अक्षीय फ्लक्स मोटर्सका फाइदाहरू, कठिनाइहरू, र नयाँ विकासहरू

रेडियल फ्लक्स मोटरहरूको तुलनामा, विद्युतीय सवारी साधनको डिजाइनमा अक्षीय फ्लक्स मोटरहरूका धेरै फाइदाहरू छन्। उदाहरणका लागि, अक्षीय फ्लक्स मोटरहरूले मोटरलाई एक्सलबाट पाङ्ग्राको भित्री भागमा सारेर पावरट्रेनको डिजाइन परिवर्तन गर्न सक्छन्।

१.शक्तिको अक्ष

अक्षीय प्रवाह मोटरहरूबढ्दो ध्यान (गेन ट्र्याक्सन) प्राप्त भइरहेको छ। धेरै वर्षदेखि, यस प्रकारको मोटर लिफ्ट र कृषि मेसिनरी जस्ता स्थिर अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग हुँदै आएको छ, तर विगत एक दशकमा, धेरै विकासकर्ताहरूले यो प्रविधिलाई सुधार गर्न र यसलाई विद्युतीय मोटरसाइकल, विमानस्थल पोड, कार्गो ट्रक, विद्युतीय सवारी साधन र हवाईजहाजमा पनि लागू गर्न काम गरिरहेका छन्।

परम्परागत रेडियल फ्लक्स मोटरहरूले स्थायी चुम्बक वा इन्डक्सन मोटरहरू प्रयोग गर्छन्, जसले तौल र लागत अनुकूलनमा उल्लेखनीय प्रगति गरेका छन्। यद्यपि, तिनीहरूले विकास जारी राख्न धेरै कठिनाइहरूको सामना गर्छन्। अक्षीय फ्लक्स, पूर्ण रूपमा फरक प्रकारको मोटर, एक राम्रो विकल्प हुन सक्छ।

रेडियल मोटरहरूको तुलनामा, अक्षीय प्रवाह स्थायी चुम्बक मोटरहरूको प्रभावकारी चुम्बकीय सतह क्षेत्र मोटर रोटरको सतह हो, बाहिरी व्यास होइन। त्यसकारण, मोटरको निश्चित मात्रामा, अक्षीय प्रवाह स्थायी चुम्बक मोटरहरूले सामान्यतया बढी टर्क प्रदान गर्न सक्छन्।

अक्षीय प्रवाह मोटरहरूधेरै कम्प्याक्ट हुन्छन्; रेडियल मोटरहरूको तुलनामा, मोटरको अक्षीय लम्बाइ धेरै छोटो हुन्छ। आन्तरिक पाङ्ग्रा मोटरहरूको लागि, यो प्रायः एक महत्त्वपूर्ण कारक हो। अक्षीय मोटरहरूको कम्प्याक्ट संरचनाले समान रेडियल मोटरहरू भन्दा उच्च शक्ति घनत्व र टर्क घनत्व सुनिश्चित गर्दछ, जसले गर्दा अत्यन्त उच्च सञ्चालन गतिको आवश्यकता हट्छ।

अक्षीय प्रवाह मोटरहरूको दक्षता पनि धेरै उच्च हुन्छ, सामान्यतया ९६% भन्दा बढी हुन्छ। यो छोटो, एक आयामी प्रवाह मार्गको कारणले हो, जुन बजारमा उपलब्ध उत्कृष्ट २D रेडियल प्रवाह मोटरहरूको तुलनामा तुलनात्मक वा अझ उच्च दक्षता हो।

मोटरको लम्बाइ छोटो हुन्छ, सामान्यतया ५ देखि ८ गुणा कम हुन्छ, र तौल पनि २ देखि ५ गुणाले घट्छ। यी दुई कारकहरूले विद्युतीय सवारी साधन प्लेटफर्म डिजाइनरहरूको छनौट परिवर्तन गरेका छन्।

२. अक्षीय प्रवाह प्रविधि

यसका लागि दुई मुख्य टोपोलोजीहरू छन्अक्षीय प्रवाह मोटरहरू: डुअल रोटर सिंगल स्टेटर (कहिलेकाहीं टोरस स्टाइल मेसिनहरू पनि भनिन्छ) र सिंगल रोटर डुअल स्टेटर।

हाल, धेरैजसो स्थायी चुम्बक मोटरहरूले रेडियल फ्लक्स टोपोलोजी प्रयोग गर्छन्। चुम्बकीय फ्लक्स सर्किट रोटरमा स्थायी चुम्बकबाट सुरु हुन्छ, स्टेटरमा रहेको पहिलो दाँतबाट जान्छ, र त्यसपछि स्टेटरसँगै रेडियल रूपमा बग्छ। त्यसपछि रोटरमा रहेको दोस्रो चुम्बकीय स्टीलमा पुग्न दोस्रो दाँतबाट गुज्रिन्छ। दोहोरो रोटर अक्षीय फ्लक्स टोपोलोजीमा, फ्लक्स लूप पहिलो चुम्बकबाट सुरु हुन्छ, स्टेटर दाँतबाट अक्षीय रूपमा जान्छ, र तुरुन्तै दोस्रो चुम्बकमा पुग्छ।

यसको अर्थ रेडियल फ्लक्स मोटरहरूको तुलनामा फ्लक्स मार्ग धेरै छोटो छ, जसले गर्दा मोटरको मात्रा कम हुन्छ, पावर घनत्व उच्च हुन्छ र उही पावरमा दक्षता बढी हुन्छ।

रेडियल मोटर, जहाँ चुम्बकीय प्रवाह पहिलो दाँतबाट जान्छ र त्यसपछि स्टेटर हुँदै अर्को दाँतमा फर्कन्छ, चुम्बकमा पुग्छ। चुम्बकीय प्रवाहले दुई-आयामी मार्ग पछ्याउँछ।

अक्षीय चुम्बकीय प्रवाह मेसिनको चुम्बकीय प्रवाह मार्ग एक-आयामी हुन्छ, त्यसैले अन्न उन्मुख विद्युतीय स्टील प्रयोग गर्न सकिन्छ। यो स्टीलले फ्लक्सलाई पार गर्न सजिलो बनाउँछ, जसले गर्दा दक्षतामा सुधार हुन्छ।

रेडियल फ्लक्स मोटरहरूले परम्परागत रूपमा वितरित विन्डिङहरू प्रयोग गर्छन्, जसमा आधासम्म विन्डिङ छेउहरू काम गर्दैनन्। कुण्डली ओभरह्याङले अतिरिक्त तौल, लागत, विद्युतीय प्रतिरोध, र बढी ताप हानि निम्त्याउँछ, जसले डिजाइनरहरूलाई विन्डिङ डिजाइन सुधार गर्न बाध्य पार्छ।

कुण्डलीको अन्त्य हुन्छअक्षीय प्रवाह मोटरहरूधेरै कम छन्, र केही डिजाइनहरूले केन्द्रित वा खण्डित विन्डिङहरू प्रयोग गर्छन्, जुन पूर्ण रूपमा प्रभावकारी हुन्छन्। खण्डित स्टेटर रेडियल मेसिनहरूको लागि, स्टेटरमा चुम्बकीय प्रवाह मार्गको फुट्दा थप क्षति हुन सक्छ, तर अक्षीय प्रवाह मोटरहरूको लागि, यो समस्या होइन। कुण्डल विन्डिङको डिजाइन आपूर्तिकर्ताहरूको स्तर छुट्याउने कुञ्जी हो।

३. विकास

अक्षीय प्रवाह मोटरहरूले डिजाइन र उत्पादनमा केही गम्भीर चुनौतीहरूको सामना गर्छन्, तिनीहरूको प्राविधिक फाइदाहरूको बावजुद, तिनीहरूको लागत रेडियल मोटरहरूको भन्दा धेरै बढी छ। मानिसहरूलाई रेडियल मोटरहरूको बारेमा धेरै गहन बुझाइ छ, र उत्पादन विधिहरू र मेकानिकल उपकरणहरू पनि सजिलै उपलब्ध छन्।

अक्षीय प्रवाह मोटरहरूको मुख्य चुनौतीहरू मध्ये एक रोटर र स्टेटर बीच एक समान हावा अन्तर कायम राख्नु हो, किनकि चुम्बकीय बल रेडियल मोटरहरूको भन्दा धेरै बढी हुन्छ, जसले गर्दा एक समान हावा अन्तर कायम राख्न गाह्रो हुन्छ। दोहोरो रोटर अक्षीय प्रवाह मोटरमा ताप अपव्यय समस्याहरू पनि हुन्छन्, किनकि घुमाउरो स्टेटर भित्र र दुई रोटर डिस्कहरूको बीचमा गहिरो अवस्थित हुन्छ, जसले गर्दा ताप अपव्यय धेरै गाह्रो हुन्छ।

धेरै कारणले गर्दा अक्षीय फ्लक्स मोटरहरू निर्माण गर्न पनि गाह्रो हुन्छ। योक्स टोपोलोजी (अर्थात् स्टेटरबाट फलामको योक हटाउने तर फलामको दाँत कायम राख्ने) भएको डुअल रोटर मेसिन प्रयोग गर्ने डुअल रोटर मेसिनले मोटरको व्यास र चुम्बक विस्तार नगरी यी केही समस्याहरू पार गर्छ।

यद्यपि, जुवा हटाउनाले नयाँ चुनौतीहरू ल्याउँछ, जस्तै मेकानिकल जुवा जडान बिना व्यक्तिगत दाँत कसरी मिलाउने र राख्ने। चिसो पार्नु पनि ठूलो चुनौती हो।

रोटर डिस्कले रोटरलाई आकर्षित गर्ने भएकाले रोटर उत्पादन गर्न र हावाको अन्तर कायम राख्न पनि गाह्रो छ। यसको फाइदा भनेको रोटर डिस्कहरू सिधै शाफ्ट रिङ मार्फत जोडिएका हुन्छन्, त्यसैले बलहरूले एकअर्कालाई रद्द गर्छन्। यसको मतलब आन्तरिक बेयरिङले यी बलहरूलाई सामना गर्दैन, र यसको एक मात्र कार्य स्टेटरलाई दुई रोटर डिस्कहरू बीचको बीचको स्थितिमा राख्नु हो।

डबल स्टेटर सिंगल रोटर मोटरहरूले गोलाकार मोटरहरूको चुनौतीहरूको सामना गर्दैनन्, तर स्टेटरको डिजाइन धेरै जटिल र स्वचालन प्राप्त गर्न गाह्रो छ, र सम्बन्धित लागतहरू पनि उच्च छन्। कुनै पनि परम्परागत रेडियल फ्लक्स मोटरको विपरीत, अक्षीय मोटर निर्माण प्रक्रियाहरू र मेकानिकल उपकरणहरू हालै मात्र देखा परेका छन्।

४. विद्युतीय सवारी साधनको प्रयोग

अटोमोटिभ उद्योगमा विश्वसनीयता महत्त्वपूर्ण छ, र विभिन्न प्रकारका वस्तुहरूको विश्वसनीयता र बलियोपन प्रमाणित गर्दैअक्षीय प्रवाह मोटरहरूयी मोटरहरू ठूलो मात्रामा उत्पादनको लागि उपयुक्त छन् भनी निर्माताहरूलाई विश्वस्त पार्नु सधैं चुनौतीपूर्ण रहेको छ। यसले अक्षीय मोटर आपूर्तिकर्ताहरूलाई आफैंमा व्यापक प्रमाणीकरण कार्यक्रमहरू सञ्चालन गर्न प्रेरित गरेको छ, प्रत्येक आपूर्तिकर्ताले उनीहरूको मोटर विश्वसनीयता परम्परागत रेडियल फ्लक्स मोटरहरू भन्दा फरक छैन भनेर प्रदर्शन गर्दै।

एक मात्र कम्पोनेन्ट जुन एकमा बिग्रन सक्छअक्षीय प्रवाह मोटरबियरिङहरू हुन्। अक्षीय चुम्बकीय प्रवाहको लम्बाइ तुलनात्मक रूपमा छोटो हुन्छ, र बियरिङहरूको स्थिति नजिक हुन्छ, सामान्यतया थोरै "ओभर आयाम" हुनको लागि डिजाइन गरिएको हुन्छ। सौभाग्यवश, अक्षीय प्रवाह मोटरको रोटर द्रव्यमान सानो हुन्छ र यसले कम रोटर गतिशील शाफ्ट भारहरू सहन सक्छ। त्यसकारण, बियरिङहरूमा लागू गरिएको वास्तविक बल रेडियल फ्लक्स मोटरको भन्दा धेरै सानो हुन्छ।

इलेक्ट्रोनिक एक्सल अक्षीय मोटरहरूको पहिलो अनुप्रयोगहरू मध्ये एक हो। पातलो चौडाइले एक्सलमा मोटर र गियरबक्सलाई समेट्न सक्छ। हाइब्रिड अनुप्रयोगहरूमा, मोटरको छोटो अक्षीय लम्बाइले प्रसारण प्रणालीको कुल लम्बाइलाई छोटो बनाउँछ।

अर्को चरण भनेको पाङ्ग्रामा अक्षीय मोटर स्थापना गर्नु हो। यस तरिकाले, मोटरबाट पाङ्ग्राहरूमा सिधै शक्ति प्रसारित गर्न सकिन्छ, जसले मोटरको दक्षतामा सुधार ल्याउँछ। प्रसारण, भिन्नता र ड्राइभशाफ्टहरू हटाइएका कारण, प्रणालीको जटिलता पनि कम भएको छ।

यद्यपि, यस्तो देखिन्छ कि मानक कन्फिगरेसनहरू अझै देखा परेका छैनन्। प्रत्येक मौलिक उपकरण निर्माताले विशिष्ट कन्फिगरेसनहरूको अनुसन्धान गरिरहेको छ, किनकि अक्षीय मोटरहरूको विभिन्न आकार र आकारहरूले विद्युतीय सवारी साधनहरूको डिजाइन परिवर्तन गर्न सक्छन्। रेडियल मोटरहरूको तुलनामा, अक्षीय मोटरहरूमा उच्च पावर घनत्व हुन्छ, जसको अर्थ साना अक्षीय मोटरहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ। यसले ब्याट्री प्याकहरूको प्लेसमेन्ट जस्ता सवारी साधन प्लेटफर्महरूको लागि नयाँ डिजाइन विकल्पहरू प्रदान गर्दछ।

४.१ खण्डित आर्मेचर

YASA (योकलेस र सेग्मेन्टेड आर्मेचर) मोटर टोपोलोजी डुअल रोटर सिंगल स्टेटर टोपोलोजीको उदाहरण हो, जसले निर्माण जटिलता कम गर्छ र स्वचालित मास उत्पादनको लागि उपयुक्त छ। यी मोटरहरूमा २००० देखि ९००० आरपीएमको गतिमा १० किलोवाट/किग्रा सम्मको पावर घनत्व हुन्छ।

समर्पित नियन्त्रक प्रयोग गरेर, यसले मोटरको लागि २०० kVA को करेन्ट प्रदान गर्न सक्छ। नियन्त्रकको भोल्युम लगभग ५ लिटर छ र यसको तौल ५.८ किलोग्राम छ, जसमा डाइइलेक्ट्रिक तेल शीतलन सहितको थर्मल व्यवस्थापन समावेश छ, जुन अक्षीय फ्लक्स मोटरहरू साथै इन्डक्सन र रेडियल फ्लक्स मोटरहरूको लागि उपयुक्त छ।

यसले विद्युतीय सवारी साधनका मूल उपकरण निर्माताहरू र पहिलो श्रेणीका विकासकर्ताहरूलाई अनुप्रयोग र उपलब्ध ठाउँको आधारमा उपयुक्त मोटर लचिलो रूपमा छनौट गर्न अनुमति दिन्छ। सानो आकार र तौलले गाडीलाई हल्का बनाउँछ र धेरै ब्याट्रीहरू हुन्छन्, जसले गर्दा दायराको बूस्ट बढ्छ।

५. विद्युतीय मोटरसाइकलको प्रयोग

विद्युतीय मोटरसाइकल र एटीभीहरूको लागि, केही कम्पनीहरूले एसी अक्षीय फ्लक्स मोटरहरू विकास गरेका छन्। यस प्रकारको सवारी साधनको लागि सामान्यतया प्रयोग हुने डिजाइन डीसी ब्रशमा आधारित अक्षीय फ्लक्स डिजाइनहरू हुन्, जबकि नयाँ उत्पादन एसी, पूर्ण रूपमा सिल गरिएको ब्रशलेस डिजाइन हो।

DC र AC दुवै मोटरका कुण्डलीहरू स्थिर रहन्छन्, तर दोहोरो रोटरहरूले घुम्ने आर्मेचरहरूको सट्टा स्थायी चुम्बकहरू प्रयोग गर्छन्। यस विधिको फाइदा यो हो कि यसलाई मेकानिकल रिभर्सिङको आवश्यकता पर्दैन।

एसी अक्षीय डिजाइनले रेडियल मोटरहरूको लागि मानक तीन-चरण एसी मोटर नियन्त्रकहरू पनि प्रयोग गर्न सक्छ। यसले लागत घटाउन मद्दत गर्दछ, किनकि नियन्त्रकले गति होइन, टर्कको प्रवाह नियन्त्रण गर्दछ। नियन्त्रकलाई १२ kHz वा सोभन्दा माथिको आवृत्ति चाहिन्छ, जुन त्यस्ता उपकरणहरूको मुख्यधारा आवृत्ति हो।

उच्च आवृत्ति २० µH को तल्लो घुमाउरो इन्डक्टन्सबाट आउँछ। आवृत्तिले वर्तमान लहरलाई कम गर्न र सम्भव भएसम्म सहज साइनोसाइडल सिग्नल सुनिश्चित गर्न करेन्ट नियन्त्रण गर्न सक्छ। गतिशील दृष्टिकोणबाट, यो द्रुत टर्क परिवर्तनहरूको लागि अनुमति दिएर सहज मोटर नियन्त्रण प्राप्त गर्ने एक राम्रो तरिका हो।

यो डिजाइनले वितरित डबल-लेयर वाइन्डिङ अपनाउँछ, त्यसैले चुम्बकीय प्रवाह रोटरबाट स्टेटर मार्फत अर्को रोटरमा बग्छ, धेरै छोटो बाटो र उच्च दक्षताका साथ।

यस डिजाइनको मुख्य कुरा यो हो कि यो अधिकतम ६० भोल्ट भोल्टेजमा सञ्चालन हुन सक्छ र उच्च भोल्टेज प्रणालीहरूको लागि उपयुक्त छैन। त्यसैले, यसलाई इलेक्ट्रिक मोटरसाइकल र रेनो ट्विजी जस्ता L7e वर्गका चार-पाङ्ग्रे सवारी साधनहरूको लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ।

६० V को अधिकतम भोल्टेजले मोटरलाई मुख्यधारा ४८ V विद्युतीय प्रणालीहरूमा एकीकृत गर्न अनुमति दिन्छ र मर्मत कार्यलाई सरल बनाउँछ।

युरोपेली फ्रेमवर्क नियमन २००२/२४/EC मा L7e चार-पाङ्ग्रे मोटरसाइकल विशिष्टताहरूले ब्याट्रीको तौल बाहेक सामान ढुवानी गर्न प्रयोग हुने सवारी साधनहरूको तौल ६०० किलोग्रामभन्दा बढी हुनुहुँदैन भनी तोकेको छ। यी सवारी साधनहरूलाई २०० किलोग्रामभन्दा बढी यात्रु, १००० किलोग्रामभन्दा बढी कार्गो र १५ किलोवाटभन्दा बढी इन्जिन पावर बोक्न अनुमति छैन। वितरित घुमाउरो विधिले ७५-१०० एनएमको टर्क प्रदान गर्न सक्छ, २०-२५ किलोवाटको शिखर आउटपुट पावर र १५ किलोवाटको निरन्तर पावरको साथ।

अक्षीय प्रवाहको चुनौती तामाको घुमाउरोले कसरी तापलाई नष्ट गर्छ भन्ने कुरामा निहित छ, जुन गाह्रो छ किनभने ताप रोटरबाट जानुपर्छ। वितरित घुमाउरो यो समस्या समाधान गर्ने कुञ्जी हो, किनकि यसमा ठूलो संख्यामा पोल स्लटहरू छन्। यस तरिकाले, तामा र खोलको बीचमा ठूलो सतह क्षेत्र हुन्छ, र तापलाई बाहिर स्थानान्तरण गर्न सकिन्छ र मानक तरल शीतलन प्रणालीद्वारा डिस्चार्ज गर्न सकिन्छ।

धेरै चुम्बकीय ध्रुवहरू साइनोसाइडल तरंग रूपहरू प्रयोग गर्न महत्वपूर्ण छन्, जसले हार्मोनिक्स कम गर्न मद्दत गर्दछ। यी हार्मोनिक्सहरू चुम्बक र कोरको तापको रूपमा प्रकट हुन्छन्, जबकि तामाका घटकहरूले ताप बोक्न सक्दैनन्। जब चुम्बक र फलामको कोरहरूमा ताप जम्मा हुन्छ, दक्षता घट्छ, त्यसैले मोटर प्रदर्शनको लागि तरंगरूप र ताप मार्गलाई अनुकूलन गर्नु महत्त्वपूर्ण छ।

लागत घटाउन र स्वचालित ठूलो मात्रामा उत्पादन प्राप्त गर्न मोटरको डिजाइनलाई अनुकूलित गरिएको छ। एक्स्ट्रुडेड हाउसिंग रिंगलाई जटिल मेकानिकल प्रशोधनको आवश्यकता पर्दैन र यसले सामग्री लागत घटाउन सक्छ। कुण्डलीलाई सिधै घाउ गर्न सकिन्छ र सही एसेम्बली आकार कायम राख्न घुमाउरो प्रक्रियाको क्रममा बन्धन प्रक्रिया प्रयोग गरिन्छ।

मुख्य कुरा यो हो कि कुण्डली मानक व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध तारबाट बनेको छ, जबकि फलामको कोर मानक लेअफ शेल्फ ट्रान्सफर्मर स्टीलले ल्यामिनेट गरिएको छ, जसलाई आकारमा काट्न आवश्यक छ। अन्य मोटर डिजाइनहरूलाई कोर ल्यामिनेशनमा नरम चुम्बकीय सामग्रीको प्रयोग आवश्यक पर्दछ, जुन महँगो हुन सक्छ।

वितरित विन्डिङहरूको प्रयोगको अर्थ चुम्बकीय स्टीललाई खण्डित गर्न आवश्यक पर्दैन; तिनीहरू सरल आकारका र निर्माण गर्न सजिलो हुन सक्छन्। चुम्बकीय स्टीलको आकार घटाउनु र यसको निर्माणको सहजता सुनिश्चित गर्नाले लागत घटाउनमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ।

यस अक्षीय प्रवाह मोटरको डिजाइन पनि ग्राहकको आवश्यकता अनुसार अनुकूलित गर्न सकिन्छ। ग्राहकहरूले आधारभूत डिजाइन वरिपरि विकसित अनुकूलित संस्करणहरू राखेका छन्। त्यसपछि प्रारम्भिक उत्पादन प्रमाणीकरणको लागि परीक्षण उत्पादन लाइनमा निर्मित, जुन अन्य कारखानाहरूमा दोहोर्याउन सकिन्छ।

अनुकूलन मुख्यतया किनभने सवारी साधनको कार्यसम्पादन अक्षीय चुम्बकीय प्रवाह मोटरको डिजाइनमा मात्र निर्भर गर्दैन, तर सवारी साधनको संरचना, ब्याट्री प्याक र BMS को गुणस्तरमा पनि निर्भर गर्दछ।