An coimeas ri motaran flux radial, tha mòran bhuannachdan aig motaran flux axial ann an dealbhadh charbadan dealain. Mar eisimpleir, faodaidh motaran flux axial dealbhadh an t-siostam cumhachd atharrachadh le bhith a’ gluasad a’ motair bhon aiseil gu taobh a-staigh nan cuibhlichean.
1. Ais na cumhachd
Motairean flux axiala’ faighinn barrachd is barrachd aire (tarraing fhaighinn). Airson iomadh bliadhna, chaidh an seòrsa motair seo a chleachdadh ann an tagraidhean statach leithid àrdairean agus innealan àiteachais, ach thar an deich bliadhna a dh’ fhalbh, tha mòran luchd-leasachaidh air a bhith ag obair gus an teicneòlas seo a leasachadh agus a chur an sàs ann am baidhsagalan-motair dealain, pods puirt-adhair, làraidhean bathair, carbadan dealain, agus eadhon plèanaichean.
Bidh motaran flux radaigeach traidiseanta a’ cleachdadh magnets maireannach no motaran inntrigidh, a tha air adhartas mòr a dhèanamh ann a bhith a’ leasachadh cuideam agus cosgais. Ach, tha mòran dhuilgheadasan romhpa ann a bhith a’ leantainn air adhart a’ leasachadh. Dh’ fhaodadh flux aiseach, seòrsa motair gu tur eadar-dhealaichte, a bhith na roghainn eile mhath.
An coimeas ri motaran rèididheach, is e uachdar rotor a’ motair an raon uachdar magnetach èifeachdach de motaran magnet maireannach flux aiseach, chan e an trast-thomhas a-muigh. Mar sin, ann an tomhas-lìonaidh sònraichte de motair, mar as trice faodaidh motaran magnet maireannach flux aiseach torque nas motha a thoirt seachad.
Motairean flux axialtha iad nas dlùithe; an coimeas ri motaran rèididheach, tha fad aiseach a’ motair mòran nas giorra. Airson motaran cuibhle a-staigh, is e seo gu tric feart deatamach. Tha structar teann motaran aiseach a’ dèanamh cinnteach à dùmhlachd cumhachd agus dùmhlachd torque nas àirde na motaran rèididheach coltach ris, agus mar sin a’ cur às don fheum air astaran obrachaidh fìor àrd.
Tha èifeachdas motaran sruth-aiseach glè àrd cuideachd, mar as trice nas àirde na 96%. Tha seo mar thoradh air an t-slighe sruth-aiseach nas giorra, aon-thaobhach, a tha co-chosmhail no eadhon nas èifeachdaiche an taca ris na motaran sruth-aiseach rèididheach 2D as fheàrr air a’ mhargaidh.
Tha fad a’ motair nas giorra, mar as trice 5 gu 8 tursan nas giorra, agus tha an cuideam air a lùghdachadh 2 gu 5 tursan cuideachd. Tha an dà fhactar seo air roghainn luchd-dealbhaidh àrd-ùrlaran charbadan dealain atharrachadh.
2. Teicneòlas sruth aiseach
Tha dà phrìomh topo-eòlas ann airsonmotaran flux aiseach: stator singilte le dà rotor (ris an canar innealan stoidhle torus uaireannan) agus stator dùbailte le aon rotor.
An-dràsta, bidh a’ mhòr-chuid de motaran magnet maireannach a’ cleachdadh topo-eòlas sruth rèididh. Bidh an cuairt sruth magnetach a’ tòiseachadh le magnet maireannach air an rotor, a’ dol tron chiad fhiacail air an stator, agus an uairsin a’ sruthadh gu rèididh air feadh an stator. An uairsin a’ dol tron dàrna fiacail gus an dàrna stàilinn magnetach air an rotor a ruighinn. Ann an topo-eòlas sruth aiseach rotor dùbailte, bidh lùb an t-sruth a’ tòiseachadh bhon chiad magnet, a’ dol tron fhiaclan stator gu aiseach, agus a’ ruighinn an dàrna magnet sa bhad.
Tha seo a’ ciallachadh gu bheil slighe an t-sruthain mòran nas giorra na slighe motaran sruthain rèididheach, agus mar thoradh air sin tha meudan motair nas lugha, dùmhlachd cumhachd nas àirde agus èifeachdas aig an aon chumhachd.
Motair rèididheach, far a bheil an sruth magnetach a’ dol tron chiad fhiacail agus an uairsin a’ tilleadh chun ath fhiacail tron stator, a’ ruighinn a’ mhagnait. Bidh sruth magnetach a’ leantainn slighe dà-thaobhach.
Tha slighe an t-sruth magnetach ann an inneal sruth magnetach aiseach aon-thaobhach, agus mar sin faodar stàilinn dealain le gràn-stiùir a chleachdadh. Tha an stàilinn seo ga dhèanamh nas fhasa don t-sruth a dhol troimhe, agus mar sin a’ leasachadh èifeachdais.
Bidh motaran flux rèididheach a’ cleachdadh lùban sgaoilte gu traidiseanta, le suas ri leth de cheann nan lùban gun a bhith ag obair. Bidh an cus-chrochadh a’ leantainn gu cuideam, cosgais, strì dealain, agus barrachd call teas, a’ toirt air luchd-dealbhaidh dealbhadh nan lùban a leasachadh.
Ceann nan coilicheanmotaran flux aiseachtha iad mòran nas lugha, agus bidh cuid de dhealbhaidhean a’ cleachdadh lùban dùmhail no roinnte, a tha gu tur èifeachdach. Airson innealan radaigeach stator roinnte, faodaidh briseadh slighe an t-sruth magnetach anns an stator call a bharrachd adhbhrachadh, ach airson motaran sruth aiseach, chan eil seo na dhuilgheadas. Is e dealbhadh lùbadh a’ choilich an iuchair airson ìre nan solaraichean a chomharrachadh.
3. Leasachadh
Tha dùbhlain mhòra mu choinneamh motaran flux axial ann an dealbhadh is cinneasachadh, a dh’aindeoin na buannachdan teicneòlais aca, tha na cosgaisean aca fada nas àirde na cosgaisean motaran rèididheach. Tha tuigse mhionaideach aig daoine air motaran rèididheach, agus tha dòighean saothrachaidh agus uidheamachd meacanaigeach rim faighinn gu furasta cuideachd.
Is e aon de na prìomh dhùbhlain a tha an lùib motaran flux aiseach beàrn èadhair cunbhalach a chumail eadar an rotor agus an stator, leis gu bheil an fheachd magnetach mòran nas motha na feachd motaran radaigeach, ga dhèanamh duilich beàrn èadhair cunbhalach a chumail suas. Tha cùisean sgaoilidh teas aig a’ motair flux aiseach le dà rotor cuideachd, leis gu bheil an lùbadh suidhichte domhainn taobh a-staigh an stator agus eadar an dà dhiosca rotor, ga dhèanamh glè dhoirbh teas a sgaoileadh.
Tha motaran sruth aiseach duilich a dhèanamh cuideachd airson iomadach adhbhar. Bidh an inneal dà-rotor a bhios a’ cleachdadh inneal dà-rotor le topo-eòlas cuing (ie a’ toirt air falbh a’ chuing iarainn bhon stator ach a’ cumail nam fiaclan iarainn) a’ faighinn thairis air cuid de na duilgheadasan sin gun a bhith a’ leudachadh trast-thomhas a’ motair agus a’ mhagnait.
Ach, tha dùbhlain ùra an lùib a’ chuing a thoirt air falbh, leithid mar a chuireas tu fiaclan fa leth ceart agus an suidheachadh às aonais ceangal meacanaigeach leis a’ chuing. Tha fuarachadh cuideachd na dhùbhlan nas motha.
Tha e cuideachd duilich an rotor a dhèanamh agus am beàrn èadhair a chumail suas, leis gu bheil diosc an rotor a’ tàladh an rotor. Is e a’ bhuannachd gu bheil na diosgan rotor ceangailte gu dìreach tro fhàinne shailean, agus mar sin bidh na feachdan a’ cuir às dha chèile. Tha seo a’ ciallachadh nach eil an giùlan a-staigh a’ seasamh an aghaidh nan feachdan sin, agus is e an aon obair a th’ aige an stator a chumail sa mheadhan-suidheachadh eadar an dà dhiosca rotor.
Chan eil dùbhlain motaran rotor singilte le dà stator a’ fulang le motaran cruinn, ach tha dealbhadh an stator tòrr nas iom-fhillte agus nas duilghe a dhèanamh fèin-ghluasadach, agus tha na cosgaisean co-cheangailte àrd cuideachd. Eu-coltach ri motair flux radaigeach traidiseanta sam bith, chan eil pròiseasan saothrachaidh motair aiseach agus uidheamachd meacanaigeach air nochdadh ach o chionn ghoirid.
4. Cleachdadh charbadan dealain
Tha earbsachd deatamach ann an gnìomhachas nan càraichean, agus tha dearbhadh earbsachd agus làidireachd diofarmotaran flux aiseachTha e air a bhith na dhùbhlan a-riamh luchd-saothrachaidh a chreidsinn gu bheil na motaran seo freagarrach airson cinneasachadh mòr. Tha seo air toirt air solaraichean motaran aiseach prògraman dearbhaidh farsaing a dhèanamh leotha fhèin, le gach solaraiche a’ sealltainn nach eil earbsachd am motair aca eadar-dhealaichte bho motaran flux rèididheach traidiseanta.
An aon phàirt a dh’ fhaodas caitheamh a-mach ann anmotair sruth aiseach’S e na giùlan a th’ ann. Tha fad an t-sruth magnetach aiseach an ìre mhath goirid, agus tha suidheachadh nan giùlan nas fhaisge, mar as trice air an dealbhadh gus a bhith beagan “ro-mheudach”. Gu fortanach, tha mais rotor nas lugha aig motair an t-sruth aiseach agus faodaidh e seasamh ri luchdan siaft fiùghantach rotor nas ìsle. Mar sin, tha an fhìor fheachd a chuirear air na giùlan mòran nas lugha na feachd motair an t-sruth rèididheach.
’S e aiseal dealanach aon de na ciad chleachdaidhean de motaran aiseach. Faodaidh an leud nas taine am motair agus am bogsa gèar a ghlacadh san aiseal. Ann an tagraidhean tar-chinealach, bidh fad nas giorra aiseach a’ motair an uair sin a’ giorrachadh fad iomlan an t-siostam tar-chuir.
Is e an ath cheum am motair aiseach a stàladh air a’ chuibhle. San dòigh seo, faodar cumhachd a thar-chur gu dìreach bhon motair chun nan cuibhlichean, a’ leasachadh èifeachdas a’ motair. Le bhith a’ cuir às do thar-chuiridhean, eadar-dhealachaidhean, agus siaftan dràibhidh, chaidh iom-fhillteachd an t-siostaim a lùghdachadh cuideachd.
Ach, tha e coltach nach eil rèiteachaidhean àbhaisteach air nochdadh fhathast. Tha gach neach-dèanamh uidheamachd tùsail a’ dèanamh rannsachadh air rèiteachaidhean sònraichte, leis gum faod na diofar mheudan agus chumaidhean de motaran aiseach dealbhadh charbadan dealain atharrachadh. An coimeas ri motaran rèididheach, tha dùmhlachd cumhachd nas àirde aig motaran aiseach, a tha a’ ciallachadh gun gabh motaran aiseach nas lugha a chleachdadh. Tha seo a’ toirt seachad roghainnean dealbhaidh ùra airson àrd-ùrlaran charbadan, leithid suidheachadh pacaidean bataraidh.
4.1 Armature roinnte
’S e eisimpleir de thopa-eòlas motair le rotor dùbailte agus aon stator a th’ ann an topo-eòlas motair YASA (Yokeless and Segmented Armature), a lughdaicheas iom-fhillteachd saothrachaidh agus a tha freagarrach airson cinneasachadh mòr fèin-ghluasadach. Tha dùmhlachd cumhachd suas ri 10 kW/kg aig na motaran sin aig astaran eadar 2000 agus 9000 rpm.
Le bhith a’ cleachdadh rianadair sònraichte, faodaidh e sruth de 200 kVA a thoirt don motair. Tha meud timcheall air 5 liotairean aig an rianadair agus tha e 5.8 cileagram de chuideam ann, a’ gabhail a-steach riaghladh teirmeach le fuarachadh ola dielectric, freagarrach airson motaran flux axial a bharrachd air motaran flux inntrigidh agus radial.
Leigidh seo le luchd-saothrachaidh uidheamachd tùsail charbadan dealain agus luchd-leasachaidh den chiad ìre an motair iomchaidh a thaghadh gu sùbailte a rèir an tagraidh agus an àite a tha ri fhaighinn. Tha am meud agus an cuideam nas lugha a’ dèanamh a’ charbaid nas aotroime agus tha barrachd bataraidhean ann, agus mar sin a’ meudachadh an raoin.
5. Cleachdadh baidhsagalan-motair dealain
Airson baidhsagalan-motair dealain agus ATVan, tha cuid de chompanaidhean air motaran flux aiseach AC a leasachadh. Is e dealbhadh flux aiseach stèidhichte air bruisean DC an dealbhadh a thathas a’ cleachdadh gu cumanta airson an seòrsa carbaid seo, agus is e dealbhadh AC, gun bhruis làn-ròinichte, an toradh ùr.
Bidh corailean an dà chuid motaran DC agus AC a’ fuireach nan àite, ach bidh na rotaran dùbailte a’ cleachdadh magnets maireannach an àite armatures rothlach. Is e buannachd na dòigh seo nach eil feum air tionndadh meacanaigeach.
Faodaidh an dealbhadh aiseach AC smachdairean motair AC trì-ìrean àbhaisteach a chleachdadh airson motaran rèididheach cuideachd. Cuidichidh seo le bhith a’ lughdachadh chosgaisean, leis gu bheil an smachdair a’ cumail smachd air sruth an torque, chan e astar. Feumaidh an smachdair tricead de 12 kHz no nas àirde, agus is e sin prìomh tricead innealan mar sin.
Tha an tricead nas àirde a’ tighinn bhon ionduchtachd lùbach nas ìsle de 20 µ H. Faodaidh an tricead smachd a chumail air an t-sruth gus crathadh an t-srutha a lughdachadh agus dèanamh cinnteach gu bheil comharra sinusoidal cho rèidh ‘s a ghabhas. Bho shealladh fiùghantach, tha seo na dhòigh math air smachd motair nas socair a choileanadh le bhith a’ leigeil le atharrachaidhean luath air an torque.
Tha an dealbhadh seo a’ gabhail ri lùbadh dà-shreath sgaoilte, agus mar sin bidh an sruth magnetach a’ sruthadh bhon rotor gu rotor eile tron stator, le slighe glè ghoirid agus èifeachdas nas àirde.
Is e prìomh adhbhar an dealbhaidh seo gum faod e obrachadh aig bholtaids as àirde de 60 V agus nach eil e freagarrach airson siostaman bholtaids nas àirde. Mar sin, faodar a chleachdadh airson baidhsagalan-motair dealain agus carbadan ceithir-chuibhlichean clas L7e leithid Renault Twizy.
Leigidh am bholtaids as àirde de 60 V leis a’ motair a bhith air a thoirt a-steach do shiostaman dealain prìomh-shruthach 48 V agus a’ sìmpleachadh obair cumail suas.
Tha sònrachaidhean baidhsagal-motair ceithir-chuibhlichean L7e ann an Riaghladh Frèam-obrach Eòrpach 2002/24/EC ag ràdh nach eil cuideam charbadan a thathas a’ cleachdadh airson bathar a ghiùlan nas àirde na 600 cileagram, gun cuideam bataraidhean a ghabhail a-steach. Chan fhaod na carbadan sin barrachd air 200 cileagram de luchd-siubhail, barrachd air 1000 cileagram de luchd, agus barrachd air 15 cileagram de chumhachd einnsein a ghiùlan. Faodaidh an dòigh lùbach sgaoilte torque de 75-100 Nm a thoirt seachad, le cumhachd toraidh as àirde de 20-25 kW agus cumhachd leantainneach de 15 kW.
Tha dùbhlan an t-sruth aiseach na laighe anns an dòigh anns a bheil lùban copair a’ sgaoileadh teas, rud a tha duilich leis gu feum teas a dhol tron rotor. Is e an lùb sgaoilte an iuchair airson an duilgheadas seo fhuasgladh, leis gu bheil àireamh mhòr de shliotan pòla ann. San dòigh seo, tha farsaingeachd uachdar nas motha eadar an copar agus an t-slige, agus faodar teas a ghluasad chun an taobh a-muigh agus a leigeil ma sgaoil le siostam fuarachaidh leaghaidh àbhaisteach.
Tha iomadh pòla magnetach deatamach ann a bhith a’ cleachdadh chruthan tonn sinusoidal, a chuidicheas le bhith a’ lughdachadh harmonics. Tha na harmonics seo air an nochdadh mar theasachadh nam magnets agus a’ chridhe, agus chan urrainn do cho-phàirtean copair an teas a ghiùlan air falbh. Nuair a chruinnicheas teas ann am magnets agus cridheachan iarainn, bidh èifeachdas a’ lùghdachadh, agus is e sin as coireach gu bheil e deatamach an tonn-chruth agus slighe an teas a leasachadh airson coileanadh motair.
Chaidh dealbhadh a’ motair a bharrachadh gus cosgaisean a lughdachadh agus cinneasachadh mòr fèin-ghluasadach a choileanadh. Chan fheum fàinne taigheadais eas-tharraingte giullachd meacanaigeach iom-fhillte agus faodaidh e cosgaisean stuthan a lughdachadh. Faodar an coil a lùbadh gu dìreach agus thathar a’ cleachdadh pròiseas ceangail rè a’ phròiseis lùbaidh gus cumadh cruinnichte ceart a chumail suas.
Is e am prìomh phuing gu bheil an coil air a dhèanamh de uèir àbhaisteach a tha ri fhaighinn gu malairteach, agus gu bheil cridhe an iarainn air a laminachadh le stàilinn claochladair àbhaisteach a tha ri fhaighinn bhon sgeilp, agus chan fheum e ach a bhith air a ghearradh na chumadh cheart. Feumaidh dealbhaidhean motair eile stuthan bog magnetach a chleachdadh ann an laminachadh a’ chridhe, agus dh’ fhaodadh sin a bhith nas daoire.
Tha cleachdadh lùban sgaoilte a’ ciallachadh nach fheum an stàilinn magnetach a bhith air a roinn ann an roinnean; faodaidh iad a bhith ann an cumaidhean nas sìmplidh agus nas fhasa an dèanamh. Tha buaidh mhòr aig lughdachadh meud stàilinn magnetach agus dèanamh cinnteach gu bheil e furasta a dhèanamh air cosgaisean a lughdachadh.
Faodar dealbhadh a’ motair flux aiseach seo a ghnàthachadh a rèir riatanasan luchd-ceannach cuideachd. Tha dreachan gnàthaichte aig luchd-ceannach air an leasachadh timcheall air dealbhadh bunaiteach. An uairsin air an dèanamh air loidhne cinneasachaidh deuchainn airson dearbhadh cinneasachaidh tràth, a ghabhas ath-riochdachadh ann am factaraidhean eile.
Tha gnàthachadh sa mhòr-chuid air sgàth gu bheil coileanadh a’ charbaid an urra chan ann a-mhàin air dealbhadh a’ motair flux magnetach aiseach, ach cuideachd air càileachd structar a’ charbaid, pasgan bataraidh, agus BMS.
Àm puist: 28 Sultain 2023
