Nga Tohu Matua mo Axial Flux Motor Rotor Whiriwhiringa I raro i nga Tikanga Mahi rereke - Nga Motika Puka, Nga Hononga Karetao, Te Whakaoho Drone

Kupu Whakataki: Huringa Paradigm mai i te 'Cylinder' ki te 'Disc'

Ina whakaaro nga tangata mo nga motuka hiko, ka whakaaro te nuinga ki tetahi porotakaroa roa kei reira te stator e mau ana i te rotor, ka horahia te papa autō. Heoi, he motini e whakahē ana i te ahua o te tikanga, kei te peia he hurihanga hangarau hou – te nekeneke axial flux . Ka kopirihia te stator me te rotor ki roto i te kopae papatahi, he rite ki te pihikete hanawiti.

Ko te kaupapa o tenei hurihanga papatahi kei roto i te huringa taketake o te ahunga ara autō. I roto i te motini rewharewha radial tuku iho, ka whiti te papa autō ki waho i te tuaka; i roto i te motini rere axial, ka rere whakarara te papa autō ki te tuaka, me te stator me te rotor e anga ana ki a raua i roto i te whakatakotoranga kōpae. Ko tenei nekehanga ka mau mai i nga painga o te mahi:  he rite tonu te whakamahinga o nga rawa, ko te taipana o te motini rewharewha axial e rite ana ki te mataono o te diameter rotor (i te mea mo te motuka radial tawhito ko te tapawha noa o te diameter), ka eke ki te 2-3 nga wa ka eke te kaha ki te 96%.  I te wa ano, ko te roa o te axial ko te 1/3 ki te 1/2 noa iho o te motika tikanga, me te ruri whakaheke i te neke atu i te 50% me te taumaha ka heke tata ki te 40%–50% i raro i te mana kotahi.

Ko te mea nui ki te whakatutuki i taua kiato mana nui me te kiato taipana i roto i nga motini rere axial kei roto i te hoahoa mohio o te hanganga rotor. Ko nga ahuatanga tono rereke e whakatau ana i nga whakaritenga mahi motuhake, me te kowhiringa o te hanganga ara iahiko autō rotor, nga rawa aukume tuturu, me te topology ka whakatau tika mena ka taea e te motuka te tino mohio ki ona painga. Ka timata tenei tuhinga ki nga ahuatanga tono e toru - nga motuka hiko, nga hononga karetao, me te whakatere haruru - me te tātari nahanaha i nga waahanga matua o te kowhiringa rotor.

1. Hub Motors: Tauhokohoko-atu i waenganui i Torque kiato me te Awhe Tere Wide

Kua whakauruhia nga motini taahi ki roto i te awhi wira, he iti rawa te waahi - koinei te herenga hoahoa tuatahi. Me whakarato i te wa kotahi te kiato taipana teitei (mo te tiimata me te piki), te awhe tere whanui (mai i te ngokingoki iti-tere ki te tere tere-tere), me te pai o te wera wera.

Mo te kowhiringa hanganga rotor, ka whakamahia e nga motuka hub  nga momo whakairi-mata me te korero (roto) , he rereke nga kaupapa hoahoa. Ko nga aukume pumau e mau ana i runga i te mata e piri tika ana ki te mata o te matua rotor, e tuku ana i te hanganga ngawari, te teitei o te rere o te hau-aputa, me te pai mo nga tono e whai ana i te kiato mana. Heoi, ko te hurihanga tere-tere o te rotor-diamita-nui ka whakaputa i te kaha potakataka nui, me whai karekau pupuri hei mau i nga aukume kua utaina ki runga. Ka hiahia tenei ki nga rauemi kore-aukume kaha, a ko te ringaringa ka whakanui ake i te aputa hau, na reira ka whakaiti i te putanga.

Ko te momo korero (roto) aukume tuturu ka mau ki roto i te rotor. Na roto i te kukū o te rere, ka tino whakapai ake ratou i te kiato taipana me te kaha o te toronga tere-whakangoikore. Hei tauira, ko te STAF-PMSM korero-momo hub i hangaia e te Whare Wananga o Jiangsu e whakamahi ana i te hanganga rotorua-rua hei whakanui ake i te waahi whakakorikori hau-aputa, ka eke ki te whakakorikori rerenga rere. Ka tukuna e ia he taipana teitei o te 280 N·m me te mana nui o te 15 kW, e tika ana mo te tohatoha i roto i te wira-wira waka hiko hou. I tua atu, ko te hanganga o roto e tiaki tika ana i nga aukume pumau mai i te paahitanga tika ki te teitei o te pāmahana me te awe miihini, ka hinga i te tupono o te wehenga aukume e pa ana ki nga momo papa-mata i te tere tere.

Ko te whakahaere werawera tetahi atu wero nui mo nga motuka hiko. I raro i nga mahi kaha-kaha, ka kukū te ngaronga electromagnetic me te kino o te whakamahana. Me whai whakatauira waiariki tika i runga i te tātaritanga mate kia tutuki pai ai te whakamahana. I tenei wa, ko te motini hiko axial axial (AFIR) rua-stator e whakapai ake ana i te kaha o te mana ma te whakanui ake i te utaina hiko me nga kaitarai e rua, i te mea ka whakakorehia e te ioka-iti axial axial motor (YASA) te ioka stator ki te whakaiti i te mate rino, te whakaheke i te kawenga waiariki i te whakapai ake i te pai me te kiato taipana.

I roto i te katoa, ko te kowhiringa rotor mo nga motuka hub me taurite  te kiato taipana, te kaha toronga tere, me te pono . Mo nga whakaritenga iti-tere teitei, he pai ake nga hanganga o te mata, o te momo korero ranei, engari ki te hiahiatia he awhe tere whanui, he pai ake te ahua o te korero na te kaha o te pupuhi me te kaha ngoikore.

2. Nga Hononga Karetao: Nga Whakaritenga Takirua o te Inertia Iti me te Mana Tika

Ko nga hononga karetao he rereke nga ahuatanga mai i nga motuka hub. I roto i nga hononga nui penei i te hope, te hope, me nga waewae, ko te putanga taipana teitei me te tino maamaa ko nga whakaritenga matua - ka whakaritea ki nga motuka radial tuku iho, ka taea e nga motika rere axial i roto i enei ahuatanga te whakaiti i te noho mokowhiti ki te 30%-60% me te taumaha neke atu i te 30%, me etahi hoahoa ka eke ki te 60%-70%. I roto i nga hononga iti penei i nga ringaringa me nga maihao, ko te tika me te iti o te inertia te mea nui ake.

Ko te ōwehenga Torque-to-inerstia  he tawhā hoahoa matua mo nga motuka hononga karetao. Ko nga rangahau e whakaatu ana ko te taipana o te motini rewharewha axial he rite ki te mataono o te diameter rotor, ko te tikanga ka taea te whakaputa taipana iti-tere tino tiketike i roto i te waahi kiato o te hononga papatahi, ka taea te whakauru tika te hanganga kōpae angiangi ki roto i te hononga me te whakangawari i te tohanga wera.

Mo te kowhiringa rotor, ko nga hononga karetao te mea matua ki nga hanganga-mata, ki nga huinga Halbach ranei. Ko te hanganga i runga i te mata, me te iti o te ngaro o te rotor me te wa iti o te inertia, ka  tere ake te urupare hihiri  - ka taea te whakaheke i te wa whakautu whakatere mai i te 15 ms ki te 5-8 ms, he mea tino nui mo nga nekehanga karetao e hiahia ana kia tere te tiimata/mutu me te tuunga tika. Ko te huinga Halbach, na roto i te tauira ahunga aukume motuhake, ka whakarei ake i te papa autō i tetahi taha ka tata te whakakore i tera taha, ka taea te whakakore i te matua o te rotor me te whakaheke ake i te inertia rotor me te ngaro.

Ko te hoahoa ara iahiko aukume me te kowhiringa rauemi aukume pumau me whai mana tika. Ka whakamahia e nga motuka hiko axial he tahora aukume annular, e whakapoto ana i te roa o te ara autō me te whakanui ake i te kiato taipana ka whakaritea ki te whakatakotoranga radial o nga motika rewharewha tawhito. Ano hoki, na te mea he maha nga wa kei roto i nga hononga karetao nga kaupapa whakaheke, ara ko nga kaupapa taraiwa quasi-direct drive (QDD), me nui ake te kaha me te pumau o te waiariki. Ina whakaae ana te utu, ka taea e nga karaehe tohe-nui me nga whenua onge taumaha penei i te dysprosium me te terbium te aukati i te whakahekenga mai i nga papa autō whakamuri i te wa e mahi ana.

Mo nga hononga iti i roto i te awhe 16-18 mm, kei te whakaatu nga momo miihini axial flux PCB i nga painga ahurei. Ma te whakamahi i te whakairo hei utu mo nga awhiowhio parahi tawhito, ka tukuna e ratou te rite o te hangahanga teitei, te iti o te mate rino, me te tino maamaa.

3. Drone Propulsion: Tino Wero o te Kiato Hiko me te Atete ki te Wehenga Weariki

Ko nga punaha whakakorikori haruru ka pa ki te taupatupatu:  ko nga karamu taapiri o te taumaha ka whakaiti i te wa rere, me nga tohu o te pikinga o te pāmahana ka whakaheke te hiko . Ko nga raraunga e whakaatu ana mo te motini rere axial me te ōwehenga pana-ki-taimaha neke atu i te 25:1, ko te whakaiti i te papatipu ma te 1 kg ka piki ake te awhe ma te 10 kiromita. Na reira, ko te maamaa me te kaha teitei te paearu hoahoa tuatahi mo nga motuka taraiwa drone.

I runga i te kaha o te kaha, ka whakaatuhia e nga motuka rewharewha axial nga painga nui i roto i te tukunga haruru. Ka taea e to raatau kaha te kaha ki  te 14.9 kW/kg , nui atu i tera o nga motuka radial tuku iho. Ko nga kaha o te mana ine mai i  te 5.8 ki te 21 kW/kg , me te te taipana  15 ki te 25 Nm/kg . Ko te 'Yufeng' T-raupapa hou axial flux system propulsion ka tutuki i te kaha tonu o te 10 Nm/kg me te torque teitei kiato o 20 Nm/kg, e pai ana mo te taraiwa-a-ringa i roto i nga rererangi matatau penei i te eVTOL me nga drones-parirau.

I tua atu i te kaha o te hiko, ka anga atu ano nga motuka taraiwa haruru i te tupono o te whakaheke i nga taiao teitei-te wera. I te wa e rere ana, ka kaha te mahi a nga motuka mo nga wa roa, ka tere te piki o te pāmahana i roto i nga awhiowhio me nga aukume pumau. Mena ka whakahaerehia nga misioni i te raumati raumati, i nga waahi koraha ranei, ko te whakakotahitanga o te pāmahana ambient me te whakamahana-whaiaro ka puta he wero kino mo te aukume tuturu.

Ko te kowhiringa rauemi aukume pumau ka pa ki te pono o te pāmahana teitei o nga motuka haruru.  I roto i nga rauemi aukume tuturu noa, ko te neodymium-rino-boron (NdFeB) e tuku ana i nga mahi autō teitei, engari ko nga tohu paerewa (raupapa N) he 80-100°C anake te pāmahana whakahaere, me te mate autō e kore e taea te huri i runga ake i te 200°C. Ko nga tohu NdFeB teitei (SH, UH, EH, AH raupapa) ka taea te whakahaere ki te 150-240 ° C, engari he iti ake to ratou pumau o te pāmahana teitei ki te samarium-cobalt (SmCo). Ka taea e nga aukume SmCo te mahi i runga ake i  te 300°C , me te pāmahana Curie neke atu i te 720°C, a ko o raatau ahuatanga autō he rereke noa te 1/4–1/3 ki te NdFeB me te pāmahana. Ko nga hua kino he iti ake te hua o te hiko autō me te utu nui ake. Mo nga drones kaihoko, he nui te NdFeB mahi nui mo te nuinga o nga hiahia; engari mo nga drones ahumahi me te eVTOL e whakahaeretia ana i raro i te wera-nui, nga tikanga kaha-nui, ko SmCo - ahakoa tona utu - he whiriwhiri tika mo te pono.

4. Tirohanga Tere o nga Momo Rotor: Whakatauritenga o te Mata-Whakaekea ki roto

I runga i te tātaritanga i runga ake nei, ko nga momo hanganga rotor matua mo nga motuka axial flux kua whakarāpopotohia i te ripanga e whai ake nei:

5. SDM: He Atekōkiri Matua mo nga Rotors Axial Flux Whakapiki Mata

Whai muri i te wetewete i nga tohu whiriwhiri rotor matua mo nga ahuatanga nui e toru, ka tae matou ki tetahi huānga matua -  te kaha o te miihini mo nga aukume tuuturu tino mahi me nga hanganga rotor-mata . Koinei te waahi kei te takoto nga painga hangarau a SDM.

Ko te SDM he hinonga hangarau-nui a motu e arotahi ana ki nga aukume me nga otinga aukume, me te 16 tau o te wheako ki te hanga aukume ngaio. He rautaki mahi tahi te kamupene me Haina Aluminium, te hinonga keri whenua onge nui rawa atu i Haina, me te whakarite kia mau, kia mau hoki nga taonga onge whenua. I taua wa ano, ka whakahaere a SDM i nga rangahau mahi tahi me te  Hainamana Academy of Sciences  me te mahi tahi me nga kaihoko mo te tātari huānga mutunga (FEA), e whakarato ana i te tautoko whaihanga tika mai i te timatanga o te hoahoa ara iahiko autō, na reira ka whakapoto i nga huringa whanaketanga me te whakaiti i nga utu whakamatautau me te hapa.

I roto i te waahi o nga rotors axial flux motopaika i runga i te mata, ka tukuna e SDM nga painga o te hanga me te hoahoa hoahoa:

Tuatahi, he punaha whakangao oti me nga tiwhikete taumata-tiketike.  Kei te kamupene te IATF 16949 (pūnaha whakahaere kounga motika), kua mau tonu te rekoata kore-koha (0 PPM) hei kaiwhakarato Tier-2 ki General Motors mai i te tau 2010, a kei a ia ano nga tohu ISO 9001, ISO 14001, ISO 45001, tapuwae waro me nga tohu BSCI. Ko ona hua e tutuki ana ki nga whakaritenga whakamatautau RoHS, REACH, me SGS. Ko te tikanga ko ia roopu aukume tuturu ka kaha te whakahaere i te kounga, mai i te maataki rawa ki te tukunga hua.

Tuarua, te hangarau tukanga whakauru pakeke mo nga hanganga rotor-mata.  I roto i te motini rere axial, me whakaoti i te wa kotahi e toru nga uauatanga o te miihini aukume pumau i runga i te mata:  te kaha o te whakatika i nga aukume, te pumau i raro i te mahi tere-tere, me te hangahanga/whakahuihui . Ka whakarato a SDM i nga momo whiringa rauemi autō, tae atu ki nga tohu NdFeB me te raupapa SmCo. Ka whakamahia e ia te whakakotahitanga o nga pereti perehi polymer kaha-kaha/whakapapa, rino-a-rooro, me nga ringaringa pupuri muka waro hei whakarite i te tuunga aukume pono i raro i te mahi tere-tere, me te whakaiti i nga ngaronga o naianei rotor eddy. Kua whakamatauhia e tenei otinga ona painga matawhānui o te iti o te ngaro o te rotor, te kaha o te hanganga, me te pai o te whakahaere i te huihuinga.

Tuatoru, he roopu hangarau teitei e tautoko ana i nga whakaritenga teitei.  Ko te roopu hangarau, i hangaia e  nga tohunga i roto i nga taonga autō mai i te Hainamana Academy of Sciences , kei roto e 2 PhDs, e 5 nga kaipupuri tohu rangatira, e 8 nga miihini matua, neke atu i te 80 nga kaimahi miihini me nga kaimahi hangarau. Kua whakaritea e te kamupene he pokapū R&D a te taone nui me tetahi teihana mahi i muri i te taote. No reira, e kore e taea e SDM anake te whakaputa i nga aukume tikanga engari ka whakarato ano hoki i nga otinga hangarau-tukatuka mo nga whakaritenga ara iahiko autō i raro i nga tikanga mahi rereke (nga motika hub, nga hononga karetao, te hikoi haruru), tae atu ki te kowhiringa aukume aukume (whakaekea teitei NdFeB N/M/UH tohu, SmCo5 / Sm-Co-₇ raupapa), demagnetization me te pāmahana tawhē tātai mutunga.

Tuawha, ko te mahi tahi-ahumahi-waananga-rangahau me te kopae hua whanui.  Ko te SDM e pupuri ana i nga hononga mahi tahi me te Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (CAS) me te Whare Wananga o Jiaotong ki te hauauru ki te hauauru, me te whai haere tonu i nga ahunga whakamua o nga rawa autō. Ko te whānuitanga o nga hua e kapi ana i nga miihini miihini miihini me nga rotors, nga motuka maglev, nga pūoko, nga kaiwhakatau, nga kaiwhakatakoto mata, te aukume tuturu me nga waahanga autō ngohengohe, e whakarato ana i te tautoko rauemi autō kotahi-mutu mo nga hoahoa motuka puta noa i nga umanga rereke.

Whakamutunga

Na tona hanganga papatahi me te kiato o te mana hurihuri, kei te tautuhi ano te motuka axial flux i te hoahoanga hiko o nga waka hiko, nga robots humanoid, me nga waka rererangi iti. I roto i tenei whakataetae hangarau e aro nui ana ki te 'torque density' me te 'lightweighting', ko te hoahoa rotor hanganga me te kounga o nga taonga aukume tuturu ka whakatau i te rohe o raro, ko te hanganga i runga i te mata - me tona  hoahoa ngawari, te urupare tere tere, me te teitei taipana teitei  - kei te noho i te tuunga e kore e taea te whakakapi i roto i nga hononga karetao, te iti-tere tere-torque hub puku, me etahi atu tono inertia teitei.

Mai i te tino arotautanga o te topology arahiko autō ki te hoahoa pūmautanga teitei o nga rawa aukume tuturu, ma te mohio ki te mekameka katoa o te hangarau rauemi matua me nga mahi whakangao rotor ka taea te whakatuu moat i roto i te whakataetae maakete kaha. Ko te SDM, me ona tohu hei hinonga hangarau teitei o te motu, 16 tau o te putu o nga wheako i roto i nga aukume tuturu, te tautoko hangarau mai i te roopu tohunga i hangaia e te CAS, me te punaha whakahaere kounga nahanaha, e whakarato ana i te turanga pakari mo te tino pono me te mahi nui o nga rotors axial flux motor rotors. Ahakoa ko te wero tere tere o nga motuka hub, ko te iti-iti o te mana whakahaere mo nga hononga karetao, ko nga whakaritenga tino nui mo te kiato o te hiko me te aukati i te aukati i roto i te taraiwa haruru, ka tukuna e te SDM nga otinga miihini mahi katoa mai i nga rawa ki te whaihanga - ko te mana taraiwa tino nui e nekehia ana nga motuka rere axial mai i te taiwhanga tono ki te tauine nui.