अक्षीय फ्लक्स मोटर्सका फाइदाहरू, कठिनाइहरू र नयाँ विकासहरू

रेडियल फ्लक्स मोटर्सको तुलनामा, अक्षीय फ्लक्स मोटर्सको इलेक्ट्रिक वाहन डिजाइनमा धेरै फाइदाहरू छन्। उदाहरणका लागि, अक्षीय फ्लक्स मोटर्सले मोटरलाई एक्सेलबाट पाङ्ग्राको भित्री भागमा सारेर पावरट्रेनको डिजाइन परिवर्तन गर्न सक्छ।

1. शक्तिको अक्ष

अक्षीय फ्लक्स मोटर्सबढ्दो ध्यान प्राप्त गर्दै हुनुहुन्छ (कर्षण प्राप्त गर्नुहोस्)। धेरै वर्षदेखि, यस प्रकारको मोटरलाई लिफ्ट र कृषि मेसिनरी जस्ता स्थिर अनुप्रयोगहरूमा प्रयोग गरिएको छ, तर विगत एक दशकमा, धेरै विकासकर्ताहरूले यस प्रविधिलाई सुधार गर्न र यसलाई इलेक्ट्रिक मोटरसाइकल, एयरपोर्ट पोडहरू, कार्गो ट्रकहरू, इलेक्ट्रिकहरूमा लागू गर्न काम गरिरहेका छन्। सवारी साधन, र हवाईजहाज पनि।

परम्परागत रेडियल फ्लक्स मोटरहरूले स्थायी चुम्बक वा इन्डक्शन मोटरहरू प्रयोग गर्छन्, जसले वजन र लागतलाई अनुकूलन गर्न महत्त्वपूर्ण प्रगति गरेको छ। यद्यपि, तिनीहरूले विकास जारी राख्न धेरै कठिनाइहरूको सामना गर्छन्। अक्षीय प्रवाह, पूर्णतया फरक प्रकारको मोटर, 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 ठूलो टोक़ प्रदान गर्न सक्छ।

अक्षीय फ्लक्स मोटर्सअधिक संकुचित छन्; रेडियल मोटरहरूको तुलनामा, मोटरको अक्षीय लम्बाइ धेरै छोटो छ। आन्तरिक पाङ्ग्रा मोटर्स को लागी, यो अक्सर एक महत्वपूर्ण कारक हो। अक्षीय मोटरहरूको कम्प्याक्ट संरचनाले समान रेडियल मोटरहरू भन्दा उच्च शक्ति घनत्व र टोक़ घनत्व सुनिश्चित गर्दछ, यसैले अत्यधिक उच्च परिचालन गतिको आवश्यकतालाई हटाउँछ।

अक्षीय फ्लक्स मोटर्स को दक्षता पनि धेरै उच्च छ, सामान्यतया 96% भन्दा बढी। यो छोटो, एक आयामी प्रवाह मार्गको लागि धन्यवाद हो, जुन बजारमा उत्कृष्ट 2D रेडियल फ्लक्स मोटरहरूको तुलनामा तुलनात्मक वा अझ उच्च दक्षतामा छ।

मोटरको लम्बाइ छोटो हुन्छ, सामान्यतया ५ देखि ८ गुणा कम हुन्छ, र तौल पनि २ देखि ५ पटक घटाइन्छ। यी दुई कारकहरूले इलेक्ट्रिक वाहन प्लेटफर्म डिजाइनरहरूको छनौट परिवर्तन गरेका छन्।

2. अक्षीय प्रवाह प्रविधि

को लागि दुई मुख्य टोपोलोजीहरू छन्अक्षीय फ्लक्स मोटर्स: डुअल रोटर सिंगल स्टेटर (कहिलेकाहीँ टोरस स्टाइल मेशिन भनिन्छ) र एकल रोटर डुअल स्टेटर।

हाल, अधिकांश स्थायी चुम्बक मोटरहरूले रेडियल फ्लक्स टोपोलोजी प्रयोग गर्छन्। चुम्बकीय प्रवाह सर्किट रोटरमा स्थायी चुम्बकबाट सुरु हुन्छ, स्टेटरको पहिलो दाँतबाट जान्छ, र त्यसपछि स्टेटरको साथमा रेडियली प्रवाह हुन्छ। त्यसपछि रोटरमा दोस्रो चुम्बकीय इस्पात पुग्न दोस्रो दाँत मार्फत जानुहोस्। डुअल रोटर एक्सियल फ्लक्स टोपोलोजीमा, फ्लक्स लुप पहिलो चुम्बकबाट सुरु हुन्छ, स्टेटर दाँतबाट अक्षीय रूपमा जान्छ, र तुरुन्तै दोस्रो चुम्बकमा पुग्छ।

यसको मतलब यो हो कि फ्लक्स मार्ग रेडियल फ्लक्स मोटर्सको भन्दा धेरै छोटो छ, परिणामस्वरूप सानो मोटर भोल्युम, उच्च शक्ति घनत्व र समान शक्तिमा दक्षता।

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

अक्षीय चुम्बकीय फ्लक्स मेसिनको चुम्बकीय प्रवाह मार्ग एक-आयामी हो, त्यसैले अन्न उन्मुख विद्युतीय इस्पात प्रयोग गर्न सकिन्छ। यो स्टिलले फ्लक्सलाई पास गर्न सजिलो बनाउँछ, जसले गर्दा दक्षतामा सुधार हुन्छ।

रेडियल फ्लक्स मोटरहरूले परम्परागत रूपमा वितरित विन्डिङहरू प्रयोग गर्छन्, जसमा आधासम्म घुमाउरो छेउले काम गर्दैन। कोइल ओभरह्याङले थप वजन, लागत, बिजुली प्रतिरोध, र थप तातो हानिको परिणाम दिन्छ, जसले डिजाइनरहरूलाई घुमाउरो डिजाइन सुधार गर्न बाध्य पार्छ।

कुण्डलीको अन्त्य हुन्छअक्षीय फ्लक्स मोटर्सधेरै कम छन्, र केहि डिजाइनहरूले केन्द्रित वा खण्डित विन्डिंगहरू प्रयोग गर्छन्, जुन पूर्ण रूपमा प्रभावकारी हुन्छन्। सेग्मेन्टेड स्टेटर रेडियल मेसिनहरूको लागि, स्टेटरमा चुम्बकीय फ्लक्स मार्गको बिच्छेदनले थप घाटा ल्याउन सक्छ, तर अक्षीय फ्लक्स मोटरहरूको लागि, यो समस्या होइन। कुण्डल घुमाउने डिजाइन आपूर्तिकर्ताहरूको स्तर छुट्याउनको लागि कुञ्जी हो।

3. विकास

अक्षीय फ्लक्स मोटरहरूले डिजाइन र उत्पादनमा केही गम्भीर चुनौतीहरूको सामना गर्छन्, तिनीहरूको प्राविधिक फाइदाहरूको बावजुद, तिनीहरूको लागत रेडियल मोटरहरूको भन्दा धेरै बढी छ। मानिसहरूसँग रेडियल मोटरहरूको धेरै राम्ररी बुझाइ छ, र निर्माण विधिहरू र मेकानिकल उपकरणहरू पनि सजिलैसँग उपलब्ध छन्।

अक्षीय फ्लक्स मोटरहरूको मुख्य चुनौतीहरू मध्ये एक रोटर र स्टेटरको बीचमा एक समान हावाको अन्तर कायम राख्नु हो, किनकि चुम्बकीय बल रेडियल मोटरहरूको भन्दा धेरै ठूलो हुन्छ, यसले एक समान वायु अन्तर कायम गर्न गाह्रो बनाउँछ। दोहोरो रोटर अक्षीय फ्लक्स मोटरमा पनि तातो अपव्यय समस्याहरू छन्, किनकि घुमाउरो स्टेटर भित्र र दुई रोटर डिस्कहरू बीचको गहिराइमा अवस्थित हुन्छ, जसले गर्दा तातो खपत धेरै गाह्रो हुन्छ।

अक्षीय फ्लक्स मोटर्स पनि धेरै कारणहरूको लागि निर्माण गर्न गाह्रो छ। दोहोरो रोटर मेसिन प्रयोग गरी योक्स टोपोलोजी भएको दोहोरो रोटर मेसिनले (जस्तै स्टेटरबाट फलामको जुवा हटाउने तर फलामको दाँत कायम राख्ने) मोटरको व्यास र चुम्बक विस्तार नगरी यी केही समस्याहरू पार गर्दछ।

यद्यपि, जुवा हटाउनाले नयाँ चुनौतीहरू ल्याउँछ, जस्तै मेकानिकल जुवा जडान बिना व्यक्तिगत दाँत कसरी ठीक गर्ने र स्थिति राख्ने। चिसो गर्नु पनि ठूलो चुनौती हो।

रोटर उत्पादन गर्न र एयर ग्याप कायम राख्न पनि गाह्रो छ, किनकि रोटर डिस्कले रोटरलाई आकर्षित गर्दछ। फाइदा यो हो कि रोटर डिस्कहरू सीधा शाफ्ट रिंग मार्फत जोडिएका छन्, त्यसैले बलहरूले एकअर्कालाई रद्द गर्छन्। यसको मतलब यो हो कि आन्तरिक असरले यी बलहरूलाई सामना गर्दैन, र यसको एक मात्र कार्य स्टेटरलाई दुई रोटर डिस्कहरू बीचको बीचमा राख्नु हो।

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

4. विद्युतीय सवारी साधनको प्रयोग

अटोमोटिभ उद्योगमा विश्वसनीयता महत्त्वपूर्ण छ, र विभिन्नको विश्वसनीयता र बलियोता प्रमाणित गर्दैअक्षीय फ्लक्स मोटर्सयी मोटरहरू ठूलो उत्पादनको लागि उपयुक्त छन् भनेर निर्माताहरूलाई विश्वस्त पार्नु सधैं चुनौती भएको छ। यसले अक्षीय मोटर आपूर्तिकर्ताहरूलाई आफ्नै रूपमा व्यापक प्रमाणीकरण कार्यक्रमहरू सञ्चालन गर्न प्रेरित गरेको छ, प्रत्येक आपूर्तिकर्ताले उनीहरूको मोटरको विश्वसनीयता परम्परागत रेडियल फ्लक्स मोटरहरू भन्दा फरक छैन भनेर प्रदर्शन गर्दै।

एक मा बाहिर लगाउन सक्ने एक मात्र घटकअक्षीय प्रवाह मोटरबियरिंग्स छ। अक्षीय चुम्बकीय प्रवाहको लम्बाइ अपेक्षाकृत छोटो छ, र बियरिङको स्थिति नजिक छ, सामान्यतया थोरै "अधिक आयाम" हुन डिजाइन गरिएको छ। सौभाग्य देखि, अक्षीय फ्लक्स मोटरको सानो रोटर मास छ र कम रोटर गतिशील शाफ्ट लोडहरू सामना गर्न सक्छ। त्यसकारण, बियरिङहरूमा लागू गरिएको वास्तविक बल रेडियल फ्लक्स मोटरको भन्दा धेरै सानो छ।

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

अर्को चरण पाङ्ग्रामा अक्षीय मोटर स्थापना गर्न छ। यसरी, शक्ति मोटरबाट पाङ्ग्राहरूमा सीधै प्रसारण गर्न सकिन्छ, मोटरको दक्षता सुधार। प्रसारण, भिन्नता, र ड्राइभशाफ्टहरूको उन्मूलनको 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 सवारीहरूको डिजाइनलाई परिवर्तन गर्न सक्छ। रेडियल मोटरहरूको तुलनामा, अक्षीय मोटरहरूमा उच्च शक्ति घनत्व हुन्छ, जसको अर्थ साना अक्षीय मोटरहरू प्रयोग गर्न सकिन्छ। यसले गाडी प्लेटफर्महरूका लागि नयाँ डिजाइन विकल्पहरू प्रदान गर्दछ, जस्तै ब्याट्री प्याकहरूको प्लेसमेन्ट।

४.१ सेग्मेन्टेड आर्मेचर

YASA (Yokeless and Segmented Armature) मोटर टोपोलोजी डुअल रोटर सिंगल स्टेटर टोपोलोजीको उदाहरण हो, जसले निर्माण जटिलता कम गर्छ र स्वचालित ठूलो उत्पादनको लागि उपयुक्त छ। यी मोटरहरूमा 2000 देखि 9000 rpm को गतिमा 10 kW/kg सम्मको पावर डेन्सिटी हुन्छ।

एक समर्पित नियन्त्रक प्रयोग गरेर, यसले मोटरको लागि 200 kVA को वर्तमान प्रदान गर्न सक्छ। कन्ट्रोलरको भोल्युम लगभग 5 लिटर छ र यसको तौल 5.8 किलोग्राम छ, डाइलेक्ट्रिक तेल कूलिंगको साथ थर्मल व्यवस्थापन सहित, अक्षीय फ्लक्स मोटरहरू साथै इन्डक्सन र रेडियल फ्लक्स मोटरहरूका लागि उपयुक्त छ।

यसले विद्युतीय सवारी साधनको मूल उपकरण निर्माताहरू र पहिलो स्तरीय विकासकर्ताहरूलाई अनुप्रयोग र उपलब्ध ठाउँको आधारमा उपयुक्त मोटर छनोट गर्न अनुमति दिन्छ। सानो साइज र तौलले गाडीलाई हल्का बनाउँछ र धेरै ब्याट्रीहरू हुन्छन्, जसले गर्दा दायरा बढ्छ।

5. इलेक्ट्रिक मोटरसाइकल को आवेदन

विद्युतीय मोटरसाइकल र ATVs को लागि, केहि कम्पनीहरूले एसी एक्सियल फ्लक्स मोटरहरू विकास गरेका छन्। यस प्रकारको गाडीको लागि सामान्यतया प्रयोग हुने डिजाइन DC ब्रशमा आधारित एक्सियल फ्लक्स डिजाइनहरू हुन्, जबकि नयाँ उत्पादन एसी, पूर्ण रूपमा सिल गरिएको ब्रशलेस डिजाइन हो।

दुबै DC र AC मोटरहरूको कुण्डलहरू स्थिर रहन्छन्, तर दोहोरो रोटरहरूले आर्मेचर घुमाउने 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 गतिलाई होइन, टर्कको वर्तमान नियन्त्रण गर्दछ। नियन्त्रकलाई 12 kHz वा माथिको फ्रिक्वेन्सी चाहिन्छ, जुन त्यस्ता यन्त्रहरूको मुख्यधारा आवृत्ति हो।

उच्च फ्रिक्वेन्सी 20 µ H को तल्लो घुमाउरो इन्डक्टन्सबाट आउँछ। फ्रिक्वेन्सीले हालको लहरलाई कम गर्न र सम्भव भएसम्म सहज रूपमा साइनोसाइडल संकेत सुनिश्चित गर्न करेन्टलाई नियन्त्रण गर्न सक्छ। गतिशील परिप्रेक्ष्यमा, यो द्रुत टोक़ परिवर्तनहरूको लागि अनुमति दिएर सहज मोटर नियन्त्रण प्राप्त गर्ने उत्कृष्ट तरिका हो।

यस डिजाइनले एक वितरित डबल-लेयर घुमाउरो अपनाउँछ, त्यसैले चुम्बकीय प्रवाह रोटरबाट अर्को रोटरमा स्टेटर मार्फत प्रवाह हुन्छ, धेरै छोटो मार्ग र उच्च दक्षताको साथ।

यस डिजाइनको कुञ्जी यो हो कि यसले 60 V को अधिकतम भोल्टेजमा काम गर्न सक्छ र उच्च भोल्टेज प्रणालीहरूको लागि उपयुक्त छैन। तसर्थ, यसलाई विद्युतीय मोटरसाइकल र L7e वर्गका चार पाङ्ग्रे सवारी साधनहरू जस्तै रेनो ट्विजीका लागि प्रयोग गर्न सकिन्छ।

60 V को अधिकतम भोल्टेजले मोटरलाई मुख्यधारा 48 V विद्युतीय प्रणालीहरूमा एकीकृत गर्न अनुमति दिन्छ र मर्मत कार्यलाई सरल बनाउँछ।

युरोपेली फ्रेमवर्क नियमन 2002/24/EC मा L7e फोर-ह्वील मोटरसाइकल विशिष्टताले ब्याट्रीको वजन बाहेक सामान ढुवानीका लागि प्रयोग हुने सवारी साधनको तौल ६०० किलोग्रामभन्दा बढी नहुने व्यवस्था गरेको छ। यी सवारी साधनहरूले 200 किलोग्राम भन्दा बढी यात्रुहरू, 1000 किलोग्राम भन्दा बढी कार्गो, र 15 किलोवाट भन्दा बढी इन्जिन पावर बोक्न अनुमति दिइन्छ। वितरित घुमाउरो विधिले 75-100 Nm को टर्क प्रदान गर्न सक्छ, 20-25 kW को शिखर उत्पादन शक्ति र 15 kW को निरन्तर शक्ति संग।

अक्षीय प्रवाहको चुनौती तामाको विन्डिङले तातोलाई कसरी नष्ट गर्छ भन्ने कुरामा निहित छ, जुन गाह्रो छ किनभने ताप रोटरबाट गुज्रनुपर्छ। वितरित घुमाउरो यो समस्या समाधान गर्ने कुञ्जी हो, किनकि यसमा धेरै संख्यामा पोल स्लटहरू छन्। यस तरीकाले, तामा र खोलको बीचमा ठूलो सतह क्षेत्र छ, र गर्मी बाहिर स्थानान्तरण गर्न सकिन्छ र मानक तरल शीतलन प्रणाली द्वारा डिस्चार्ज गर्न सकिन्छ।

धेरै चुम्बकीय ध्रुवहरू साइनसाइडल वेभ फारमहरू प्रयोग गर्नको लागि कुञ्जी हुन्, जसले हार्मोनिक्स कम गर्न मद्दत गर्दछ। यी हर्मोनिक्स चुम्बक र कोरको तताउने रूपमा प्रकट हुन्छन्, जबकि तामाका घटकहरूले तातो बोक्न सक्दैनन्। जब चुम्बक र फलामको कोरहरूमा तातो जम्मा हुन्छ, दक्षता घट्छ, त्यसैले तरंग र ताप मार्गलाई अनुकूलन गर्न मोटर प्रदर्शनको लागि महत्त्वपूर्ण छ।

मोटरको डिजाइन लागत घटाउन र स्वचालित ठूलो उत्पादन हासिल गर्न अनुकूलित गरिएको छ। एक्स्ट्रुडेड हाउसिंग रिंगलाई जटिल मेकानिकल प्रशोधन आवश्यक पर्दैन र सामग्री लागत घटाउन सक्छ। कुण्डली सीधा घाउ हुन सक्छ र सही विधानसभा आकार कायम गर्न घुमाउरो प्रक्रिया को समयमा एक बन्धन प्रक्रिया प्रयोग गरिन्छ।

मुख्य बिन्दु यो हो कि कुण्डल मानक व्यावसायिक रूपमा उपलब्ध तारबाट बनेको छ, जबकि फलामको कोर शेल्फ ट्रान्सफर्मर स्टिलको स्तरमा राखिएको छ, जसलाई आकारमा काट्न आवश्यक छ। अन्य मोटर डिजाइनहरूमा कोर ल्यामिनेशनमा नरम चुम्बकीय सामग्रीको प्रयोग आवश्यक हुन्छ, जुन महँगो हुन सक्छ।

वितरित windings को प्रयोग को मतलब चुम्बकीय इस्पात को विभाजन गर्न आवश्यक छैन; तिनीहरू सरल आकार र निर्माण गर्न सजिलो हुन सक्छ। चुम्बकीय स्टीलको आकार घटाउनु र यसको निर्माणमा सहजता सुनिश्चित गर्नुले लागत घटाउनमा महत्त्वपूर्ण प्रभाव पार्छ।

यो अक्षीय फ्लक्स मोटर को डिजाइन पनि ग्राहक आवश्यकताहरु अनुसार अनुकूलित गर्न सकिन्छ। ग्राहकहरूसँग आधारभूत डिजाइनको वरिपरि विकसित संस्करणहरू अनुकूलित छन्। त्यसपछि प्रारम्भिक उत्पादन प्रमाणिकरणको लागि परीक्षण उत्पादन लाइनमा निर्मित, जुन अन्य कारखानाहरूमा प्रतिलिपि गर्न सकिन्छ।

अनुकूलन मुख्यतया हो किनभने गाडीको प्रदर्शन अक्षीय चुम्बकीय फ्लक्स मोटरको डिजाइनमा मात्र होइन, तर गाडीको संरचना, ब्याट्री प्याक र BMS को गुणस्तरमा पनि निर्भर हुन्छ।