Þróun rafmótortækni: radialflux vs. axialflux
Hröð aukning rafbílageirans hefur verið knúin áfram af verulegum framförum í tækni. Framfarir í rafhlöðuefnafræði, létt efni, rafmagnsrafræði, og stýritæki hafa sameiginlega gert rafbíla fær um að keppa við bíla með innri brennslu hvað varðar verð, drægni og skilvirkni.
Meðal þessara framfara, Nýsköpun í rafmótorum hefur verið einn áhrifamesti drifkraftur framfara. Á síðustu tveimur áratugum hefur verið stigið stórt skref í Vélarnýting og aflþéttleiki hafa gert þéttan og hagkvæman drifbúnað að veruleika – sem ýtir undir víðtæka notkun rafknúinna farartækja á almennum markaði.
En þó er eftirspurnin eftir rafbílar með lengri drægni og á hagstæðara verði heldur áfram að vaxa. Fyrir utan bifreiðageirann eru iðnaðargreinar eins og geim- og varnartækni, sjó- og iðnaðarútbúnaður Eru einnig að snúa sér að rafvæðingu. Þetta skapar sífelldan þrýsting á verkfræðinga til að ýta við mörkum mótortækni og afkasta.
Færslan í átt að öxulflæðis mótorarkitektúrum
Til að ná næsta stökki í hagkvæmni og frammistaða, mörg verkfræðiteymi endurskoða hefðbundna mótorarkitektúr. Í dag nota flestar rafmótorar rafmagnsfarartækja radial-flux (RF) hönnunir, þar sem snúningsarmurinn situr innan statorins í sílíndrískri uppsetningu, og segulstreymi flæðir radíallega að snúningsásnum.
Þvert á móti, ásstraumsmótorar (AF) eru byggð með flata, diskalaga hönnun. Rótorinn og statórinn eru raðaðir hlið við hlið, og segulflæðið flæðir langs öxulsins. Þetta þétt, lágprófil rúmfræði Leyfir hærri tog í styttri einingu og eykur yfirborðsflatarmál mótorsins við loftbil—lykilþættir í Aukning aflþéttleika.
Í kjölfarið eru öxulflæðismotorar sífellt meira litið á sem framtíðina í hágæða forrit í plástraskertu umhverfi.
Verkfræðileg áskoranir í öxulflæðisvélum
Þó að AF-hönnun bjóði upp á skýr ávinning, þá fela þær einnig í sér verulegar verkfræðilegar og framleiðslutálmar.
- Segultokkun Ójafnvægið milli snúningshlutans og kyrrhlutans í AF-hönnun er ekki eins og í RF-kerfum. Þetta getur valdið óæskilegri festingu nema bætt sé úr því með tvísnúningshlutakerfi eða tvíkyrrhlutakerfi.
- Efniskostnaður hækka vegna þess að oft þarf að endurgera dýra íhluti—svo sem varanlega segla og burðarþætti snúningsskautanna.
- Tvíföld loftbil kynnir næstum tvöfalt meiri segulmótstöðu en RF-mótorar, sem getur takmarkað skilvirkni og frammistöðu.
- Nákvæm jafnvægisstilling Loftbilun yfir mismunandi hitastig og titringseiginleika er flókið og skapar áskoranir í framleiðslu og endingu.
Vegna þessara þátta skara AF-mótorar fram úr í stuttar, mikillar togmoments notkunartilvik, að stækka þau fyrir stærri kerfi eða fjöldaframleiðslu er enn erfitt.
Skalun og framleiðsluhugsanir
Skalansleiki er þar sem Radialflæðismótorar hafa skýrt forskot.. Aukning tokmáttar í RF-hönnun næst oft einfaldlega með því að lengja mótorinn án verulegra breytinga á verkfærum.
Til samanburðar krefst stærðarstilling AF-kerfis annað hvort:
- Bæta við annan AF-mótor, sem tvöfaldar þær íhluti og straumbreytla sem þarf, eða
- Aukning þvermáls mótorsins, sem krefst algerlega nýrrar framleiðslutækjagerðar.
Þetta gerir massaframleiðsla AF-mótorar eru minna kostnaðarhagkvæmir en RF-mótorar.
Framtíð radíal- og öxulflæðismótoranna
Margir greiningaraðilar spá því að ásstraumsmótorar mun ráða ríkjum á háframmistöðugeiranum, á meðan radíalflæðismótorar mun áfram vera hagkvæmasta valkosturinn fyrir hefðbundna rafbíla. Hins vegar gerir þetta ráð fyrir að þróun AF fari fram úr sífelldri nýsköpun í RF-tækni—forspá sem gæti reynst röng.
Radialflæðismotorar eru þegar Leiðandi í orkuþéttleika og skilvirkni, og áframhaldandi rannsóknir ýta þessum hönnunum nær fræðilegum mörkum sínum. Lykilsvið nýsköpunar eru meðal annars:
- Framúrskarandi kælikerfi til að takast á við hærri varmatap.
- Bætt vindingarfræði til að draga úr orkutapi.
- Bætt hermunar- og líkanstól fyrir hraðari hönnunarendurtekningar.
Auk þess færa verkfræðingar sem færa sig frá brunahreyfilum yfir í rafvettvanga djúp sérfræðiþekking á varmastjórnun, sem hraðar framförum í varaleiðni og orkunýtni fyrir RF-hönnun.
Af hverju radíalflæðismotorar munu ekki hverfa
Þrátt fyrir spennuna sem umlykur AF-tækni er of snemmt að afskrifa hönnun með geislalegum segulflæði. Þær halda áfram að þróast og veita óviðjafnanlegt jafnvægi milli afkasta, áreiðanleika og kostnaðarhagkvæmni.
- Fyrir rafbíla með mikla umferð, RF-mótorar eru áfram raunhæfasta lausnin.
- Fyrir afkastanotkun, Nýjungar í kælingu og tapminnkun eru að minnka bilið við AF-kerfi.
Í framtíðinni mun líklega báðar byggingar stefnur samverandi, hver og einn fínstilltur fyrir styrkleika sína. Axialflæðismótorar munu dafna í þéttir, hátt togmoment-sérsviðir, á meðan kerfi með geislastreymi munu áfram vera Grunnstoð rafbílaflotans í mörg ár framundan.
Helstu atriði
- AF-mótorar skara fram úr í orkþéttum, rýmistakmörkuðum forritum en standa frammi fyrir skalanleika- og kostnaðaráföngum.
- RF-mótorar halda áfram að nýsköpun., með verulegum framförum í kælingu, orkutapi og líkanagerð.
- Markaðurinn mun áfram vera blandaður., með báðum mótortýpum sem gegna lykilhlutverkum í bifreiða-, iðnaðar-, sjó- og geimferðatækni.
Í stuttu máli, Tækni með geislastreymi er langt frá því að vera úrelt.. Búast má við að það haldist áfram ríkjandi afl í síbreytilegu landslagi rafvæddra samgangna, jafnvel þótt kerfi með ásstraumflæði fái aukinn kraft í sérhæfðum hágæða forritum.