata ni kusakinisha mota ya mhimili kwenye gurudumu. Kwa njia hii, nguvu inaweza kusambazwa moja kwa moja kutoka mota hadi magurudumu, na hivyo kuboresha ufanisi wa mota. Kutokana na kuondolewa kwa gia, tofauti, na shafti za kuendesha, ugumu wa mfumo pia umepunguzwa.
Hata hivyo, inaonekana kwamba usanidi wa kawaida bado haujaonekana. Kila mtengenezaji wa vifaa vya asili anatafiti usanidi maalum, kwani ukubwa na maumbo tofauti ya mota za axial yanaweza kubadilisha muundo wa magari ya umeme. Ikilinganishwa na mota za radial, mota za axial zina msongamano mkubwa wa nguvu, ambayo ina maana kwamba mota ndogo za axial zinaweza kutumika. Hii hutoa chaguzi mpya za muundo kwa majukwaa ya magari, kama vile uwekaji wa pakiti za betri.
4.1 Simature iliyogawanywa
Topolojia ya injini ya YASA (Yokeless and Segmented Armature) ni mfano wa topolojia ya stator moja ya rotor mbili, ambayo hupunguza ugumu wa utengenezaji na inafaa kwa uzalishaji wa wingi kiotomatiki. Mota hizi zina msongamano wa nguvu wa hadi 10 kW/kg kwa kasi ya 2000 hadi 9000 rpm.
Kwa kutumia kidhibiti maalum, kinaweza kutoa mkondo wa kVA 200 kwa mota. Kidhibiti kina ujazo wa takriban lita 5 na kina uzito wa kilo 5.8, ikijumuisha usimamizi wa joto pamoja na upoezaji wa mafuta ya dielectric, unaofaa kwa mota za mkondo wa axial pamoja na mota za induction na radial flux.
Hii inaruhusu watengenezaji wa vifaa vya asili vya magari ya umeme na watengenezaji wa ngazi ya kwanza kuchagua kwa urahisi injini inayofaa kulingana na matumizi na nafasi inayopatikana. Ukubwa na uzito mdogo hufanya gari kuwa jepesi na kuwa na betri zaidi, na hivyo kuongeza ongezeko la masafa.
5. Matumizi ya pikipiki za umeme
Kwa pikipiki za umeme na ATV, baadhi ya makampuni yametengeneza mota za mkondo wa axial AC. Muundo unaotumika sana kwa aina hii ya gari ni miundo ya mkondo wa axial flux inayotegemea brashi ya DC, huku bidhaa mpya ikiwa muundo wa AC, usio na brashi uliofungwa kikamilifu.
Koili za mota zote mbili za DC na AC hubaki bila kubadilika, lakini rota mbili hutumia sumaku za kudumu badala ya armature zinazozunguka. Faida ya njia hii ni kwamba haihitaji kugeuzwa kwa mitambo.
Muundo wa axial wa AC unaweza pia kutumia vidhibiti vya kawaida vya mota za AC vya awamu tatu kwa mota za radial. Hii husaidia kupunguza gharama, kwani kidhibiti hudhibiti mkondo wa torque, sio kasi. Kidhibiti kinahitaji masafa ya 12 kHz au zaidi, ambayo ni masafa kuu ya vifaa hivyo.
Masafa ya juu zaidi hutokana na upenyezaji wa chini wa vilima wa 20 µH. Masafa yanaweza kudhibiti mkondo ili kupunguza mkondo wa mkondo na kuhakikisha ishara ya sinusoidal laini iwezekanavyo. Kwa mtazamo wa nguvu, hii ni njia nzuri ya kufikia udhibiti laini wa injini kwa kuruhusu mabadiliko ya haraka ya torque.
Muundo huu unatumia vilima vyenye safu mbili vilivyosambazwa, hivyo mtiririko wa sumaku hutiririka kutoka rotor hadi rotor nyingine kupitia stator, kwa njia fupi sana na ufanisi wa juu zaidi.
Jambo muhimu katika muundo huu ni kwamba inaweza kufanya kazi kwa volteji ya juu zaidi ya 60 V na haifai kwa mifumo ya volteji ya juu. Kwa hivyo, inaweza kutumika kwa pikipiki za umeme na magari ya magurudumu manne ya darasa la L7e kama vile Renault Twizy.
Volti ya juu zaidi ya 60 V inaruhusu mota kuunganishwa katika mifumo mikuu ya umeme ya 48 V na kurahisisha kazi ya matengenezo.
Vipimo vya pikipiki ya magurudumu manne ya L7e katika Kanuni ya Mfumo wa Ulaya ya 2002/24/EC vinasema kwamba uzito wa magari yanayotumika kusafirisha bidhaa hauzidi kilo 600, ukiondoa uzito wa betri. Magari haya yanaruhusiwa kubeba abiria wasiozidi kilo 200, mizigo isiyozidi kilo 1000, na injini isiyozidi kilowati 15. Mbinu ya kuzungusha iliyosambazwa inaweza kutoa torque ya 75-100 Nm, ikiwa na nguvu ya kilele cha 20-25 kW na nguvu endelevu ya 15 kW.
Changamoto ya mtiririko wa mhimili iko katika jinsi vilima vya shaba vinavyoondoa joto, jambo ambalo ni gumu kwa sababu joto lazima lipite kwenye rotor. Vilima vilivyosambazwa ndio ufunguo wa kutatua tatizo hili, kwani lina idadi kubwa ya nafasi za nguzo. Kwa njia hii, kuna eneo kubwa la uso kati ya shaba na ganda, na joto linaweza kuhamishiwa nje na kutolewa kwa mfumo wa kawaida wa kupoeza kioevu.
Nguzo nyingi za sumaku ni muhimu katika kutumia aina za mawimbi ya sinusoidal, ambayo husaidia kupunguza harmonics. Harmonics hizi huonyeshwa kama joto la sumaku na kiini, huku vipengele vya shaba vikishindwa kubeba joto. Joto linapojikusanya katika sumaku na viini vya chuma, ufanisi hupungua, ndiyo maana kuboresha umbo la mawimbi na njia ya joto ni muhimu kwa utendaji wa injini.
Muundo wa mota umeboreshwa ili kupunguza gharama na kufikia uzalishaji wa wingi kiotomatiki. Pete ya kushikilia inayotolewa haihitaji usindikaji tata wa mitambo na inaweza kupunguza gharama za nyenzo. Koili inaweza kujeruhiwa moja kwa moja na mchakato wa kuunganisha hutumiwa wakati wa mchakato wa kuzungusha ili kudumisha umbo sahihi la kusanyiko.
Jambo muhimu ni kwamba koili imetengenezwa kwa waya wa kawaida unaopatikana kibiashara, huku kiini cha chuma kikiwa kimepakwa chuma cha kawaida cha transfoma kilichowekwa kwenye rafu, ambacho kinahitaji tu kukatwa ili kiwe na umbo. Miundo mingine ya mota inahitaji matumizi ya vifaa laini vya sumaku katika lamination ya kiini, ambayo inaweza kuwa ghali zaidi.
Matumizi ya vilima vilivyosambazwa inamaanisha kuwa chuma cha sumaku hakihitaji kugawanywa katika makundi; kinaweza kuwa na maumbo rahisi na rahisi kutengeneza. Kupunguza ukubwa wa chuma cha sumaku na kuhakikisha urahisi wake wa utengenezaji kuna athari kubwa katika kupunguza gharama.
Ubunifu wa mota hii ya mkondo wa axial pia unaweza kubinafsishwa kulingana na mahitaji ya mteja. Wateja wameunda matoleo maalum kulingana na muundo wa msingi. Kisha hutengenezwa kwenye mstari wa uzalishaji wa majaribio kwa ajili ya uthibitishaji wa uzalishaji wa mapema, ambao unaweza kurudiwa katika viwanda vingine.
Ubinafsishaji ni kwa sababu utendaji wa gari hautegemei tu muundo wa mota ya mkondo wa sumaku ya axial, lakini pia ubora wa muundo wa gari, pakiti ya betri, na BMS.
Muda wa chapisho: Septemba-28-2023
