Am Verglach mat Radialfluxmotoren hunn Axialfluxmotoren vill Virdeeler am Elektroautodesign. Zum Beispill kënnen Axialfluxmotoren den Design vum Undriff änneren, andeems de Motor vun der Achs an d'Innere vun de Rieder geréckelt gëtt.
1. Achs vun der Muecht
Axialfluxmotorenkréien ëmmer méi Opmierksamkeet (Traktioun gewannen). Zënter ville Jore gëtt dës Zort Motor a stationären Uwendungen wéi Liften a landwirtschaftleche Maschinnen agesat, awer an de leschten zéng Joer hunn vill Entwéckler geschafft fir dës Technologie ze verbesseren an se op Elektromotorrieder, Fluchhafen-Pods, Cargo-Camionen, Elektroautoen a souguer Fligeren anzuwenden.
Traditionell Radialfluxmotore benotzen Permanentmagnete oder Induktiounsmotoren, déi bedeitend Fortschrëtter bei der Optimiséierung vu Gewiicht a Käschten gemaach hunn. Si hunn awer vill Schwieregkeeten, sech weider z'entwéckelen. Axialflux, eng komplett aner Zort Motor, kéint eng gutt Alternativ sinn.
Am Verglach mat Radialmotoren ass déi effektiv Magnéitfläch vun Axialflux-Permanentmagnetmotoren d'Uewerfläch vum Motorrotor, net den äusseren Duerchmiesser. Dofir kënnen Axialflux-Permanentmagnetmotoren an engem bestëmmte Motorvolumen normalerweis e méi héijen Dréimoment liwweren.
Axialfluxmotorensi méi kompakt; Am Verglach mat Radialmotoren ass d'Axiallängt vum Motor vill méi kuerz. Bei Motoren mat bannenzegem Rad ass dat dacks e wichtege Faktor. Déi kompakt Struktur vun Axialmotoren garantéiert eng méi héich Leeschtungsdicht an Drehmomentdicht wéi ähnlech Radialmotoren, soudatt extrem héich Betribsvitessen net méi néideg sinn.
D'Effizienz vun Axialfluxmotoren ass och ganz héich, normalerweis iwwer 96%. Dëst ass dem méi kuerzen, eendimensionalen Fluxwee ze verdanken, deen am Verglach mat de beschten 2D-Radialfluxmotoren um Maart vergläichbar oder souguer méi héich an der Effizienz ass.
D'Längt vum Motor ass méi kuerz, normalerweis 5 bis 8 Mol méi kuerz, an d'Gewiicht ass och ëm 2 bis 5 Mol reduzéiert. Dës zwee Faktoren hunn d'Wiel vun den Entwéckler vun Elektroautoplattformen geännert.
2. Axial Flux Technologie
Et ginn zwou Haapttopologien firAxialfluxmotoren: Duebelrotor-Eenzelstator (heiansdo och als Torus-Maschinnen bezeechent) an Eenzelrotor-Duebelstator.
Aktuell benotzen déi meescht Permanentmagnetmotoren eng radial Flux-Topologie. De Magnéitflux-Schaltkrees fänkt mat engem Permanentmagnet um Rotor un, geet duerch den éischten Zänn um Stator a fléisst dann radial laanscht de Stator. Da geet en duerch den zweeten Zänn fir den zweete Magnéitstahl um Rotor z'erreechen. An enger axialer Flux-Topologie mat duebele Rotoren fänkt d'Flux-Schleif vum éischte Magnéit un, geet axial duerch d'Statorzänn a erreecht direkt den zweete Magnéit.
Dëst bedeit, datt de Fluxwee vill méi kuerz ass wéi dee vu Radialfluxmotoren, wat zu méi klenge Motorvolumen, enger méi héijer Leeschtungsdicht an Effizienz bei der selwechter Leeschtung féiert.
E Radialmotor, wou de Magnéitflux duerch den éischten Zänn geet an dann iwwer de Stator op den nächsten Zänn zréckkënnt, wou en de Magnet erreecht. De Magnéitflux verfollegt engem zweedimensionalen Wee.
De Magnéitfluxwee vun enger axialer Magnéitfluxmaschinn ass eendimensional, sou datt kärenorientéierten elektresche Stol benotzt ka ginn. Dëse Stol mécht et dem Flux méi einfach, duerchzefueren, wouduerch d'Effizienz verbessert gëtt.
Radialfluxmotore benotzen traditionell verdeelt Wicklungen, wou bis zu der Hallschent vun den Wicklungsenden net funktionéieren. Den Iwwerhang vun der Spul féiert zu zousätzlechem Gewiicht, Käschten, elektreschem Widderstand a méi Hëtztverloscht, wat d'Designer forcéiert, den Design vun der Wicklung ze verbesseren.
D'Enn vun der SpiralAxialfluxmotorensi vill manner, an e puer Designen benotzen konzentréiert oder segmentéiert Wicklungen, déi komplett effektiv sinn. Fir segmentéiert Stator-Radialmaschinnen kann de Broch vum Magnéitfluxwee am Stator zousätzlech Verloschter bréngen, awer fir Axialfluxmotoren ass dat kee Problem. Den Design vun der Spulwicklung ass de Schlëssel fir den Niveau vun de Fournisseuren z'ënnerscheeden.
3. Entwécklung
Axialfluxmotore stinn virun e puer eescht Erausfuerderungen am Design a bei der Produktioun, trotz hiren technologesche Virdeeler sinn hir Käschte vill méi héich wéi déi vu Radialmotoren. D'Leit hunn e ganz grëndlecht Verständnis vu Radialmotoren, an d'Produktiounsmethoden a mechanesch Ausrüstung si liicht verfügbar.
Eng vun den Haapterausfuerderunge vun Axialfluxmotoren ass et, eng gläichméisseg Loftspalt tëscht dem Rotor an dem Stator ze halen, well d'Magnéitkraaft vill méi grouss ass wéi déi vu Radialmotoren, wat et schwéier mécht, eng gläichméisseg Loftspalt ze halen. Den Axialfluxmotor mat duebelem Rotor huet och Problemer mat der Hëtzofleedung, well d'Wicklung déif am Stator an tëscht den zwou Rotorscheiwen läit, wat d'Hëtzofleedung ganz schwéier mécht.
Axialfluxmotore si schwéier ze produzéieren aus ville Grënn. Déi Duebelrotormaschinn, déi eng Duebelrotormaschinn mat enger Jochtopologie benotzt (d.h. d'Eisenjoch vum Stator ewechhuelen, awer d'Eisenzänn behalen) léist e puer vun dëse Problemer ouni den Duerchmiesser vum Motor an de Magnet ze vergréisseren.
D'Ofbau vum Joch bréngt awer nei Erausfuerderungen mat sech, wéi zum Beispill d'Fixéierung an d'Positioun vun eenzelnen Zänn ouni mechanesch Jochverbindung. D'Ofkillung ass och eng gréisser Erausfuerderung.
Et ass och schwéier, de Rotor ze produzéieren an d'Loftspalt z'erhalen, well d'Rotorscheif de Rotor unzitt. De Virdeel ass, datt d'Rotorscheiwen direkt iwwer e Wellrank verbonne sinn, sou datt d'Kräfte sech géigesäiteg ausgläichen. Dëst bedeit, datt dat bannenzegt Lager dëse Kräfte net standhält, a seng eenzeg Funktioun ass, de Stator an der Mëttpositioun tëscht den zwou Rotorscheiwen ze halen.
Duebelstator-Eenzelrotormotore stellen sech net mat den Erausfuerderunge vu Kreesmotoren, awer den Design vum Stator ass vill méi komplex a schwéier ze automatiséieren, an déi domat verbonne Käschte si och héich. Am Géigesaz zu all traditionelle Radialfluxmotoren sinn d'Produktiounsprozesser an d'mechanesch Ausrüstung vun Axialmotoren eréischt viru kuerzem entstanen.
4. Uwendung vun Elektroautoen
Zouverlässegkeet ass entscheedend an der Automobilindustrie, an et ass wichteg, d'Zouverlässegkeet a Robustheet vu verschiddenen ... ze beweisen.AxialfluxmotorenEt war ëmmer eng Erausfuerderung, d'Produzenten dovun ze iwwerzeegen, datt dës Motoren fir d'Masseproduktioun gëeegent sinn. Dëst huet d'Liwweranten vun Axialmotoren dozou bruecht, extensiv Validatiounsprogrammer selwer duerchzeféieren, woubäi all Liwwerant bewisen huet, datt d'Zouverlässegkeet vu senge Motoren net anescht ass wéi déi vun traditionelle Radialfluxmotoren.
Déi eenzeg Komponent, déi bei engemAxialfluxmotorsinn d'Lager. D'Längt vum axialen Magnéitflux ass relativ kuerz, an d'Positioun vun de Lager ass méi no, normalerweis sou konzipéiert, datt se liicht "iwwerdimensionéiert" sinn. Glécklecherweis huet den Axialfluxmotor eng méi kleng Rotormass a kann méi niddreg dynamesch Rotorwellebelaaschtungen aushalen. Dofir ass déi tatsächlech Kraaft, déi op d'Lager ausgeübt gëtt, vill méi kleng wéi déi vum Radialfluxmotor.
Elektronesch Achs ass eng vun den éischten Uwendungen vun Axialmotoren. Déi méi dënn Breet kann de Motor an d'Getriebe an der Achs abannen. An Hybridapplikatiounen verkierzt déi méi kuerz Axiallängt vum Motor dann d'Gesamtlängt vum Transmissiounssystem.
Den nächste Schrëtt ass d'Installatioun vum Axialmotor um Rad. Op dës Manéier kann d'Kraaft direkt vum Motor op d'Rieder iwwerdroe ginn, wat d'Effizienz vum Motor verbessert. Duerch d'Eliminatioun vun Transmissiounen, Differentialen an Undriffswellen ass och d'Komplexitéit vum System reduzéiert ginn.
Et schéngt awer, datt Standardkonfiguratiounen nach net opgedaucht sinn. All Original Equipment Manufacturer ënnersicht spezifesch Konfiguratiounen, well déi verschidde Gréissten a Forme vun Axialmotoren den Design vun Elektroautoen verännere kënnen. Am Verglach mat Radialmotoren hunn Axialmotoren eng méi héich Leeschtungsdicht, wat bedeit, datt méi kleng Axialmotoren agesat kënne ginn. Dëst bitt nei Designméiglechkeeten fir Gefierplattformen, wéi zum Beispill d'Placement vu Batteriepacken.
4.1 Segmentéiert Anker
D'YASA (Yokeless and Segmented Armature) Motortopologie ass e Beispill vun enger Duebelrotor-Eenzelstator-Topologie, déi d'Produktiounskomplexitéit reduzéiert a fir automatiséiert Masseproduktioun gëeegent ass. Dës Motoren hunn eng Leeschtungsdicht vu bis zu 10 kW/kg bei Drehzahlen vun 2000 bis 9000 U/min.
Mat engem dedizéierten Controller kann en e Stroum vun 200 kVA fir de Motor liwweren. De Controller huet e Volumen vu ronn 5 Liter a weit 5,8 Kilogramm, inklusiv Wärmemanagement mat dielektrescher Uelegkillung, gëeegent fir Axialfluxmotoren souwéi Induktiouns- a Radialfluxmotoren.
Dëst erlaabt et den Originalausrüstungshersteller vun Elektroautoen a First-Tier-Entwéckler, flexibel de passenden Motor op Basis vun der Uwendung an dem verfügbare Raum ze wielen. Déi méi kleng Gréisst a Gewiicht maachen d'Gefier méi liicht a verfügt iwwer méi Batterien, wouduerch d'Reechwäit erhéicht gëtt.
5. Uwendung vun elektresche Motorrieder
Fir Elektromotorrieder an ATVen hunn e puer Firmen AC-Axialfluxmotoren entwéckelt. Den heefeg benotzten Design fir dës Zort Gefier sinn DC-Bürsten-baséiert Axialflux-Designen, während dat neit Produkt en AC-Design ass, deen komplett ofgedicht ass a bürstenlos ass.
D'Spule vu béiden Gläichstroum- a Wiesselstroummotore bleiwen stationär, awer déi duebel Rotoren benotzen permanent Magnete amplaz vu rotéierende Anker. De Virdeel vun dëser Method ass, datt se keng mechanesch Ëmdréiung erfuerdert.
Den AC-Axialdesign kann och Standard-Dreiphasen-AC-Motorregler fir Radialmotoren benotzen. Dëst hëlleft d'Käschten ze reduzéieren, well de Regler de Stroum oder den Dréimoment kontrolléiert, net d'Geschwindegkeet. De Regler brauch eng Frequenz vun 12 kHz oder méi héich, wat d'Haaptfrequenz vun esou Apparater ass.
Déi méi héich Frequenz kënnt vun der méi niddreger Wicklungsinduktivitéit vun 20 µH. D'Frequenz kann de Stroum kontrolléieren, fir d'Stroumwelle ze minimiséieren an e sinusfërmegt Signal sou glat wéi méiglech ze garantéieren. Aus enger dynamescher Perspektiv ass dëst eng gutt Méiglechkeet, fir eng méi glat Motorsteierung z'erreechen, andeems séier Drehmomentännerungen erméiglecht ginn.
Dësen Design benotzt eng verdeelt Duebelschichtwicklung, sou datt de Magnéitflux vum Rotor op en anere Rotor duerch de Stator fléisst, mat engem ganz kuerze Wee an enger méi héijer Effizienz.
De Schlëssel zu dësem Design ass, datt e mat enger maximaler Spannung vu 60 V funktionéiere kann an net fir Systemer mat héijer Spannung gëeegent ass. Dofir kann e fir Elektromotorrieder a Véierrieder vun der Klass L7e wéi de Renault Twizy benotzt ginn.
Déi maximal Spannung vu 60 V erlaabt d'Integratioun vum Motor an déi üblech 48 V elektresch Systemer a vereinfacht d'Ënnerhaltsaarbechten.
D'Spezifikatioune fir Véierradmotorrieder L7e an der Europäescher Kaderveruerdnung 2002/24/EG bestëmmen, datt d'Gewiicht vu Gefierer, déi fir den Transport vu Wueren benotzt ginn, net méi wéi 600 Kilogramm däerf sinn, ouni d'Gewiicht vun de Batterien. Dës Gefierer däerfen net méi wéi 200 Kilogramm Passagéier, net méi wéi 1000 Kilogramm Laascht an net méi wéi 15 Kilowatt Motorleistung transportéieren. Déi verdeelt Wicklungsmethod kann en Dréimoment vun 75-100 Nm liwweren, mat enger Spëtzeleistung vun 20-25 kW an enger kontinuéierlecher Leeschtung vun 15 kW.
D'Erausfuerderung vum Axialflux läit doran, wéi Kofferwicklungen d'Hëtzt ofleeden, wat schwéier ass, well d'Hëtzt duerch de Rotor muss goen. Déi verdeelt Wicklung ass de Schlëssel fir dëst Problem ze léisen, well se eng grouss Zuel vu Polschlitzer huet. Op dës Manéier gëtt et eng méi grouss Uewerfläch tëscht dem Koffer an der Schuel, an d'Hëtzt kann no baussen iwwerdroe ginn an duerch e Standard-Flëssegkeetskillesystem ofgeleet ginn.
Verschidde Magnéitpole si wichteg fir d'Benotzung vu sinusfërmege Wellenformen, déi hëllefen, Harmonien ze reduzéieren. Dës Harmonien manifestéiere sech als Erhëtzung vun de Magnete a vum Kär, während Kofferkomponenten d'Hëtzt net ofleede kënnen. Wann Hëtzt a Magnete an Eisenkären accumuléiert, hëlt d'Effizienz of, dofir ass d'Optimiséierung vun der Welleform an dem Hëtzwee entscheedend fir d'Motorleistung.
Den Design vum Motor gouf optimiséiert fir Käschten ze reduzéieren an eng automatiséiert Masseproduktioun z'erreechen. En extrudéierte Gehäuserank erfuerdert keng komplex mechanesch Veraarbechtung a kann d'Materialkäschte reduzéieren. D'Spull kann direkt gewéckelt ginn an e Bindungsprozess gëtt beim Wéckelprozess benotzt fir déi richteg Montageform ze erhalen.
De Schlësselpunkt ass, datt d'Spull aus normalem kommerziell verfügbarem Drot gemaach ass, während den Eisenkär mat normalem Transformatorstahl laminéiert ass, deen einfach a Form geschnidden muss ginn. Aner Motordesignen erfuerderen d'Benotzung vu mëllen magnetesche Materialien an der Kärlaminéierung, wat méi deier ka sinn.
D'Benotzung vu verdeelte Wicklungen bedeit, datt de Magnéitstol net segmentéiert muss ginn; Si kënnen méi einfach geformt a méi einfach ze fabrizéieren sinn. D'Gréisst vum Magnéitstol ze reduzéieren an seng einfach Fabrikatioun ze garantéieren huet e wesentlechen Afloss op d'Käschtereduktioun.
Den Design vun dësem Axialfluxmotor kann och no de Bedierfnesser vum Client personaliséiert ginn. Clienten hunn personaliséiert Versioune ronderëm den Basisdesign entwéckelt. Duerno gi se op enger Testproduktiounslinn fir eng fréi Produktiounsverifizéierung hiergestallt, déi dann an anere Fabriken replizéiert ka ginn.
D'Personaliséierung ass haaptsächlech well d'Leeschtung vum Gefier net nëmmen vum Design vum axialen Magnéitfluxmotor ofhänkt, mä och vun der Qualitéit vun der Gefierstruktur, dem Batteriepack an dem BMS.
Zäitpunkt vun der Verëffentlechung: 28. September 2023
