Radial flüs mühərrikləri ilə müqayisədə, ox flüs mühərrikləri elektrikli nəqliyyat vasitələrinin dizaynında bir çox üstünlüklərə malikdir. Məsələn, ox flüs mühərrikləri mühərriki oxdan təkərlərin içinə hərəkət etdirməklə güc aqreqatının dizaynını dəyişdirə bilər.
1. Güc oxu
Eksenel axın mühərriklərigetdikcə daha çox diqqət çəkir (dartma gücünü artırır). Uzun illərdir ki, bu tip mühərriklər liftlər və kənd təsərrüfatı texnikası kimi stasionar tətbiqlərdə istifadə olunur, lakin son on ildə bir çox tərtibatçı bu texnologiyanı təkmilləşdirmək və onu elektrik motosikletlərinə, hava limanı kapsullarına, yük maşınlarına, elektrikli nəqliyyat vasitələrinə və hətta təyyarələrə tətbiq etmək üzərində işləyir.
Ənənəvi radial axın mühərrikləri çəki və maya dəyəri optimallaşdırmaqda əhəmiyyətli irəliləyiş əldə edən daimi maqnitlərdən və ya induksiya mühərriklərindən istifadə edir. Lakin, onların inkişafına davam etməkdə bir çox çətinliklərlə üzləşirlər. Tamamilə fərqli bir mühərrik növü olan ox axını yaxşı alternativ ola bilər.
Radial mühərriklərlə müqayisədə, ox fırlanmalı daimi maqnit mühərriklərinin effektiv maqnit səthi sahəsi mühərrik rotorunun səthidir, xarici diametr deyil. Buna görə də, müəyyən bir mühərrik həcmində ox fırlanmalı daimi maqnit mühərrikləri adətən daha böyük fırlanma momenti təmin edə bilər.
Eksenel axın mühərrikləridaha kompaktdır; Radial mühərriklərlə müqayisədə mühərrikin ox uzunluğu daha qısadır. Daxili təkər mühərrikləri üçün bu, çox vaxt vacib amildir. Ox mühərriklərinin kompakt quruluşu oxşar radial mühərriklərə nisbətən daha yüksək güc sıxlığı və fırlanma momenti sıxlığını təmin edir və beləliklə, son dərəcə yüksək işləmə sürətlərinə ehtiyacı aradan qaldırır.
Ox flüs mühərriklərinin səmərəliliyi də çox yüksəkdir və adətən 96%-dən çoxdur. Bu, bazardakı ən yaxşı 2D radial flüs mühərrikləri ilə müqayisə edilə bilən və ya daha yüksək səmərəliliyə malik daha qısa, birölçülü flüs yolu sayəsindədir.
Mühərrikin uzunluğu daha qısadır, adətən 5-8 dəfə qısadır və çəkisi də 2-5 dəfə azalır. Bu iki amil elektrikli nəqliyyat vasitəsi platforması dizaynerlərinin seçimini dəyişdirib.
2. Ox flusu texnologiyası
üçün iki əsas topologiya mövcuddurox flux mühərrikləriikili rotorlu tək stator (bəzən torus tipli maşınlar adlanır) və tək rotorlu ikili stator.
Hazırda əksər daimi maqnit mühərrikləri radial axın topologiyasından istifadə edir. Maqnit axın dövrəsi rotordakı daimi maqnitlə başlayır, statordakı birinci dişdən keçir və sonra stator boyunca radial şəkildə axır. Daha sonra rotordakı ikinci maqnit poladına çatmaq üçün ikinci dişdən keçir. İkiqat rotorlu oxlu axın topologiyasında axın dövrəsi birinci maqnitdən başlayır, stator dişlərindən oxlu şəkildə keçir və dərhal ikinci maqnitə çatır.
Bu o deməkdir ki, axın yolu radial axın mühərriklərininkindən daha qısadır və nəticədə eyni gücdə daha kiçik mühərrik həcmləri, daha yüksək güc sıxlığı və səmərəlilik yaranır.
Maqnit axınının birinci dişdən keçdiyi və sonra stator vasitəsilə növbəti dişə qayıdaraq maqnitə çatdığı radial mühərrik. Maqnit axını ikiölçülü yol izləyir.
Oxvari maqnit axın maşınının maqnit axın yolu birölçülüdür, buna görə də dənəvər elektrik poladından istifadə etmək olar. Bu polad axının keçməsini asanlaşdırır və bununla da səmərəliliyi artırır.
Radial flüs mühərrikləri ənənəvi olaraq paylanmış dolaqlardan istifadə edir və dolaq uclarının yarısına qədəri işləmir. Bobin çıxıntısı əlavə çəki, xərc, elektrik müqaviməti və daha çox istilik itkisinə səbəb olacaq ki, bu da dizaynerləri dolaq dizaynını təkmilləşdirməyə məcbur edəcək.
Bobin uclarıox flux mühərrikləridaha azdır və bəzi dizaynlarda tamamilə effektiv olan konsentrat və ya seqmentləşdirilmiş sarımlar istifadə olunur. Seqmentləşdirilmiş stator radial maşınları üçün statordakı maqnit axını yolunun qırılması əlavə itkilərə səbəb ola bilər, lakin oxlu axın mühərrikləri üçün bu problem deyil. Bobin sarımının dizaynı təchizatçıların səviyyəsini fərqləndirməyin açarıdır.
3. İnkişaf
Ox flüs mühərrikləri dizayn və istehsalda bəzi ciddi çətinliklərlə üzləşir, texnoloji üstünlüklərinə baxmayaraq, onların dəyəri radial mühərriklərin qiymətlərindən daha yüksəkdir. İnsanlar radial mühərrikləri çox dərindən başa düşürlər və istehsal üsulları və mexaniki avadanlıqlar da asanlıqla əldə edilə bilər.
Ox flüs mühərriklərinin əsas çətinliklərindən biri rotor və stator arasında vahid hava boşluğunun qorunmasıdır, çünki maqnit qüvvəsi radial mühərriklərdən daha böyükdür və bu da vahid hava boşluğunun qorunmasını çətinləşdirir. İkiqat rotorlu ox flüs mühərrikində də istilik yayılması problemləri var, çünki dolaq statorun dərinliyində və iki rotor diski arasında yerləşir və bu da istilik yayılmasını çox çətinləşdirir.
Ox flüs mühərriklərinin istehsalı da bir çox səbəbdən çətindir. Boyunduruq topologiyasına malik ikili rotorlu maşından istifadə edən (yəni, dəmir boyunduruğu statordan çıxarmaqla, lakin dəmir dişləri saxlamaqla) ikili rotorlu maşın mühərrikin diametrini və maqnitini genişləndirmədən bu problemlərin bəzilərini aradan qaldırır.
Lakin, diş ətinin çıxarılması mexaniki diş ətinin birləşməsi olmadan fərdi dişlərin necə bərkidilməsi və yerləşdirilməsi kimi yeni çətinliklər yaradır. Soyutma da daha böyük bir çətinlikdir.
Rotor diski rotoru çəkdiyindən rotoru istehsal etmək və hava boşluğunu saxlamaq da çətindir. Üstünlüyü ondadır ki, rotor diskləri birbaşa val halqası vasitəsilə birləşdirilir, buna görə də qüvvələr bir-birini ləğv edir. Bu o deməkdir ki, daxili yastıq bu qüvvələrə davam gətirmir və onun yeganə funksiyası statoru iki rotor diski arasında orta vəziyyətdə saxlamaqdır.
İkiqat statorlu tək rotorlu mühərriklər dairəvi mühərriklərin çətinlikləri ilə üzləşmir, lakin statorun dizaynı daha mürəkkəbdir və avtomatlaşdırmaya nail olmaq çətindir, həmçinin əlaqəli xərclər də yüksəkdir. Hər hansı ənənəvi radial axın mühərrikindən fərqli olaraq, oxlu mühərrik istehsal prosesləri və mexaniki avadanlıqlar bu yaxınlarda ortaya çıxmışdır.
4. Elektrikli nəqliyyat vasitələrinin tətbiqi
Etibarlılıq avtomobil sənayesində çox vacibdir və müxtəlif vasitələrin etibarlılığını və möhkəmliyini sübut edirox flux mühərrikləriİstehsalçıları bu mühərriklərin kütləvi istehsal üçün uyğun olduğuna inandırmaq həmişə çətin olub. Bu, ox mühərriki təchizatçılarını geniş validasiya proqramları həyata keçirməyə sövq edib və hər bir təchizatçı öz mühərrikinin etibarlılığının ənənəvi radial axın mühərriklərindən fərqlənmədiyini nümayiş etdirib.
Bir müddət ərzində köhnələ bilən yeganə komponentox flux motoruyataklardır. Ox maqnit axınının uzunluğu nisbətən qısadır və yatakların mövqeyi daha yaxındır, adətən bir az "həddindən artıq ölçüdə" olmaq üçün nəzərdə tutulub. Xoşbəxtlikdən, ox maqnit mühərriki daha kiçik rotor kütləsinə malikdir və daha aşağı rotor dinamik val yüklərinə tab gətirə bilir. Buna görə də, yataklara tətbiq olunan faktiki qüvvə radial maqnit mühərrikininkindən daha kiçikdir.
Elektron oxlar ox mühərriklərinin ilk tətbiq sahələrindən biridir. Daha nazik eni mühərriki və sürət qutusunu oxda əhatə edə bilər. Hibrid tətbiqlərdə mühərrikin daha qısa ox uzunluğu öz növbəsində ötürmə sisteminin ümumi uzunluğunu qısaldır.
Növbəti addım ox mühərrikini təkərə quraşdırmaqdır. Bu şəkildə güc birbaşa mühərrikdən təkərlərə ötürülə bilər və bu da mühərrikin səmərəliliyini artırır. Transmissiyaların, differensialların və ötürücü valların aradan qaldırılması sayəsində sistemin mürəkkəbliyi də azalıb.
Lakin, görünür ki, standart konfiqurasiyalar hələ ortaya çıxmayıb. Hər bir orijinal avadanlıq istehsalçısı xüsusi konfiqurasiyaları araşdırır, çünki aksial mühərriklərin müxtəlif ölçüləri və formaları elektrikli nəqliyyat vasitələrinin dizaynını dəyişdirə bilər. Radial mühərriklərlə müqayisədə aksial mühərriklər daha yüksək güc sıxlığına malikdir, bu da daha kiçik aksial mühərriklərin istifadə edilə biləcəyi deməkdir. Bu, avtomobil platformaları üçün batareya paketlərinin yerləşdirilməsi kimi yeni dizayn seçimləri təqdim edir.
4.1 Seqmentləşdirilmiş armatur
YASA (Yolsuz və Seqmentli Armatur) mühərrik topologiyası, istehsalın mürəkkəbliyini azaldan və avtomatlaşdırılmış kütləvi istehsal üçün uyğun olan ikili rotorlu tək stator topologiyasına nümunədir. Bu mühərriklər 2000-9000 dövr/dəq sürətlə 10 kVt/kq-a qədər güc sıxlığına malikdir.
Xüsusi bir nəzarət cihazı istifadə edərək, mühərrik üçün 200 kVA cərəyan təmin edə bilər. Nəzarət cihazının həcmi təxminən 5 litrdir və dielektrik yağ soyutması ilə istilik idarəetməsi də daxil olmaqla 5,8 kiloqram ağırlığındadır, ox flüs mühərrikləri, eləcə də induksiya və radial flüs mühərrikləri üçün uyğundur.
Bu, elektrikli nəqliyyat vasitələrinin orijinal avadanlıq istehsalçılarına və birinci dərəcəli inkişaf etdiricilərə tətbiq sahəsinə və mövcud sahəyə əsasən uyğun mühərriki çevik şəkildə seçməyə imkan verir. Daha kiçik ölçü və çəki nəqliyyat vasitəsini daha yüngül edir və daha çox batareyaya malikdir, bununla da yürüş məsafəsini artırır.
5. Elektrik motosikletlərinin tətbiqi
Elektrik motosikletləri və ATV-lər üçün bəzi şirkətlər AC oxlu flüs mühərrikləri hazırlayıblar. Bu tip nəqliyyat vasitələri üçün ən çox istifadə edilən dizayn DC fırça əsaslı oxlu flüs dizaynlarıdır, yeni məhsul isə AC, tam möhürlənmiş fırçasız dizayndır.
Həm DC, həm də AC mühərriklərinin spiralları hərəkətsiz qalır, lakin ikili rotorlar fırlanan armaturlar əvəzinə daimi maqnitlərdən istifadə edir. Bu metodun üstünlüyü ondadır ki, mexaniki geriyə doğru hərəkət tələb etmir.
AC aksial dizaynı həmçinin radial mühərriklər üçün standart üç fazalı AC mühərrik nəzarətçilərindən istifadə edə bilər. Bu, xərcləri azaltmağa kömək edir, çünki nəzarətçi sürəti deyil, fırlanma momenti cərəyanını idarə edir. Nəzarətçi bu cür cihazların əsas tezliyi olan 12 kHz və ya daha yüksək tezlik tələb edir.
Daha yüksək tezlik, 20 µ H aşağı dolama induktivliyindən qaynaqlanır. Tezlik, cərəyan dalğalanmasını minimuma endirmək və sinusoidal siqnalın mümkün qədər hamar olmasını təmin etmək üçün cərəyanı idarə edə bilər. Dinamik baxımdan, bu, sürətli fırlanma momenti dəyişikliklərinə imkan verməklə daha hamar mühərrik idarəetməsinə nail olmaq üçün əla bir yoldur.
Bu dizayn paylanmış ikiqat təbəqəli dolamadan istifadə edir, buna görə də maqnit axını rotordan stator vasitəsilə başqa bir rotora çox qısa bir yol və daha yüksək səmərəliliklə axır.
Bu dizaynın əsas xüsusiyyəti, maksimum 60 V gərginlikdə işləyə bilməsidir və daha yüksək gərginlikli sistemlər üçün uyğun deyil. Buna görə də, elektrik motosikletləri və Renault Twizy kimi L7e sinifli dörd təkərli nəqliyyat vasitələri üçün istifadə edilə bilər.
Maksimum 60 V gərginlik mühərrikin əsas 48 V elektrik sistemlərinə inteqrasiyasına imkan verir və texniki xidmət işlərini asanlaşdırır.
2002/24/EC saylı Avropa Çərçivə Qaydalarındakı L7e dördtəkərli motosiklet spesifikasiyalarında, batareyaların çəkisi istisna olmaqla, malların daşınması üçün istifadə olunan nəqliyyat vasitələrinin çəkisinin 600 kiloqramdan çox olmaması nəzərdə tutulur. Bu nəqliyyat vasitələrinin 200 kiloqramdan çox sərnişin, 1000 kiloqramdan çox yük və 15 kilovattdan çox mühərrik gücü daşımasına icazə verilir. Paylanmış dolama metodu 75-100 Nm fırlanma momenti, pik çıxış gücü 20-25 kVt və davamlı güc 15 kVt təmin edə bilər.
Ox axınının çətinliyi mis sarımlarının istiliyi necə yaymasındadır ki, bu da çətindir, çünki istilik rotordan keçməlidir. Paylanmış sarım bu problemi həll etməyin açarıdır, çünki onun çoxlu sayda dirək yuvası var. Bu şəkildə, mis ilə örtük arasında daha böyük bir səth sahəsi yaranır və istilik xaricə ötürülə və standart maye soyutma sistemi ilə xaric edilə bilər.
Sinusoidal dalğa formalarından istifadə etmək üçün çoxlu maqnit qütbləri vacibdir ki, bu da harmonikləri azaltmağa kömək edir. Bu harmoniklər maqnitlərin və nüvənin qızması kimi özünü göstərir, mis komponentləri isə istiliyi apara bilmir. Maqnitlərdə və dəmir nüvələrdə istilik toplandıqda səmərəlilik azalır, buna görə də dalğa formasının və istilik yolunun optimallaşdırılması mühərrikin işləməsi üçün vacibdir.
Mühərrikin dizaynı xərcləri azaltmaq və avtomatlaşdırılmış kütləvi istehsala nail olmaq üçün optimallaşdırılıb. Ekstrüde edilmiş korpus halqası mürəkkəb mexaniki emal tələb etmir və material xərclərini azalda bilər. Bobin birbaşa sarıla bilər və düzgün yığma formasını qorumaq üçün sarğı prosesi zamanı yapışdırma prosesindən istifadə olunur.
Əsas məqam odur ki, bobin standart kommersiya məqsədli teldən hazırlanır, dəmir nüvə isə sadəcə formaya salınmalı olan standart rəfdən çıxarılan transformator poladı ilə laminasiya olunur. Digər mühərrik dizaynları isə daha baha başa gələ biləcək nüvə laminasiyasında yumşaq maqnit materiallarından istifadəni tələb edir.
Paylanmış dolaqların istifadəsi maqnit poladın seqmentləşdirilməsinə ehtiyac olmadığını bildirir; onlar daha sadə formalarda ola bilər və istehsalı daha asandır. Maqnit poladın ölçüsünü azaltmaq və istehsalının asanlığını təmin etmək xərclərin azaldılmasına əhəmiyyətli dərəcədə təsir göstərir.
Bu ox flüs mühərrikinin dizaynı da müştəri tələblərinə uyğun olaraq fərdiləşdirilə bilər. Müştərilər əsas dizayn ətrafında hazırlanmış fərdiləşdirilmiş versiyalara malikdirlər. Daha sonra digər fabriklərdə təkrarlana bilən erkən istehsal yoxlaması üçün sınaq istehsal xəttində istehsal olunur.
Fərdiləşdirmə əsasən nəqliyyat vasitəsinin performansının yalnız oxlu maqnit axın mühərrikinin dizaynından deyil, həm də nəqliyyat vasitəsinin strukturunun, batareya paketinin və BMS-in keyfiyyətindən asılı olması ilə bağlıdır.
Yazı vaxtı: 28 sentyabr 2023
