400 кг ачааг агшин зуур чирж чадах 16 кг-аас бага жинтэй 'диск' гэж төсөөлөөд үз дээ, энэ нь тэнхлэгийн урсгалын хөдөлгүүрээс гарсан эвдэрсэн нээлт юм. Сүүлийн жилүүдэд агаарын такси (eVTOLs) нь хотын өнгө үзэмжийн дээгүүр нисдэг тэрэг эсвэл тагнуул, ложистикийн үүрэг гүйцэтгэж буй үйлдвэрлэлийн нисэгчгүй нисэгчгүй нисэгчгүй нисэх онгоцууд бай хамаагүй хамгийн бага эзэлхүүн, хамгийн бага жин, хамгийн их хүч гэсэн хөдөлгүүрийн системд тавигдах шаардлага бараг боломжгүй болсон. Уламжлалт мотор нь эдгээр бүх шаардлагыг нэг дор хангахад ганхдаг. Соронзон орон нь тэнхлэгийн дагуу урсдаг диск хэлбэртэй мотор нам дор уулын эдийн засагт хамгийн тод цахилгаан хөдөлгүүрийн од болж чимээгүйхэн гарч ирж байна. Доор бид энэхүү 'тэсрэх хүчтэй' тайлангийн картыг тэнхлэгийн урсгалын моторын роторын хувьсал болон бодит туршилтын өгөгдлийн харьцуулалтаар судлах болно.
Хөдөлгүүрийн инновацийн мөн чанар: 'Радиал'-аас 'Тэнхлэгт' руу үсрэлт
Энэ хувьсгалыг ойлгохын тулд бид эхлээд хоёр 'цахилгаанжуулалтын логик'-ыг ялгах хэрэгтэй. Уламжлалт моторууд нь төвийн босоо амны эргэн тойронд эргэлддэг усны дугуйны иртэй адил соронзон орон нь моторын эргэлтийн тэнхлэгт перпендикуляр урсдаг радиаль урсгалын замыг ашигладаг. Харин тэнхлэгийн урсгалын мотор нь соронзон орныг эргэлтийн тэнхлэгтэй параллель чиглүүлж, статор ба роторыг зэрэгцээ диск хэлбэрээр байрлуулдаг. Энэхүү загвар нь соронзон хэлхээг эрс богиносгож, үр дүнтэй соронзон гадаргуугийн талбайг нэмэгдүүлж, соронзон орны ашиглалтыг ихээхэн нэмэгдүүлдэг. Үүний зэрэгцээ хавтгай архитектур нь моторыг бүхэлд нь дисктэй төстэй болгож, жин ба тэнхлэгийн уртыг ижил чадалтай радиаль мотортой харьцуулахад хоёр дахин багасгах боломжийг олгодог.
Тэнхлэгийн урсгалын хөдөлгүүрийн ротор нь энергийн шууд хувиргагч болохынхоо хувьд хөдөлгүүрийн хамгийн дээд 'биеийн' таазыг дизайнаараа тодорхойлдог. Одоогийн байдлаар тус салбар нь сансрын хөдөлгүүрт гурван үндсэн ротор топологийг дэмжиж байна.
YASA (Буулгагүй ба сегментчилсэн арматур) Топологи : Энэхүү сонгодог хос ротортой, нэг статорт бүтэц нь жин ба үндсэн алдагдлыг эрс багасгахын тулд уламжлалт төмөр цөмт 'буулга'-аас татгалзаж, бага алдагдал, өндөр үр ашигтай сансрын хэрэглээнд ашиглахад тохиромжтой шийдэл болж өгдөг. Холбогдох судалгаанууд энэ давуу талыг илүү тодорхой болгосон: YASA топологи нь үндсэн алдагдлыг багасгахад хамгийн сайн ажилладаг.
AFIR (Axial Flux Internal Rotor) Топологи : Байнгын соронзыг дотоод ротор дээр суурилуулсан бөгөөд соронзон орон нь гаднах статораас дотоод ротор руу тэнхлэгийн дагуу урсдаг. Энэхүү топологи нь бүх тэнхлэгийн урсгалын тохиргоонуудын дунд хамгийн өндөр моментийн нягтыг олж авахдаа онцгой бөгөөд 'тоосго хийхэд хангалттай хүч' шаарддаг босоо тэнхлэгт хөөрөх, буух онгоцонд онцгой тохиромжтой.
Offset AFIR (Offset Axial Flux Internal Rotor) топологи : Энэхүү загвар нь статор ба роторын харьцангуй байрлалыг оновчтой болгох замаар AFIR дээр суурилдаг. Энэ нь эргэлтийн моментийн нягтын тодорхой хэсгийг золиосолж, илүү өргөн өндөр үр ашигтай ажиллах бүсийг бий болгож, урт удаан тэсвэрлэх чадвартай UAV болон далайн аялалд чиглэсэн эрлийз eVTOL-ийн оновчтой шийдэл болж өгдөг.
Техникийн үндсэн хэмжүүрүүд дээр толгой дараалан: Тэнхлэгийн урсгалын мотор ротор нь 'Хэмжээг багасгах цохилт' ашиглан цахилгаан хөтчийн ландшафтыг эргүүлдэг.
Аливаа техникийн шуугиан бол бодит туршилтын өгөгдөлгүйгээр хөндий юм. Тэгэхээр үндсэн хэмжигдэхүүн дээр тэнхлэгийн урсгал ба радиаль урсгалын моторын хэмжсэн зөрүү хэр их вэ?
хувьд Моментийн нягтын хамгийн чухал 'булчин' үзүүлэлт болох тэнхлэгийн урсгалын моторын ротор нь асар их давуу талыг харуулж байна. Түүний эргэлтийн момент нь илүү таатай геометрийн хамаарлыг дагадаг - илүү хүчтэй 'куб эффект' - харин уламжлалт радиаль мотор нь 'квадрат эффект'-ээр хязгаарлагддаг. Чухам энэ үндсэн ялгаа нь тэнхлэгийн урсгалын моторуудад ижил эзэлхүүний хувьд ихэвчлэн 30-40% илүү эргүүлэх момент өгөх боломжийг олгодог. Харьцуулж болох диаметрийн хувьд эргэлтийн моментийн нягт нь ердийн уусмалаас дөрөв дахин их байх ба тэнхлэгийн урт нь зургааны нэг болж багасаж болно.
Эрчим хүчний нягтралын хувьд (хүч ба жингийн харьцаа) ялгаа нь илүү гайхалтай юм. Уламжлалт радиаль моторууд нь олон тооны цахиур ган ламинатууд болон зэс ороомогуудыг овоолсоноор хязгаарлагддаг; Дээд зэрэглэлийн бөөнөөр үйлдвэрлэсэн бүтээгдэхүүн нь ихэвчлэн 4-5 кВт/кг-ын хооронд хэлбэлздэг бөгөөд маш цөөхөн тохиолдолд 16 кВт/кг-ыг давж чаддаг. Үүний эсрэгээр, нисэхийн хэрэглээнд чиглэсэн тэнхлэгийн урсгалын моторууд энэ хэмжигдэхүүнийг аль хэдийн 10 кВт/кг-аас хэтрүүлсэн бөгөөд бодит нөхцөлд 6 кВт/кг-д хос моторт зохицуулалттай тохиргоонд туршиж үзсэн. Суперкарын салбарт YASA нь хүч, жингийн харьцааны дээд цэгтээ хүрч, 59 кВт/кг хүрч чадсан.
ялгааг Үр ашгийн газрын зургийн үл тоомсорлох боломжгүй юм. Радиал мотор нь нарийн үр ашигтай 'амтат цэг'; үйл ажиллагааны цэг хазайсны дараа үр ашгийн муруй огцом буурдаг. Тэнхлэгийн урсгалын хөдөлгүүрийн ротор нь урсгалын зам богино, төмрийн алдагдал багатай тул энэхүү хязгаарлалтыг даван туулж, өргөн хүрээний хурд, эргүүлэх моментуудад 90%-иас дээш өндөр үр ашигтай хамрах хүрээг хадгалж байдаг.
Хилийн шалгалтын тайлангийн карт: Тэнгэрт зориулсан биеийн тамирын бодит туршилт
Дээрх өгөгдлүүдийн ихэнх нь лаборатори болон газрын тээврийн хэрэгсэлд хязгаарлагддаг. Нисэхийн хөдөлгүүрийн бодит үр дүн ямар харагдаж байна вэ? Дараах тэргүүлэгч компаниудын бодит туршилтын өгөгдөл нь хамгийн сайн хариултыг өгдөг.
Traxial : Тэнхлэгийн урсгалын технологийн тэргүүлэгчийн хувьд Traxial нь 2025 оны 5-р сард Punch Powertrain-тэй хамтарсан туршилтаар 'цэвэр шүүрдэх' хийсэн. Түүний буулгагүй тэнхлэгийн урсгалын мотор (AXF300) нь SiC хянагчтай хосолсон бөгөөд тасралтгүй туршилтын явцад 310 кВт-ын гайхалтай оргил хүчийг хялбархан олж авсан. 730 Нм эргүүлэх хүч. Гүйцэтгэл нь ямар ч доголдол, доройтолгүйгээр тогтвортой байсан.
CRRC Zhuzhou цахилгаан моторын 'Yufeng' T-цуврал : Хятадын уламжлалт дээд зэрэглэлийн тоног төхөөрөмжийг илтгэх энэхүү тэнхлэгийн урсгалын хөдөлгүүрийн систем нь моторын үр ашиг 95%, хянагчийн үр ашиг 98% байдаг. Энэ нь 10 Нм/кг тасралтгүй эргүүлэх моментийн нягт ба 20 Нм/кг оргил моментийн нягтыг нийлүүлдэг бөгөөд тэнхлэгийн хэмжээ нь ердийн моторынхоос ердөө хагасаас гуравны нэгтэй тэнцэх бөгөөд eVTOL болон нийлмэл далавчтай UAV-уудын шууд жолоодлогын хэрэгцээг бүрэн хангадаг.
Arctic Tern Power OW280we : Дунд болон том хэмжээтэй eVTOL-д тусгайлан зориулсан энэхүү мотор нь ердөө 15.6 кг жинтэй боловч 400 кг-ын оргил ачааллыг гаргаж чаддаг нь онцгой өндөр хүч ба жингийн харьцааг харуулж байна. Албадан агаараар хөргөх технологи, IP66 хамгаалалтын зэрэглэл нь аадар бороо, өндөр температур зэрэг хүнд нөхцөлд ч тогтвортой хүчийг баталгаажуулдаг.
Эмил Моторсын соронзгүй шийдэл : Алсын хараатай хайгуулын хувьд Эмил Моторс 2025 оны 10-р сард соронзгүй тэнхлэгийн урсгалын индукцийн моторын туршилтын үр дүнг зарлаж, бараг 270 Нм эргүүлэх момент, 7,000 эрг / мин-ийн нэрлэсэн хурдтай болсон. Прототипийн дээд хязгаарыг хамгаалалтын арга хэмжээнүүдийн дагуу барьж байсан ч ховор газрын хамаарлаас ангижрах, өндөр температурт тогтвортой байдлыг сайжруулах инженерийн боломжуудыг туршилтаар баталгаажуулсан.
Бэрхшээлтэй тулгарах: Тэнхлэгийн урсгалын моторын роторын 'Ахиллесийн өсгий' ба түүнийг даван туулах зам
Ямар ч технологи өөгүй. Тэнхлэгийн урсгалын моторын роторыг их хэмжээгээр үйлдвэрлэх боломжгүй байгаа нь хэд хэдэн үхлийн аюултай 'Ахиллесийн өсгий'-тэй холбоотой юм.
Эхнийх нь үйлдвэрлэлийн нарийвчлалын маш өндөр саад бэрхшээл юм . Микроны түвшинд агаарын завсарын хазайлт нь хүчтэй чичиргээ, дуу чимээ, тэр ч байтугай механик элэгдэлд хүргэдэг. Хоёр дахь нь дулааны менежментийн сорилт юм . Өндөр хувийн хүч нь дулааны урсгалын асар их нягтралд хүргэдэг бөгөөд сэндвич дискний бүтэц нь маш бага дулааны багтаамжийг бий болгодог. Ротор дээрх байнгын соронз нь хэт халалтаас үүсэх эргэлт буцалтгүй соронзлолд маш мэдрэмтгий байдаг. Эцэст нь масс үйлдвэрлэлийн зардал өндөр хэвээр байна . Тусгай нийлмэл материал, процессын улмаас үйлдвэрлэлийн зардал нь радиаль мотортой харьцуулахад 20% -50% илүү байдаг.
Гэсэн хэдий ч эдгээр техникийн саад бэрхшээлийг нэг нэгээр нь шийдэж байна. Дулааны менежментийн хувьд суулгагдсан хос гогцоотой усан хөргөлт дээр суурилсан нарийн шийдэл нь гүнзгий судалгаанд орсон. Үйлдвэрлэлд 3D хэвлэх сэтгэлгээгээр удирдуулсан зөөлөн соронзон нийлмэл (SMC) интеграл шахалтын технологи нь хэт өндөр нарийвчлалтай угсралтын толгойн өвчинг арилгахыг оролдож байна. Дээд түвшний дизайны хувьд салбарын зөвшилцөл нь 'идэвхгүй хөргөлт'-ээс 'материал + бүтэц + хяналт' дулааны удирдлагын нэгдсэн синергетик рүү шилжиж, найдвартай байдлын асуудлыг эх сурвалж дээр нь шийдэж байна.
Дүгнэлт
Нам өндрийн эдийн засаг их наяд хэмжээний дэлбэрэлтийн өмнөхөн хурдалж байгаа энэ үед тэнхлэгийн урсгалын моторын ротор нь eVTOL болон UAV хөдөлгүүрийн системийн үндсэн эрчим хүчний нэгж болж байгаа нь маргаангүй. Энэ нь зөвхөн хүч чадлын өсөлт биш, харин 'олон нийтийг шаардаж магадгүй' гэсэн уламжлалт ойлголтоос үндсийг нь таслан авчирдаг. Энэ нь ирээдүйн хотуудын хооронд үр ашигтай агаарын замын сүлжээг бий болгох жинхэнэ найдвартай технологийн үндэс суурийг бүрдүүлдэг. Эзлэхүүн, жин, түлхэлт, үр ашгийг хооронд нь тэнцвэржүүлэх энэхүү туйлын тэнцвэржүүлэгч үйлдлээр тэр нимгэн диск нь биднийг ирээдүй рүү түлхэж буй хамгийн хүчирхэг 'зүрх' болсон байна.
