რადიალური ნაკადის ძრავებთან შედარებით, ღერძული ნაკადის ძრავებს ბევრი უპირატესობა აქვთ ელექტრო მანქანების დიზაინში. მაგალითად, ღერძული ნაკადის ძრავებს შეუძლიათ შეცვალონ ძრავის დიზაინი ძრავის ღერძიდან ბორბლების შიგნით გადაადგილებით.
1.ძალაუფლების ღერძი
ღერძული ნაკადის ძრავებიიღებენ მზარდ ყურადღებას (გაძლიერება). მრავალი წლის განმავლობაში, ამ ტიპის ძრავა გამოიყენება სტაციონარული აპლიკაციებში, როგორიცაა ლიფტები და სასოფლო-სამეურნეო ტექნიკა, მაგრამ გასული ათწლეულის განმავლობაში, ბევრი დეველოპერი მუშაობდა ამ ტექნოლოგიის გასაუმჯობესებლად და მის გამოყენებაზე ელექტრო მოტოციკლებზე, აეროპორტის საყრდენებზე, სატვირთო მანქანებზე, ელექტრო მანქანებზე. მანქანები და თვითმფრინავებიც კი.
ტრადიციული რადიალური ნაკადის ძრავები იყენებენ მუდმივ მაგნიტებს ან ინდუქციურ ძრავებს, რომლებმაც მნიშვნელოვანი პროგრესი მიაღწიეს წონისა და ღირებულების ოპტიმიზაციაში. თუმცა, მათ მრავალი სირთულე ექმნებათ განვითარების გასაგრძელებლად. ღერძული ნაკადი, სრულიად განსხვავებული ტიპის ძრავა, შეიძლება იყოს კარგი ალტერნატივა.
რადიალურ ძრავებთან შედარებით, ღერძული ნაკადის მუდმივი მაგნიტის ძრავების ეფექტური მაგნიტური ზედაპირი არის ძრავის როტორის ზედაპირი და არა გარე დიამეტრი. მაშასადამე, ძრავის გარკვეულ მოცულობაში, ღერძული ნაკადის მუდმივი მაგნიტის ძრავები ჩვეულებრივ უზრუნველყოფენ უფრო დიდ ბრუნვას.
ღერძული ნაკადის ძრავებიუფრო კომპაქტურია; რადიალურ ძრავებთან შედარებით, ძრავის ღერძული სიგრძე გაცილებით მოკლეა. შიდა ბორბლების ძრავებისთვის ეს ხშირად გადამწყვეტი ფაქტორია. ღერძული ძრავების კომპაქტური სტრუქტურა უზრუნველყოფს უფრო მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივეს და ბრუნვის სიმკვრივეს, ვიდრე მსგავსი რადიალური ძრავები, რაც გამორიცხავს უკიდურესად მაღალი ოპერაციული სიჩქარის საჭიროებას.
ღერძული ნაკადის ძრავების ეფექტურობა ასევე ძალიან მაღალია, ჩვეულებრივ აღემატება 96%. ეს არის მოკლე, ერთგანზომილებიანი ნაკადის ბილიკის წყალობით, რომელიც შედარებით ან უფრო მაღალია ეფექტურობით, ბაზარზე საუკეთესო 2D რადიალური ნაკადის ძრავებთან შედარებით.
ძრავის სიგრძე უფრო მოკლეა, ჩვეულებრივ 5-დან 8-ჯერ უფრო მოკლეა, ხოლო წონა ასევე მცირდება 2-დან 5-ჯერ. ამ ორმა ფაქტორმა შეცვალა ელექტრომობილების პლატფორმის დიზაინერების არჩევანი.
2. ღერძული ნაკადის ტექნოლოგია
არსებობს ორი ძირითადი ტოპოლოგიაღერძული ნაკადის ძრავები: ორმაგი როტორის ერთჯერადი სტატორი (ზოგჯერ მოიხსენიება როგორც ტორუსის სტილის მანქანები) და ერთი როტორიანი ორმაგი სტატორი.
ამჟამად, მუდმივი მაგნიტის ძრავების უმეტესობა იყენებს რადიალური ნაკადის ტოპოლოგიას. მაგნიტური ნაკადის წრე იწყება როტორზე მუდმივი მაგნიტით, გადის სტატორის პირველ კბილზე და შემდეგ რადიალურად მიედინება სტატორის გასწვრივ. შემდეგ გაიარეთ მეორე კბილი, რათა მიაღწიოთ მეორე მაგნიტურ ფოლადს როტორზე. ორმაგი როტორის ღერძული ნაკადის ტოპოლოგიაში ნაკადის მარყუჟი იწყება პირველი მაგნიტიდან, ღერძულად გადის სტატორის კბილებს და მაშინვე აღწევს მეორე მაგნიტს.
ეს ნიშნავს, რომ ნაკადის გზა ბევრად უფრო მოკლეა, ვიდრე რადიალური ნაკადის ძრავები, რაც იწვევს ძრავის მცირე მოცულობას, უფრო მაღალი სიმძლავრის სიმკვრივეს და ეფექტურობას იმავე სიმძლავრის დროს.
რადიალური ძრავა, სადაც მაგნიტური ნაკადი გადის პირველ კბილში და შემდეგ სტატორის მეშვეობით უბრუნდება შემდეგ კბილს და აღწევს მაგნიტს. მაგნიტური ნაკადი მიჰყვება ორგანზომილებიან გზას.
ღერძული მაგნიტური ნაკადის აპარატის მაგნიტური ნაკადის გზა არის ერთგანზომილებიანი, ამიტომ შეიძლება გამოყენებულ იქნას მარცვლებზე ორიენტირებული ელექტრო ფოლადი. ეს ფოლადი აადვილებს ნაკადის გავლას, რითაც აუმჯობესებს ეფექტურობას.
რადიალური ნაკადის ძრავები ტრადიციულად იყენებენ განაწილებულ გრაგნილებს, ლიკვიდაციის ბოლოების ნახევარზე მეტი არ ფუნქციონირებს. კოჭის გადახურვა გამოიწვევს დამატებით წონას, ღირებულებას, ელექტრულ წინააღმდეგობას და მეტ სითბოს დაკარგვას, რაც აიძულებს დიზაინერებს გააუმჯობესონ გრაგნილის დიზაინი.
კოჭის ბოლოებიღერძული ნაკადის ძრავებიგაცილებით ნაკლებია და ზოგიერთ დიზაინში გამოიყენება კონცენტრირებული ან სეგმენტირებული გრაგნილები, რომლებიც სრულიად ეფექტურია. სეგმენტირებული სტატორის რადიალური მანქანებისთვის, სტატორში მაგნიტური ნაკადის ბილიკის გაწყვეტამ შეიძლება გამოიწვიოს დამატებითი დანაკარგები, მაგრამ ღერძული ნაკადის ძრავებისთვის ეს პრობლემა არ არის. კოჭის გრაგნილის დიზაინი არის მომწოდებლების დონის განასხვავების გასაღები.
3. განვითარება
ღერძული ნაკადის ძრავები აწყდებიან სერიოზულ გამოწვევებს დიზაინსა და წარმოებაში, მიუხედავად მათი ტექნოლოგიური უპირატესობებისა, მათი ღირებულება გაცილებით მაღალია, ვიდრე რადიალური ძრავების. ხალხს აქვს ძალიან საფუძვლიანი გაგება რადიალური ძრავების შესახებ და წარმოების მეთოდები და მექანიკური აღჭურვილობა ასევე ხელმისაწვდომია.
ღერძული ნაკადის ძრავების ერთ-ერთი მთავარი გამოწვევაა როტორსა და სტატორს შორის ერთიანი ჰაერის უფსკრულის შენარჩუნება, რადგან მაგნიტური ძალა ბევრად აღემატება რადიალურ ძრავებს, რაც ართულებს ჰაერის ერთიანი უფსკრულის შენარჩუნებას. ორმაგი როტორის ღერძული ნაკადის ძრავას ასევე აქვს სითბოს გაფრქვევის პრობლემები, რადგან გრაგნილი მდებარეობს სტატორის სიღრმეში და ორ როტორის დისკს შორის, რაც ძალიან ართულებს სითბოს გაფრქვევას.
ღერძული ნაკადის ძრავების წარმოება ასევე რთულია მრავალი მიზეზის გამო. ორმაგი როტორიანი მანქანა ორმაგი როტორის აპარატის გამოყენებით იოკების ტოპოლოგიით (ანუ სტატორიდან რკინის უღლის ამოღება, მაგრამ რკინის კბილების შეკავება) გადალახავს ზოგიერთ პრობლემას ძრავის დიამეტრისა და მაგნიტის გაფართოების გარეშე.
თუმცა, უღლის მოხსნას ახალი გამოწვევები მოაქვს, მაგალითად, როგორ დავაფიქსიროთ და განვათავსოთ ცალკეული კბილები მექანიკური უღლის შეერთების გარეშე. გაგრილება ასევე უფრო დიდი გამოწვევაა.
ასევე რთულია როტორის წარმოება და ჰაერის უფსკრულის შენარჩუნება, რადგან როტორის დისკი იზიდავს როტორს. უპირატესობა ის არის, რომ როტორის დისკები უშუალოდ უკავშირდება ლილვის რგოლს, ამიტომ ძალები ანადგურებენ ერთმანეთს. ეს ნიშნავს, რომ შიდა საკისარი არ უძლებს ამ ძალებს და მისი ერთადერთი ფუნქციაა სტატორის შუა პოზიციაზე შენარჩუნება ორ როტორ დისკს შორის.
ორმაგი სტატორის ერთი როტორის ძრავები არ აწყდებიან წრიული ძრავების გამოწვევებს, მაგრამ სტატორის დიზაინი ბევრად უფრო რთული და რთულად მისაღწევია ავტომატიზაციისთვის და დაკავშირებული ხარჯებიც მაღალია. ნებისმიერი ტრადიციული რადიალური ნაკადის ძრავისგან განსხვავებით, ღერძული ძრავის წარმოების პროცესები და მექანიკური აღჭურვილობა სულ ახლახან გაჩნდა.
4. ელექტრომობილების გამოყენება
სანდოობა გადამწყვეტია საავტომობილო ინდუსტრიაში და ადასტურებს სხვათა საიმედოობასა და გამძლეობასღერძული ნაკადის ძრავებიმწარმოებლების დარწმუნება, რომ ეს ძრავები შესაფერისია მასობრივი წარმოებისთვის, ყოველთვის იყო გამოწვევა. ამან აიძულა ღერძული ძრავის მომწოდებლები განახორციელონ ვრცელი ვალიდაციის პროგრამები დამოუკიდებლად, სადაც თითოეულმა მომწოდებელმა აჩვენა, რომ მათი ძრავის საიმედოობა არ განსხვავდება ტრადიციული რადიალური ნაკადის ძრავებისგან.
ერთადერთი კომპონენტი, რომელიც შეიძლება აცვიათ აღერძული ნაკადის ძრავაარის საკისრები. ღერძული მაგნიტური ნაკადის სიგრძე შედარებით მოკლეა, ხოლო საკისრების პოზიცია უფრო ახლოსაა, ჩვეულებრივ შექმნილია ოდნავ "ზედმეტად განზომილებად". საბედნიეროდ, ღერძული ნაკადის ძრავას აქვს უფრო მცირე როტორის მასა და შეუძლია გაუძლოს როტორის ქვედა დინამიური ლილვის დატვირთვას. ამრიგად, საკისრებზე გამოყენებული ფაქტობრივი ძალა გაცილებით მცირეა, ვიდრე რადიალური ნაკადის ძრავა.
ელექტრონული ღერძი არის ღერძული ძრავების ერთ-ერთი პირველი გამოყენება. უფრო თხელ სიგანეს შეუძლია მოათავსოს ძრავა და გადაცემათა კოლოფი ღერძში. ჰიბრიდულ აპლიკაციებში, ძრავის უფრო მოკლე ღერძული სიგრძე თავის მხრივ ამცირებს გადამცემი სისტემის მთლიან სიგრძეს.
შემდეგი ნაბიჯი არის ღერძული ძრავის დაყენება საჭეზე. ამ გზით, ძალა შეიძლება პირდაპირ გადაიცეს ძრავიდან ბორბლებზე, რაც აუმჯობესებს ძრავის ეფექტურობას. ტრანსმისიების, დიფერენციალებისა და წამყვანი ლილვების აღმოფხვრის გამო, სისტემის სირთულეც შემცირდა.
თუმცა, როგორც ჩანს, სტანდარტული კონფიგურაციები ჯერ არ გამოჩენილა. თითოეული ორიგინალური აღჭურვილობის მწარმოებელი იკვლევს კონკრეტულ კონფიგურაციებს, რადგან ღერძული ძრავების სხვადასხვა ზომებსა და ფორმას შეუძლია შეცვალოს ელექტრო მანქანების დიზაინი. რადიალურ ძრავებთან შედარებით, ღერძულ ძრავებს აქვთ უფრო მაღალი სიმძლავრის სიმჭიდროვე, რაც ნიშნავს, რომ უფრო მცირე ღერძული ძრავების გამოყენება შესაძლებელია. ეს უზრუნველყოფს ავტომობილის პლატფორმების დიზაინის ახალ ვარიანტებს, როგორიცაა ბატარეის პაკეტების განთავსება.
4.1 სეგმენტირებული არმატურა
YASA (Yokeless and Segmented Armature) ძრავის ტოპოლოგია არის ორმაგი როტორის ერთი სტატორის ტოპოლოგიის მაგალითი, რომელიც ამცირებს წარმოების სირთულეს და შესაფერისია ავტომატიზირებული მასობრივი წარმოებისთვის. ამ ძრავებს აქვთ სიმძლავრე 10 კვტ/კგ-მდე 2000-დან 9000 ბრ/წთ სიჩქარით.
სპეციალური კონტროლერის გამოყენებით, მას შეუძლია უზრუნველყოს ძრავის დენი 200 კვა. კონტროლერს აქვს მოცულობა დაახლოებით 5 ლიტრი და იწონის 5.8 კილოგრამს, მათ შორის თერმული მართვა დიელექტრიკული ზეთის გაგრილებით, შესაფერისია ღერძული ნაკადის ძრავებისთვის, ასევე ინდუქციური და რადიალური ნაკადის ძრავებისთვის.
ეს საშუალებას აძლევს ელექტრო მანქანების ორიგინალური აღჭურვილობის მწარმოებლებს და პირველი დონის დეველოპერებს მოქნილად აირჩიონ შესაბამისი ძრავა განაცხადისა და ხელმისაწვდომი სივრცის მიხედვით. მცირე ზომა და წონა მანქანას უფრო მსუბუქს ხდის და აქვს მეტი ბატარეა, რითაც გაზრდის დიაპაზონს.
5. ელექტრომოტოციკლების გამოყენება
ელექტრო მოტოციკლებისა და კვადროციკლებისთვის, ზოგიერთმა კომპანიამ შეიმუშავა AC ღერძული ნაკადის ძრავები. ამ ტიპის მანქანებისთვის ყველაზე ხშირად გამოყენებული დიზაინი არის DC ფუნჯზე დაფუძნებული ღერძული ნაკადის დიზაინი, ხოლო ახალი პროდუქტი არის AC, სრულად დალუქული ჯაგრისების დიზაინი.
ორივე DC და AC ძრავის კოჭები რჩება სტაციონარული, მაგრამ ორმაგი როტორები მბრუნავი არმატურის ნაცვლად იყენებენ მუდმივ მაგნიტებს. ამ მეთოდის უპირატესობა ის არის, რომ არ საჭიროებს მექანიკურ უკუსვლას.
AC ღერძულ დიზაინს ასევე შეუძლია გამოიყენოს სტანდარტული სამფაზიანი AC ძრავის კონტროლერები რადიალური ძრავებისთვის. ეს ხელს უწყობს ხარჯების შემცირებას, რადგან კონტროლერი აკონტროლებს ბრუნვის დენს და არა სიჩქარეს. კონტროლერს სჭირდება 12 kHz ან მეტი სიხშირე, რაც ასეთი მოწყობილობების ძირითადი სიხშირეა.
უფრო მაღალი სიხშირე მოდის გრაგნილის ქვედა ინდუქციიდან 20 µH. სიხშირეს შეუძლია აკონტროლოს დენი, რათა მინიმუმამდე დაიყვანოს დენის ტალღები და უზრუნველყოს სინუსოიდური სიგნალი რაც შეიძლება გლუვი. დინამიური პერსპექტივიდან, ეს არის შესანიშნავი გზა ძრავის უფრო გლუვი კონტროლის მისაღწევად, ბრუნვის სწრაფი ცვლილებების საშუალებით.
ეს დიზაინი იღებს განაწილებულ ორ ფენის გრაგნილს, ასე რომ, მაგნიტური ნაკადი მიედინება როტორიდან სხვა როტორზე სტატორის გავლით, ძალიან მოკლე ბილიკით და უფრო მაღალი ეფექტურობით.
ამ დიზაინის გასაღები არის ის, რომ მას შეუძლია იმუშაოს მაქსიმუმ 60 ვ ძაბვაზე და არ არის შესაფერისი მაღალი ძაბვის სისტემებისთვის. ამიტომ მისი გამოყენება შესაძლებელია ელექტრო მოტოციკლებისა და L7e კლასის ოთხბორბლიანი მანქანებისთვის, როგორიცაა Renault Twizy.
60 ვოლტის მაქსიმალური ძაბვა საშუალებას აძლევს ძრავს ინტეგრირდეს მთავარ 48 ვ ელექტრო სისტემებში და ამარტივებს სარემონტო სამუშაოებს.
L7e ოთხბორბლიანი მოტოციკლეტის სპეციფიკაციები ევროპის ჩარჩო რეგულაციაში 2002/24/EC ადგენს, რომ საქონლის ტრანსპორტირებისთვის გამოყენებული მანქანების წონა არ აღემატება 600 კილოგრამს, ბატარეების წონის გამოკლებით. ამ სატრანსპორტო საშუალებებს უფლება აქვთ გადაიტანონ არაუმეტეს 200 კილოგრამი მგზავრი, არაუმეტეს 1000 კილოგრამი ტვირთი და არაუმეტეს 15 კილოვატი ძრავის სიმძლავრე. განაწილებული გრაგნილის მეთოდს შეუძლია უზრუნველყოს ბრუნვის სიჩქარე 75-100 ნმ, მაქსიმალური გამომავალი სიმძლავრით 20-25 კვტ და უწყვეტი სიმძლავრით 15 კვტ.
ღერძული ნაკადის გამოწვევა მდგომარეობს იმაში, თუ როგორ ანაწილებს სპილენძის გრაგნილები სითბოს, რაც რთულია, რადგან სითბო უნდა გაიაროს როტორში. განაწილებული გრაგნილი არის ამ პრობლემის გადაჭრის გასაღები, რადგან მას აქვს დიდი რაოდენობით ბოძების სლოტები. ამგვარად, სპილენძსა და გარსს შორის უფრო დიდი ზედაპირია, ხოლო სითბო შეიძლება გადავიდეს გარედან და გამოიწეროს სტანდარტული თხევადი გაგრილების სისტემით.
მრავალი მაგნიტური პოლუსი არის გასაღები სინუსოიდური ტალღის ფორმების გამოსაყენებლად, რაც ხელს უწყობს ჰარმონიის შემცირებას. ეს ჰარმონიები ვლინდება მაგნიტებისა და ბირთვის გაცხელებით, ხოლო სპილენძის კომპონენტები ვერ ატარებენ სითბოს. როდესაც სითბო გროვდება მაგნიტებსა და რკინის ბირთვებში, ეფექტურობა მცირდება, რის გამოც ტალღის ფორმისა და სითბოს გზის ოპტიმიზაცია გადამწყვეტია ძრავის მუშაობისთვის.
ძრავის დიზაინი ოპტიმიზირებულია ხარჯების შესამცირებლად და ავტომატური მასობრივი წარმოების მისაღწევად. წნეხილი საბინაო რგოლი არ საჭიროებს რთულ მექანიკურ დამუშავებას და შეუძლია შეამციროს მატერიალური ხარჯები. ხვეული შეიძლება პირდაპირ დაიჭრას და შემაკავშირებელი პროცესი გამოიყენება გრაგნილის პროცესში, რათა შეინარჩუნოს შეკრების სწორი ფორმა.
მთავარი ის არის, რომ კოჭა დამზადებულია სტანდარტული კომერციულად ხელმისაწვდომი მავთულისგან, ხოლო რკინის ბირთვი ლამინირებულია სტანდარტული ჩამოსხმული თაროების ტრანსფორმატორის ფოლადით, რომელიც უბრალოდ უნდა გაიჭრას ფორმაში. სხვა ძრავის დიზაინი მოითხოვს რბილი მაგნიტური მასალების გამოყენებას ბირთვის ლამინირებაში, რაც შეიძლება უფრო ძვირი იყოს.
განაწილებული გრაგნილების გამოყენება ნიშნავს, რომ მაგნიტური ფოლადი არ საჭიროებს სეგმენტირებას; ისინი შეიძლება იყოს მარტივი ფორმები და ადვილი წარმოება. მაგნიტური ფოლადის ზომის შემცირება და მისი წარმოების სიმარტივის უზრუნველყოფა მნიშვნელოვან გავლენას ახდენს ხარჯების შემცირებაზე.
ამ ღერძული ნაკადის ძრავის დიზაინი ასევე შეიძლება მორგებული იყოს მომხმარებლის მოთხოვნების შესაბამისად. მომხმარებელს აქვს მორგებული ვერსიები, რომლებიც შემუშავებულია ძირითადი დიზაინის გარშემო. შემდეგ წარმოებულია საცდელ საწარმოო ხაზზე ადრეული წარმოების შემოწმებისთვის, რომელიც შეიძლება განმეორდეს სხვა ქარხნებში.
პერსონალიზაცია ძირითადად იმიტომ ხდება, რომ ავტომობილის მუშაობა დამოკიდებულია არა მხოლოდ ღერძული მაგნიტური ნაკადის ძრავის დიზაინზე, არამედ მანქანის სტრუქტურის ხარისხზე, ბატარეის პაკეტსა და BMS-ზე.
გამოქვეყნების დრო: სექ-28-2023
