Kung itandi sa radial flux motors, ang axial flux motors adunay daghang mga bentaha sa disenyo sa electric vehicle. Pananglitan, ang axial flux motors makausab sa disenyo sa powertrain pinaagi sa paglihok sa motor gikan sa axle ngadto sa sulod sa mga ligid.
1.Axis sa gahum
Axial flux motornakadawat og dugang nga pagtagad (makakuha og traksyon). Sulod sa daghang mga tuig, kini nga matang sa motor gigamit sa mga wala’y hunong nga aplikasyon sama sa mga elevator ug makinarya sa agrikultura, apan sa miaging dekada, daghang mga developer ang nagtrabaho aron mapaayo kini nga teknolohiya ug magamit kini sa mga de-koryenteng motorsiklo, mga airport pod, mga trak sa kargamento, electric mga sakyanan, ug bisan mga ayroplano.
Ang tradisyonal nga radial flux nga mga motor naggamit ug permanenteng magnet o induction motor, nga nakahimog mahinungdanong pag-uswag sa pag-optimize sa gibug-aton ug gasto. Bisan pa, nag-atubang sila daghang mga kalisud sa pagpadayon sa pag-uswag. Ang axial flux, usa ka hingpit nga lahi nga klase sa motor, mahimong usa ka maayong alternatibo.
Kung itandi sa radial motors, ang epektibo nga magnetic surface area sa axial flux permanent magnet motors mao ang nawong sa motor rotor, dili ang gawas nga diametro. Busa, sa usa ka piho nga gidaghanon sa motor, ang axial flux permanente nga magnet motors kasagaran makahatag og mas dako nga torque.
Axial flux motormas compact; Kung itandi sa radial motors, ang axial length sa motor mas mubo. Alang sa internal nga mga motor sa ligid, kini kanunay nga hinungdanon nga hinungdan. Ang compact structure sa axial motors nagsiguro sa mas taas nga power density ug torque density kay sa susamang radial motors, sa ingon nagwagtang sa panginahanglan alang sa hilabihan ka taas nga operating speed.
Ang kahusayan sa axial flux motors taas usab kaayo, kasagaran molapas sa 96%. Kini salamat sa mas mubo, usa ka dimensyon nga agianan sa flux, nga ikatandi o mas taas pa sa kahusayan kumpara sa labing kaayo nga 2D radial flux motor sa merkado.
Ang gitas-on sa motor mas mubo, kasagaran 5 ngadto sa 8 ka beses nga mas mubo, ug ang gibug-aton usab mikunhod sa 2 ngadto sa 5 ka beses. Kining duha ka mga hinungdan nagbag-o sa pagpili sa mga tigdesinyo sa plataporma sa elektrisidad.
2. Axial flux nga teknolohiya
Adunay duha ka nag-unang topologies alang saaxial flux motor: dual rotor single stator (usahay gitawag nga torus style machines) ug single rotor dual stator.
Sa pagkakaron, kadaghanan sa mga permanenteng magnet nga motor naggamit sa radial flux topology. Ang magnetic flux circuit magsugod sa usa ka permanente nga magnet sa rotor, moagi sa unang ngipon sa stator, ug dayon moagos radially subay sa stator. Dayon agi sa ikaduhang ngipon aron maabot ang ikaduhang magnetic steel sa rotor. Sa usa ka dual rotor axial flux topology, ang flux loop magsugod gikan sa unang magnet, moagi axially pinaagi sa stator ngipon, ug diha-diha dayon makaabot sa ikaduhang magnet.
Kini nagpasabot nga ang agianan sa flux mas mubo kaysa sa radial flux motors, nga miresulta sa mas gagmay nga mga volume sa motor, mas taas nga densidad sa gahum ug kahusayan sa parehas nga gahum.
Usa ka radial motor, diin ang magnetic flux moagi sa unang ngipon ug unya mobalik sa sunod nga ngipon pinaagi sa stator, nga makaabot sa magnet. Ang magnetic flux nagsunod sa usa ka two-dimensional nga agianan.
Ang magnetic flux path sa usa ka axial magnetic flux machine kay one-dimensional, mao nga ang grain oriented electrical steel mahimong magamit. Kini nga asero nagpadali sa pag-agi sa flux, sa ingon nagpauswag sa kahusayan.
Ang mga motor sa radial flux tradisyonal nga naggamit sa mga gipang-apod-apod nga mga windings, nga hangtod sa katunga sa mga tumoy sa winding dili molihok. Ang coil overhang moresulta sa dugang nga gibug-aton, gasto, resistensya sa elektrisidad, ug dugang nga pagkawala sa kainit, nga nagpugos sa mga tigdesinyo sa pagpauswag sa disenyo sa winding.
Ang coil matapos saaxial flux motormas gamay, ug ang ubang mga disenyo naggamit sa konsentrado o gibahin nga mga windings, nga hingpit nga epektibo. Alang sa gibahin nga stator radial machine, ang pagkaguba sa magnetic flux path sa stator mahimong magdala dugang nga mga pagkawala, apan alang sa axial flux motor, dili kini problema. Ang disenyo sa coil winding mao ang yawe sa pag-ila sa lebel sa mga suppliers.
3. Pag-uswag
Ang axial flux motors nag-atubang sa pipila ka seryoso nga mga hagit sa disenyo ug produksyon, bisan pa sa ilang teknolohikal nga mga bentaha, ang ilang mga gasto mas taas kay sa mga radial motors. Ang mga tawo adunay usa ka bug-os nga pagsabut sa radial nga mga motor, ug ang mga pamaagi sa paghimo ug mekanikal nga kagamitan dali usab nga magamit.
Usa sa mga nag-unang hagit sa axial flux motors mao ang pagpadayon sa usa ka uniporme nga gintang sa hangin tali sa rotor ug stator, tungod kay ang magnetic force mas dako kaysa sa radial motors, nga nagpalisud sa pagpadayon sa usa ka uniporme nga gintang sa hangin. Ang dual rotor axial flux motor usab adunay mga isyu sa pagwagtang sa kainit, tungod kay ang winding nahimutang sa lawom nga sulod sa stator ug tali sa duha ka rotor discs, nga naghimo sa init nga pagkawagtang nga lisud kaayo.
Ang mga motor sa axial flux lisud usab sa paghimo sa daghang mga hinungdan. Ang dual rotor machine nga naggamit ug dual rotor machine nga adunay yokes topology (ie ang pagtangtang sa iron yoke gikan sa stator apan pagpabilin sa puthaw nga ngipon) makabuntog sa pipila niini nga mga problema nga dili mopalapad sa motor diameter ug magnet.
Bisan pa, ang pagtangtang sa yugo nagdala ug bag-ong mga hagit, sama sa kung giunsa ang pag-ayo ug pagpahimutang sa indibidwal nga mga ngipon nga wala’y koneksyon sa mekanikal nga yugo. Ang pagpabugnaw usa usab ka mas dako nga hagit.
Lisud usab ang paghimo sa rotor ug pagpadayon sa gintang sa hangin, tungod kay ang rotor disc nagdani sa rotor. Ang bentaha mao nga ang mga rotor disc direkta nga konektado pinaagi sa usa ka shaft ring, mao nga ang mga pwersa nagkansela sa usag usa. Kini nagpasabot nga ang internal nga pagdala dili makasugakod niini nga mga pwersa, ug ang iyang function mao lamang ang pagpabilin sa stator sa tunga-tunga nga posisyon tali sa duha ka rotor disc.
Ang double stator single rotor motors wala mag-atubang sa mga hagit sa circular motors, apan ang disenyo sa stator mas komplikado ug lisud nga makab-ot ang automation, ug ang mga may kalabutan nga gasto taas usab. Dili sama sa bisan unsang tradisyonal nga radial flux motor, ang mga proseso sa paghimo sa axial motor ug mekanikal nga kagamitan bag-o lang mitumaw.
4. Paggamit sa mga de-koryenteng sakyanan
Ang pagkakasaligan hinungdanon sa industriya sa awto, ug nagpamatuod sa pagkakasaligan ug kalig-on sa lainlainaxial flux motoraron makombinsir ang mga tiggama nga kini nga mga motor angay alang sa mass production kanunay nga usa ka hagit. Nag-aghat kini sa mga suppliers sa axial motor sa paghimo sa daghang mga programa sa pag-validate sa ilang kaugalingon, nga ang matag supplier nagpakita nga ang kasaligan sa ilang motor dili lahi sa tradisyonal nga radial flux motor.
Ang bugtong component nga mahimong maguba sa usa kaaxial flux motormao ang mga bearing. Ang gitas-on sa axial magnetic flux medyo mubo, ug ang posisyon sa mga bearings mas duol, kasagaran gidisenyo nga gamay "over dimensioned". Maayo na lang, ang axial flux motor adunay mas gamay nga rotor mass ug makasugakod sa ubos nga rotor dynamic shaft load. Busa, ang aktuwal nga puwersa nga gigamit sa mga bearings mas gamay kay sa radial flux motor.
Ang electronic axle mao ang usa sa unang mga aplikasyon sa axial motors. Ang nipis nga gilapdon mahimong ma-encapsulate ang motor ug gearbox sa axle. Sa hybrid nga mga aplikasyon, ang mas mubo nga axial nga gitas-on sa motor sa baylo nagpamubo sa kinatibuk-ang gitas-on sa transmission system.
Ang sunod nga lakang mao ang pag-instalar sa axial motor sa ligid. Niining paagiha, ang gahum mahimong direktang mapasa gikan sa motor ngadto sa mga ligid, nga makapauswag sa kahusayan sa motor. Tungod sa pagwagtang sa mga transmissions, differentials, ug driveshafts, ang pagkakomplikado sa sistema usab gipakunhod.
Bisan pa, ingon og wala pa makita ang mga sumbanan nga pag-configure. Ang matag orihinal nga tiggama sa kagamitan nagsiksik sa piho nga mga pag-configure, tungod kay ang lainlaing mga gidak-on ug porma sa mga axial nga motor mahimo’g magbag-o sa disenyo sa mga de-koryenteng salakyanan. Kung itandi sa radial motors, ang axial motors adunay mas taas nga power density, nga nagpasabot nga mas gamay nga axial motor ang magamit. Naghatag kini og bag-ong mga kapilian sa disenyo alang sa mga plataporma sa sakyanan, sama sa pagbutang sa mga battery pack.
4.1 Segmented nga armature
Ang YASA (Yokaless and Segmented Armature) motor topology usa ka pananglitan sa usa ka dual rotor single stator topology, nga makapamenos sa pagkakomplikado sa paggama ug angayan alang sa automated mass production. Kini nga mga motor adunay densidad sa gahum hangtod sa 10 kW/kg sa katulin nga 2000 hangtod 9000 rpm.
Pinaagi sa paggamit sa usa ka dedikado nga controller, kini makahatag sa usa ka kasamtangan nga 200 kVA alang sa motor. Ang controller adunay gidaghanon nga gibana-bana nga 5 ka litro ug may gibug-aton nga 5.8 ka kilo, lakip ang thermal management nga adunay dielectric oil cooling, nga angay alang sa axial flux motors ingon man induction ug radial flux motors.
Gitugotan niini ang mga tiggama sa orihinal nga kagamitan sa elektrisidad ug mga nag-develop sa una nga lebel nga dali nga makapili sa angay nga motor base sa aplikasyon ug magamit nga wanang. Ang mas gamay nga gidak-on ug gibug-aton naghimo sa sakyanan nga mas gaan ug adunay daghang mga baterya, sa ingon nagdugang sa pagdugang sa range.
5. Paggamit sa mga de-koryenteng motorsiklo
Alang sa mga de-koryenteng motorsiklo ug mga ATV, ang pipila ka mga kompanya nakahimo og AC axial flux motors. Ang kasagarang gigamit nga disenyo para niining matang sa sakyanan mao ang DC brush based axial flux designs, samtang ang bag-ong produkto kay AC, fully sealed brushless design.
Ang mga coil sa DC ug AC nga mga motor nagpabilin nga wala’y hunong, apan ang mga dual rotors naggamit mga permanenteng magnet imbis nga nagtuyok nga mga armature. Ang bentaha niini nga pamaagi mao nga kini wala magkinahanglan og mekanikal nga pag-usab.
Ang AC axial nga disenyo mahimo usab nga mogamit sa standard three-phase AC motor controllers alang sa radial motors. Makatabang kini sa pagpakunhod sa mga gasto, tungod kay ang controller nagkontrol sa kasamtangan nga torque, dili sa katulin. Ang controller nanginahanglan usa ka frequency nga 12 kHz o mas taas, nga mao ang panguna nga frequency sa ingon nga mga aparato.
Ang mas taas nga frequency naggikan sa ubos nga winding inductance sa 20 µ H. Ang frequency makakontrol sa kasamtangan aron mamenosan ang kasamtangan nga ripple ug masiguro ang usa ka sinusoidal signal nga hapsay kutob sa mahimo. Gikan sa usa ka dinamikong panglantaw, kini usa ka maayong paagi aron makab-ot ang mas hapsay nga pagkontrol sa motor pinaagi sa pagtugot sa paspas nga pagbag-o sa torque.
Kini nga disenyo nagsagop sa usa ka gipang-apod-apod nga double-layer winding, mao nga ang magnetic flux moagos gikan sa rotor ngadto sa laing rotor pinaagi sa stator, nga adunay mubo kaayo nga agianan ug mas taas nga kahusayan.
Ang yawe niini nga disenyo mao nga kini makalihok sa labing taas nga boltahe sa 60 V ug dili angay alang sa mas taas nga sistema sa boltahe. Busa, mahimo kining gamiton alang sa mga de-koryenteng motorsiklo ug L7e nga klase nga upat ka ligid nga mga sakyanan sama sa Renault Twizy.
Ang labing taas nga boltahe sa 60 V nagtugot sa motor nga maapil sa mainstream 48 V nga mga sistema sa elektrisidad ug gipasimple ang pagmentinar sa trabaho.
Ang L7e four-wheel motorcycle specifications sa European Framework Regulation 2002/24/EC naglatid nga ang gibug-aton sa mga sakyanan nga gigamit sa pagdala sa mga butang dili molapas sa 600 ka kilo, walay labot ang gibug-aton sa mga baterya. Kini nga mga salakyanan gitugotan nga magdala dili molapas sa 200 ka kilo nga mga pasahero, dili molapas sa 1000 ka kilo nga kargamento, ug dili molapas sa 15 kilowatts nga gahum sa makina. Ang gipang-apod-apod nga winding nga pamaagi makahatag og torque nga 75-100 Nm, nga may peak output power nga 20-25 kW ug padayon nga power nga 15 kW.
Ang hagit sa axial flux naa sa kung giunsa ang mga windings nga tumbaga mawala ang kainit, nga lisud tungod kay ang kainit kinahanglan nga moagi sa rotor. Ang giapod-apod nga winding mao ang yawe sa pagsulbad niini nga problema, tungod kay kini adunay usa ka dako nga gidaghanon sa mga poste slots. Niining paagiha, adunay mas dako nga lugar sa ibabaw tali sa tumbaga ug sa kabhang, ug ang kainit mahimong ibalhin sa gawas ug ipagawas sa usa ka standard nga liquid cooling system.
Daghang magnetic pole ang yawe sa paggamit sa sinusoidal wave forms, nga makatabang sa pagpakunhod sa harmonics. Kini nga mga harmonika gipakita ingon pagpainit sa mga magnet ug kinauyokan, samtang ang mga sangkap nga tumbaga dili makadala sa kainit. Kung ang kainit natipon sa mga magnet ug mga iron core, ang kaepektibo mokunhod, mao nga ang pag-optimize sa waveform ug init nga agianan hinungdanon alang sa pasundayag sa motor.
Ang disenyo sa motor na-optimize aron makunhuran ang gasto ug makab-ot ang automated mass production. Ang usa ka extruded nga singsing sa pabalay wala magkinahanglan og komplikadong mekanikal nga pagproseso ug makapakunhod sa mga gasto sa materyal. Ang coil mahimong direkta nga samad ug usa ka proseso sa pagbugkos gigamit sa panahon sa proseso sa paglikos aron mapadayon ang husto nga porma sa asembliya.
Ang yawe nga punto mao nga ang coil gihimo sa standard nga komersyal nga magamit nga wire, samtang ang puthaw nga kinauyokan gilaminated sa standard nga gibutang sa estante nga transformer steel, nga kinahanglan lamang nga putlon ngadto sa porma. Ang ubang mga disenyo sa motor nagkinahanglan sa paggamit sa humok nga magnetic nga mga materyales sa core lamination, nga mahimong mas mahal.
Ang paggamit sa gipang-apod-apod nga windings nagpasabot nga ang magnetic steel dili kinahanglan nga bahinon; Sila mahimong mas simple nga mga porma ug mas sayon sa paghimo. Ang pagkunhod sa gidak-on sa magnetic steel ug pagsiguro sa kasayon sa paghimo niini adunay dakong epekto sa pagkunhod sa gasto.
Ang disenyo sa kini nga axial flux motor mahimo usab nga ipasadya sumala sa mga kinahanglanon sa kustomer. Ang mga kostumer adunay gipahiangay nga mga bersyon nga gihimo sa palibot sa sukaranan nga disenyo. Pagkahuman gigama sa usa ka linya sa pagsulay sa produksiyon alang sa sayo nga pag-verify sa produksiyon, nga mahimong masundog sa ubang mga pabrika.
Ang pag-customize nag-una tungod kay ang performance sa sakyanan nagdepende dili lamang sa disenyo sa axial magnetic flux motor, kondili sa kalidad usab sa istruktura sa sakyanan, battery pack, ug BMS.
Oras sa pag-post: Sep-28-2023
