Dibandhingake karo motor fluks radial, motor fluks aksial nduweni akeh kaluwihan ing desain kendaraan listrik. Contone, motor fluks aksial bisa ngganti desain powertrain kanthi mindhah motor saka poros menyang sisih njero rodha.
1. Poros kekuasaan
Motor fluks aksialsaya tambah akeh perhatian (entuk daya tarik). Sajrone pirang-pirang taun, motor jinis iki wis digunakake ing aplikasi stasioner kayata lift lan mesin pertanian, nanging sajrone dasawarsa kepungkur, akeh pengembang sing wis kerja kanggo ningkatake teknologi iki lan ngetrapake ing sepeda motor listrik, pod bandara, truk kargo, kendaraan listrik, lan malah pesawat terbang.
Motor fluks radial tradisional migunakaké magnet permanen utawa motor induksi, sing wis nduwé kemajuan sing signifikan ing optimalisasi bobot lan biaya. Nanging, motor iki ngadhepi akèh kangelan kanggo terus ngembangaké. Fluks aksial, jinis motor sing béda banget, bisa dadi alternatif sing apik.
Dibandhingake karo motor radial, area permukaan magnetik efektif saka motor magnet permanen fluks aksial yaiku permukaan rotor motor, dudu diameter njaba. Mulane, ing volume motor tartamtu, motor magnet permanen fluks aksial biasane bisa nyedhiyakake torsi sing luwih gedhe.
Motor fluks aksialluwih ringkes; Dibandhingake karo motor radial, dawa aksial motor luwih cendhek. Kanggo motor rodha internal, iki asring dadi faktor penting. Struktur motor aksial sing kompak njamin kapadhetan daya lan kapadhetan torsi sing luwih dhuwur tinimbang motor radial sing padha, saengga ngilangi kabutuhan kecepatan operasi sing dhuwur banget.
Efisiensi motor fluks aksial uga dhuwur banget, biasane ngluwihi 96%. Iki amarga jalur fluks siji dimensi sing luwih cendhek, sing bisa dibandhingake utawa malah luwih dhuwur efisiensine dibandhingake karo motor fluks radial 2D paling apik ing pasar.
Dawane motor luwih cendhek, biasane 5 nganti 8 kali luwih cendhek, lan bobote uga suda 2 nganti 5 kali. Rong faktor iki wis ngowahi pilihan para perancang platform kendaraan listrik.
2. Teknologi fluks aksial
Ana rong topologi utama kanggomotor fluks aksialstator tunggal rotor ganda (kadhangkala diarani mesin gaya torus) lan stator ganda rotor tunggal.
Saiki, umume motor magnet permanen nggunakake topologi fluks radial. Sirkuit fluks magnetik diwiwiti nganggo magnet permanen ing rotor, ngliwati untu pertama ing stator, banjur mili radial ing sadawane stator. Banjur ngliwati untu kapindho kanggo tekan baja magnetik kapindho ing rotor. Ing topologi fluks aksial rotor ganda, puteran fluks diwiwiti saka magnet pertama, ngliwati aksial liwat untu stator, lan langsung tekan magnet kapindho.
Iki tegese jalur fluks luwih cendhek tinimbang motor fluks radial, sing nyebabake volume motor sing luwih cilik, kapadhetan daya sing luwih dhuwur, lan efisiensi kanthi daya sing padha.
Motor radial, ing ngendi fluks magnetik ngliwati untu pisanan banjur bali menyang untu sabanjure liwat stator, tekan magnet. Fluks magnetik ngetutake jalur rong dimensi.
Jalur fluks magnetik mesin fluks magnetik aksial iku siji dimensi, mula baja listrik sing berorientasi butiran bisa digunakake. Baja iki nggampangake fluks kanggo ngliwati, saengga nambah efisiensi.
Motor fluks radial sacara tradisional nggunakake gulungan sing disebar, kanthi nganti setengah saka ujung gulungan ora bisa digunakake. Overhang koil bakal nyebabake bobot tambahan, biaya, resistensi listrik, lan luwih akeh mundhut panas, sing meksa para desainer kanggo ningkatake desain gulungan.
Ujung-ujung koil sakamotor fluks aksialluwih sithik, lan sawetara desain nggunakake gulungan sing terkonsentrasi utawa tersegmentasi, sing efektif banget. Kanggo mesin radial stator sing tersegmentasi, pecahe jalur fluks magnetik ing stator bisa nggawa kerugian tambahan, nanging kanggo motor fluks aksial, iki dudu masalah. Desain gulungan koil minangka kunci kanggo mbedakake tingkat pemasok.
3. Pangembangan
Motor fluks aksial ngadhepi sawetara tantangan serius ing desain lan produksi, sanajan ana kaluwihan teknologi, biayane luwih dhuwur tinimbang motor radial. Wong-wong duwe pangerten sing jero babagan motor radial, lan metode manufaktur lan peralatan mekanik uga kasedhiya kanthi gampang.
Salah sawijining tantangan utama motor fluks aksial yaiku njaga celah udara sing seragam antarane rotor lan stator, amarga gaya magnet luwih gedhe tinimbang motor radial, saengga angel njaga celah udara sing seragam. Motor fluks aksial rotor ganda uga duwe masalah disipasi panas, amarga gulungan dumunung ing jero stator lan ing antarane rong cakram rotor, saengga disipasi panas dadi angel banget.
Motor fluks aksial uga angel digawe amarga akeh alesan. Mesin rotor ganda sing nggunakake mesin rotor ganda kanthi topologi yoke (yaiku mbusak yoke wesi saka stator nanging njaga untu wesi) ngatasi sawetara masalah kasebut tanpa ngembangake diameter motor lan magnet.
Nanging, nyopot yoke nggawa tantangan anyar, kayata carane ndandani lan masang untu individu tanpa sambungan yoke mekanik. Pendinginan uga dadi tantangan sing luwih gedhe.
Uga angel ngasilake rotor lan njaga celah udara, amarga cakram rotor narik rotor. Kauntungane yaiku cakram rotor disambungake langsung liwat cincin poros, saengga gaya kasebut saling mbatalake. Iki tegese bantalan internal ora tahan gaya kasebut, lan fungsine mung kanggo njaga stator ing posisi tengah antarane rong cakram rotor.
Motor rotor tunggal stator dobel ora ngadhepi tantangan motor bunder, nanging desain stator luwih rumit lan angel digayuh kanthi otomatisasi, lan biaya sing gegandhengan uga dhuwur. Ora kaya motor fluks radial tradisional, proses manufaktur motor aksial lan peralatan mekanik mung muncul bubar.
4. Aplikasi kendaraan listrik
Keandalan iku penting banget ing industri otomotif, lan mbuktekake keandalan lan kekuwatan saka macem-macemmotor fluks aksialKanggo ngyakinake para produsen yen motor iki cocok kanggo produksi massal mesthi dadi tantangan. Iki wis nyebabake para pemasok motor aksial nindakake program validasi ekstensif dhewe-dhewe, kanthi saben pemasok nduduhake yen keandalan motor kasebut ora beda karo motor fluks radial tradisional.
Komponen siji-sijine sing bisa rusak ingmotor fluks aksialyaiku bantalan. Dawane fluks magnetik aksial relatif cendhak, lan posisi bantalan luwih cedhak, biasane dirancang supaya rada "dimensional". Untunge, motor fluks aksial duwe massa rotor sing luwih cilik lan bisa tahan beban poros dinamis rotor sing luwih murah. Mulane, gaya nyata sing ditrapake ing bantalan luwih cilik tinimbang motor fluks radial.
Gandar elektronik minangka salah sawijining aplikasi pisanan saka motor aksial. Jembar sing luwih tipis bisa ngepung motor lan girboks ing poros kasebut. Ing aplikasi hibrida, dawa aksial motor sing luwih cendhek bakal nyepetake dawa total sistem transmisi.
Langkah sabanjure yaiku masang motor aksial ing rodha. Kanthi cara iki, daya bisa langsung ditularake saka motor menyang rodha, saengga ningkatake efisiensi motor. Amarga ora ana transmisi, diferensial, lan poros penggerak, kerumitan sistem uga wis suda.
Nanging, koyone konfigurasi standar durung muncul. Saben produsen peralatan asli lagi nliti konfigurasi tartamtu, amarga ukuran lan bentuk motor aksial sing beda-beda bisa ngowahi desain kendaraan listrik. Dibandhingake karo motor radial, motor aksial duwe kapadhetan daya sing luwih dhuwur, sing tegese motor aksial sing luwih cilik bisa digunakake. Iki nyedhiyakake pilihan desain anyar kanggo platform kendaraan, kayata penempatan paket baterei.
4.1 Angker sing disegmentasi
Topologi motor YASA (Yokeless and Segmented Armature) minangka conto topologi stator tunggal rotor ganda, sing nyuda kerumitan manufaktur lan cocok kanggo produksi massal otomatis. Motor iki nduweni kapadhetan daya nganti 10 kW/kg kanthi kecepatan 2000 nganti 9000 rpm.
Nggunakake kontroler khusus, bisa nyedhiyakake arus 200 kVA kanggo motor. Kontroler iki nduweni volume kira-kira 5 liter lan bobote 5,8 kilogram, kalebu manajemen termal kanthi pendinginan lenga dielektrik, cocok kanggo motor fluks aksial uga motor fluks induksi lan radial.
Iki ngidini produsen peralatan asli kendaraan listrik lan pengembang tingkat pertama kanggo milih motor sing cocog kanthi fleksibel adhedhasar aplikasi lan papan sing kasedhiya. Ukuran lan bobot sing luwih cilik ndadekake kendaraan luwih entheng lan duwe luwih akeh baterei, saengga nambah jangkauan.
5. Aplikasi sepeda motor listrik
Kanggo sepeda motor listrik lan ATV, sawetara perusahaan wis ngembangake motor fluks aksial AC. Desain sing umum digunakake kanggo jinis kendaraan iki yaiku desain fluks aksial berbasis sikat DC, dene produk anyar iki yaiku desain AC tanpa sikat sing disegel kanthi lengkap.
Kumparan motor DC lan AC tetep ora obah, nanging rotor ganda nggunakake magnet permanen tinimbang armature sing muter. Kauntungan saka metode iki yaiku ora mbutuhake pambalikan mekanik.
Desain aksial AC uga bisa nggunakake kontroler motor AC telung fase standar kanggo motor radial. Iki mbantu nyuda biaya, amarga kontroler ngontrol arus torsi, dudu kecepatan. Kontroler mbutuhake frekuensi 12 kHz utawa luwih dhuwur, sing minangka frekuensi utama piranti kasebut.
Frekuensi sing luwih dhuwur asale saka induktansi gulungan ngisor 20 µ H. Frekuensi kasebut bisa ngontrol arus kanggo nyuda riak arus lan njamin sinyal sinusoidal semulus mungkin. Saka perspektif dinamis, iki minangka cara sing apik kanggo entuk kontrol motor sing luwih mulus kanthi ngidini owah-owahan torsi sing cepet.
Desain iki nganggo gulungan lapisan ganda sing disebar, saengga fluks magnetik mili saka rotor menyang rotor liyane liwat stator, kanthi jalur sing cendhak banget lan efisiensi sing luwih dhuwur.
Kunci saka desain iki yaiku bisa beroperasi ing voltase maksimum 60 V lan ora cocok kanggo sistem voltase sing luwih dhuwur. Mulane, bisa digunakake kanggo sepeda motor listrik lan kendaraan roda papat kelas L7e kayata Renault Twizy.
Tegangan maksimum 60 V ngidini motor bisa diintegrasikan menyang sistem listrik 48 V umum lan nyederhanakake karya perawatan.
Spesifikasi sepeda motor roda papat L7e ing Peraturan Kerangka Kerja Eropa 2002/24/EC netepake yen bobot kendaraan sing digunakake kanggo ngangkut barang ora ngluwihi 600 kilogram, ora kalebu bobot batere. Kendaraan iki diidini nggawa ora luwih saka 200 kilogram penumpang, ora luwih saka 1000 kilogram kargo, lan ora luwih saka 15 kilowatt daya mesin. Metode penggulungan terdistribusi bisa nyedhiyakake torsi 75-100 Nm, kanthi daya output puncak 20-25 kW lan daya terus menerus 15 kW.
Tantangan fluks aksial ana ing kepiye gulungan tembaga mbuwang panas, sing angel amarga panas kudu ngliwati rotor. Gulungan sing disebar minangka kunci kanggo ngrampungake masalah iki, amarga nduweni akeh slot kutub. Kanthi cara iki, ana area permukaan sing luwih gedhe antarane tembaga lan cangkang, lan panas bisa ditransfer menyang njaba lan dibuwang dening sistem pendinginan cair standar.
Kutub magnetik sing akeh iku penting kanggo nggunakake bentuk gelombang sinusoidal, sing mbantu nyuda harmonik. Harmonik iki diwujudake minangka pemanasan magnet lan inti, dene komponen tembaga ora bisa nggawa panas. Nalika panas nglumpuk ing magnet lan inti wesi, efisiensi mudhun, mula optimalisasi bentuk gelombang lan jalur panas penting banget kanggo kinerja motor.
Desain motor wis dioptimalake kanggo ngurangi biaya lan entuk produksi massal otomatis. Cincin omah sing diekstrusi ora mbutuhake proses mekanik sing rumit lan bisa ngurangi biaya bahan. Koil bisa langsung dililit lan proses ikatan digunakake sajrone proses lilitan kanggo njaga bentuk perakitan sing bener.
Intine yaiku koil digawe saka kawat standar sing kasedhiya ing pasar, dene inti wesi dilaminasi nganggo baja transformator standar sing dipasang ing rak, sing mung kudu dipotong dadi bentuk. Desain motor liyane mbutuhake panggunaan bahan magnetik alus ing laminasi inti, sing bisa uga luwih larang.
Panggunaan gulungan sing disebar tegese baja magnetik ora perlu disegmentasi; bentuke bisa luwih prasaja lan luwih gampang digawe. Ngurangi ukuran baja magnetik lan njamin gampange digawe nduweni pengaruh sing signifikan kanggo nyuda biaya.
Desain motor fluks aksial iki uga bisa disesuaikan miturut kabutuhan pelanggan. Pelanggan duwe versi khusus sing dikembangake adhedhasar desain dhasar. Banjur diprodhuksi ing jalur produksi uji coba kanggo verifikasi produksi awal, sing bisa direplikasi ing pabrik liyane.
Kustomisasi utamane amarga kinerja kendaraan ora mung gumantung ing desain motor fluks magnetik aksial, nanging uga ing kualitas struktur kendaraan, paket baterei, lan BMS.
Wektu kiriman: 28-Sep-2023
