Чи дійсно існує "найкращий" електродвигун? .
Ви, напевно, чули фразу "Ймовірно, найкращий двигун у світі" - грайливий поворот легендарного пивного слогану Carlsberg, що проіснував майже п'ять десятиліть. Але яке відношення пиво має до електродвигунів? Абсолютно ніякого - хіба що для того, щоб наштовхнути на важливе питання: чи дійсно існує один "найкращий" дизайн двигуна?
Останніми роками було багато галасу навколо альтернативні топології двигунів - від осьовий потік до поперечний потікнавіть так звані "осьовий" дизайни - кожен перспективний керівник щільність потужності та інші переваги в продуктивності порівняно зі "стандартом" радіальний асинхронний двигун.
За адресою Equipmakeоднак ми дотримуємося іншої точки зору: ми агностична топологія двигуна. Не існує одного універсального "найкращого" двигуна. Натомість правий двигун повністю залежить від конкретне застосування. Те, що ідеально працює в легкому електромобілі, може бути не оптимальним для аерокосмічної, морської або промислової галузі.
Основи рухової активності
За своєю суттю максимальний крутний момент будь-якого двигун з постійними магнітами залежить від кількості та якості його активні матеріали - "У нас тут є магніти, електротехнічна сталь і мідні або алюмінієві обмотки.
Найбільший стрибок у продуктивності двигунів стався на початку 1980-х років з появою NdFeB (неодим-залізо-бор) магнітияка зробила революцію в щільності крутного моменту. З тих пір більшість удосконалень були інкрементними, і топологія сама по собі не може обійти обмеження що задаються цими матеріалами.
Іншим ключовим фактором є швидкість двигуна. Влада - це просто крутний момент, помножений на швидкість обертанняЦе означає, що двигун, який обертається швидше, досягає вища питома потужність з однаковою активною масою.
Чому охолодження та ефективність мають значення
Пікові крутний момент і потужність потрапляють у заголовки газет, але в реальному світі найважливіше те, що безперервний крутний момент-рівень сталої потужності, яку двигун може видавати без перегріву.
Це місце, де системи охолодження двигуна стають критичними. В Equipmake ми зосереджуємо увагу на вдосконалене терморегулюваннятому що краще охолодження збільшує безперервну потужність без збільшення вартості та ваги.
Ефективність також відіграє величезну роль. Вища ефективність означає:
- Менше тепла для управління,
- Покращений запас ходу в електромобіляхі
- Підвищена надійність у складних умовах.
Радіально-потокові двигуни: Перевірена робоча конячка
Хоча ми досліджуємо різні топології, наш основний фокус залишається на радіально-потокові (RF) двигуни у різних конфігураціях:
- Поверхневий постійний магніт (SPM) - в тому числі Масив Гальбаха і традиційних конструкцій,
- Дизайн спицьі
- Внутрішній постійний магніт (IPM) системи.
У порівнянні з асинхронні двигуни з осьовим потоком (AF)ВЧ-двигуни мають кілька важливих переваг:
- Проста конструкція роторауможливлюючи вищі максимальні швидкості і чудовим щільність потужності.
- Одинарний повітряний зазорна відміну від подвійних повітряних зазорів у двигунах АФ, що дозволяє краще використання флюсу.
- Легше масштабуванняде збільшення довжини двигуна може задовольнити більш високі вимоги до крутного моменту без значних переробок конструкції.
Баланс між витратами та ефективністю
Двигуни IPM є особливо привабливими, оскільки генерують і те, і інше магнітний момент і момент опорупропонуючи більший крутний момент на одиницю маси магніту і нижча вартість порівняно з чистими SPM-дизайнами.
Для додатків з карбуванням пікова продуктивністьоднак, SPM-двигуни-радіальна чи аксіальна - залишаються неперевершеними, оскільки обидві топології дають схожі результати найвищої якості.
Вибір правильного двигуна
"Найкращий" двигун - це не лише одна специфікація. Він повинен відповідати збалансований набір критеріївв тому числі:
- Щільність потужності та крутного моменту,
- Ефективність протягом очікуваного робочого циклу,
- Вартість і масштабованість у виробництвіі
- Екологічна стійкість для передбачуваного випадку використання.
Ось чому підхід Equipmake залишається гнучкі та орієнтовані на застосування. Не існує універсального рішення - тільки оптимальний двигун для роботи.
Що далі у сфері моторних інновацій
Звичайно, нас часто запитують, "Так, але якої найвищої щільності потужності ви можете досягти?"
У нас відбуваються захоплюючі розробки. Наше наступне покоління поверхневий постійний магніт, двигун з радіальним потоком Гальбаха призначений для того, щоб встановлюємо нові орієнтири в кВт/кгрозширюючи межі щільність потужності та ефективність. Більше деталей незабаром з'явиться на сайті CENEX.
І так, в рамках конструкцій радіального потоку тривають дебати, наприклад, про те, чи варто шпилькові обмотки статора дійсно перевершують зосереджені обмотки. Але це тема для іншого дня... можливо, її краще обговорити за холодним пивом. Можливо.
Основні висновки для інженерів та виробників обладнання
- Існує немає універсального "найкращого" двигуна - тільки найкраще підходить для конкретного застосування.
- Охолодження та ефективність так само важливі, як і пікові крутний момент та потужність.
- Радіальні асинхронні двигуни залишаються висококонкурентнимиз перевіреною масштабованістю та значними економічними перевагами.
- Безперервні інновації в матеріали, охолодження та методи намотування розширює межі продуктивності для всіх топологій.