Existuje skutečně "nejlepší" elektromotor?
Pravděpodobně jste už slyšeli frázi "Pravděpodobně nejlepší motor na světě" - hravá variace na legendární pivní slogan společnosti Carlsberg, který se používal téměř pět desetiletí. Ale co má pivo společného s elektromotory? Vůbec nic - kromě toho, že to vyvolává důležitou otázku: Existuje skutečně jedna "nejlepší" konstrukce motoru?
V posledních letech se hodně mluví o tom. alternativní topologie motorů - z axiální tok na příčný tok, dokonce i tzv. "raxiální" návrhy - každý z nich slibuje lepší hustota výkonu a další zvýšení výkonu oproti "standardnímu" radiální proudový motor.
Na adrese Equipmake, my však zastáváme jiný názor: jsme topologická agnosticita motoru. Neexistuje jeden univerzální "nejlepší" motor. Místo toho se pravý motor závisí výhradně na konkrétní aplikace. To, co dokonale funguje v lehkém elektromobilu, nemusí být optimální pro použití v letectví, námořnictví nebo průmyslu.
Základy motorického výkonu
Jádrem je maximální točivý moment jakéhokoli motor s permanentním magnetem závisí na množství a kvalitě jeho aktivní materiály - a magnety, elektrická ocel a měděné nebo hliníkové vinutí..
Největší skok ve výkonnosti motorů nastal počátkem 80. let 20. století, kdy byl zaveden systém Magnety NdFeB (neodym-železo-bór), která způsobila revoluci v hustotě točivého momentu. Od té doby byla většina zlepšení postupná a topologie sama o sobě nemůže obejít limity stanovené těmito materiály.
Dalším klíčovým faktorem je otáčky motoru. Moc je jednoduše točivý moment vynásobený otáčkami, což znamená, že motor, který se točí rychleji, dosahuje vyšší měrný výkon se stejnou aktivní hmotností.
Proč je důležité chlazení a účinnost
Špičkový točivý moment a výkon jsou skvělými titulky, ale ve skutečném světě je nejdůležitější. průběžný točivý moment-úroveň trvalého výkonu, který může motor poskytovat, aniž by se přehřál.
Zde je chladicí systémy motorů se stávají kritickými. Ve společnosti Equipmake se výrazně zaměřujeme na. pokročilý tepelný management, protože lepší chlazení zvyšuje trvalý výkon, aniž by se zvýšily náklady nebo hmotnost..
Velkou roli hraje také efektivita. Vyšší účinnost znamená:
- Méně tepla k řízení,
- Zlepšený dojezd u elektromobilůa
- Lepší spolehlivost v náročných podmínkách.
Radiální proudové motory: Osvědčený pracovní kůň
Ačkoli zkoumáme různé topologie, zaměřujeme se především na motory s radiálním tokem (RF) ve více konfiguracích:
- Povrchový permanentní magnet (SPM) - včetně Halbachovo pole a konvenční konstrukce,
- Konstrukce spokea
- Vnitřní permanentní magnet (IPM) systémy.
V porovnání s axiální motory (AF), RF motory přinášejí několik důležitých výhod:
- Jednodušší konstrukce rotoru, což umožňuje vyšší maximální rychlosti a vynikající hustota výkonu.
- Jednotlivá vzduchová mezera, ve srovnání s dvojitou vzduchovou mezerou u motorů AF, která umožňuje lepší využití toku.
- Snadnější škálovatelnost, kde prodloužení délky motoru může splnit vyšší požadavky na točivý moment bez zásadních změn konstrukce.
Vyváženost nákladů a výkonu
Motory IPM jsou obzvláště atraktivní, protože generují jak magnetický moment a reluktanční moment, která nabízí vyšší točivý moment na jednotku hmotnosti magnetu a nižší náklady ve srovnání s čistě SPM konstrukcemi.
Pro aplikace pronásledující špičkový výkon, nicméně, Motory SPM-ať už radiální nebo axiální, zůstávají nesrovnatelné, přičemž obě topologie dosahují podobných špičkových výsledků.
Výběr správného motoru
"Nejlepší" motor není nikdy o jediné specifikaci. Jde o splnění vyvážený soubor kritérií, včetně:
- Hustota výkonu a točivého momentu,
- Účinnost v očekávaném pracovním cyklu,
- Náklady a škálovatelnost ve výroběa
- Odolnost vůči životnímu prostředí pro zamýšlený případ použití.
Proto je přístup společnosti Equipmake i nadále flexibilní a aplikačně orientované. Neexistuje žádné univerzální řešení - pouze to. optimální motor pro danou práci.
Co se chystá v oblasti inovací motorů
Samozřejmě se nás často ptají, "Ano, ale jaké nejvyšší hustoty výkonu můžete dosáhnout?"
Probíhá zajímavý vývoj. Naše nová generace povrchový motor s permanentním magnetem, Halbachovo pole s radiálním tokem je navržen tak, aby stanovily nové referenční hodnoty v kW/kg, posouvá hranice hustota výkonu a účinnost. Další podrobnosti se brzy dozvíte na adrese CENEX.
A ano, v rámci konstrukcí s radiálním tokem pokračují debaty, např. zda je možné vlásenkové vinutí statoru skutečně překonat soustředěné vinutí. Ale to je téma na jindy... možná by se o tom dalo nejlépe diskutovat u studeného piva. Pravděpodobně.
Klíčové poznatky pro inženýry a výrobce OEM
- Existuje žádný univerzální "nejlepší" motor - pouze nejvhodnější pro danou aplikaci.
- Chlazení a účinnost jsou stejně důležité jako špičkový točivý moment a výkon.
- Radiální proudové motory zůstávají vysoce konkurenceschopné, s osvědčenou škálovatelností a výraznými cenovými výhodami.
- Neustálé inovace v materiály, chlazení a techniky navíjení posouvá hranice výkonu ve všech topologiích.