توفر محركات التيار المتردد ذات التدفق الشعاعي بعض مزايا الأداء والتعبئة ولكنها تجلب أيضًا بعض المشكلات الحرارية وقابلية التصنيع.
قام الجزء الأول من هذه السلسلة بفحص محرك التدفق المحوري (AFM) بالتفصيل ومقارنته بمحرك التدفق الشعاعي المستخدم على نطاق واسع (RFM). واصل الجزء الثاني من هذه الأسئلة الشائعة استكشاف AFMs وRFMs. يتناول هذا الجزء الأخير من الأسئلة الشائعة بعض المشكلات الواقعية المرتبطة باعتماد معايير AFM.
س: ما هو العامل الذي قد يسرع من تبني آليات الرقابة المالية؟
A: هناك عدة عوامل. أولاً، هناك تطبيقات مثل المركبات الكهربائية التي يمكن أن تستفيد من أداء وتعبئة أجهزة AFM، مثل المركبات الكهربائية. أيضًا، يتم دعم تصميم AFM بشكل كبير من خلال أدوات CAD/FEA الجديدة لتحليل مجال EM ومسارات التدفق، وأداء المواد، وتحمل الأخطاء، والأداء الحراري، واعتبارات أخرى. توفر التقنيات الجديدة، بما في ذلك استخدام المعادن التي تعمل بالطاقة لتصنيع المغناطيس، مرونة إنتاجية جديدة. وأخيرًا، هناك طرق جديدة لتجميع الأجزاء المطلوبة وطبقات الأجزاء غير الملتفة من المحرك.
س: هل تتوفر أجهزة AFM في وحدات جاهزة للاستخدام ذات حجم وقوة وأداء موحد مثل أجهزة RFM؟
A: لا، ليسوا كذلك، ولكن هذا قد لا يكون عائقا. ستتطلب التطبيقات المحتملة ذات الحجم الكبير مثل المركبات الكهربائية تصميمات AFM مخصصة تم تحسينها بدرجة كبيرة لتلبية مجموعة المتطلبات الفريدة الخاصة بها، وسيكون لديها الحجم لدعم التصميم والتصنيع المخصصين. تعمل العديد من الشركات على أساليب مبتكرة لتصميم AFM، مدعية (أو على الأقل تأمل) تقديم تصميم متفوق من منظور الأداء والتصنيع والتكلفة.
س: من هم بعض مقدمي خدمات AFM؟
A: هناك العديد من الشركات الناشئة والبائعين الصغار الذين يقومون بعمل مهم في هذا المجال:
تدعي مرسيدس بنز أن نظام AFM الذي صممته شركة YASA التابعة لها يزيد من كثافة الطاقة بأكثر من 30٪ ويوفر نطاقًا بنسبة 5٪ مقارنة بـ RFMs التي تعمل عادةً على تشغيل السيارات الكهربائية ذات السوق الشامل. سيقوم مصنع مرسيدس بنز المعاد استخدامه في برلين ببناء محركات ذات تدفق محوري لمنصة AMG الكهربائية فقط الخاصة بشركة صناعة السيارات. وسيكون التحدي الرئيسي هو تكييف خطوات التصنيع المختلفة للتجميع والإنتاج واللحام مع التصميم الجديد، وتعلم كيفية التعامل مع المواد المركبة المغناطيسية اللينة التي يستخدمونها.
كما قامت شركة Triaxial، وهي شركة تابعة لشركة Magmax BV ومقرها بلجيكا، بتطوير أنظمة AFM تستهدف المركبات الكهربائية وطائرات التنقل الإلكتروني (سيارات الأجرة الإلكترونية والطائرات الصغيرة). لديهم تصميم خاص بدون نير يزعمون أنه أكثر كفاءة وأخف وزنًا وأسهل في التصنيع.
تدعي Infinitum (Round Rock، TX) أن محرك AFM المبتكر الذي تبلغ قوته 10 حصانًا يستخدم نحاسًا أقل بنسبة 66٪، ويحتوي على 50٪ من الحجم والوزن، ويستخدم طاقة أقل بنسبة 10٪ من محرك RFM المشابه. من المسلم به أن هذه مطالبات مثيرة للإعجاب بالنسبة لمحرك أصغر حجمًا.
بالإضافة إلى تقديم برنامج CAD لتصميم المحركات، تعمل شركة ECM PCB Stator Tech (Needham, MA) على تطوير نهج فريد للجزء الثابت. بدلًا من استخدام الملفات الملفوفة، يقومون بفحص أجهزة AFM ذات الأعضاء الثابتة باستخدام لوحات الدوائر المطبوعة ذات القلب الهوائي. تحل وحدات PCB الخاصة بشركة ECM محل اللفات النحاسية الموجودة في الآلات الكهربائية التقليدية بجزء ساكن رفيع للغاية، مما يوفر مساحة أكبر ويسمح بمزيد من المرونة في التصميم والتحسين والتصنيع.
لاحظ أن الشركات المصنعة لـ RFM لا تتجاهل التحديات التي تثيرها AFMs. على سبيل المثال، تدعي شركة "Magnetic Innovations" أن تحسيناتها على RFMs تجعلها قادرة على المنافسة وظيفيًا مع AFMs أثناء استخدام عمليات التصنيع الحالية منخفضة التكلفة.
س: تسلا هي مستخدم رئيسي للمحركات؛ ما هو النوع الذي يستخدمونه، وهل هم AFMs؟
A: تستخدم معظم سيارات تسلا الكهربائية محركًا متزامنًا يعمل بالتيار المتردد ومغناطيسًا دائمًا ومبردًا بالسائل، مع محرك متغير التردد للخلف، ومحركًا تحريضيًا يعمل بالتيار المتردد، مبردًا بالسوائل أيضًا ومع محرك متغير التردد للدفع الأمامي. لا يعتبر أي من المحركين من AFM، على الرغم من أنهما يستكشفان كيفية استخدامهما.
قد تسمح AFMs بتركيب المحرك في مجموعة العجلة نفسها والتي تتمتع ببعض مزايا التصميم والإنتاج، ولكن القيام بذلك يضيف أيضًا إلى الوزن غير المعلق، مما يؤدي إلى تدهور التعامل مع السيارة وراحة الركوب وجوانب التحكم الأخرى.
س: أخيرًا، ما هو المحرك الكهربائي لـ AFM مقارنةً بـ RFM؟
A: يتم استخدام نفس إلكترونيات محرك التردد المتغير (VFD)، ولكن يتم إعادة ضبط خوارزميات المحرك قليلاً لتتوافق مع الاختلافات في الأداء. كانت جميع أجهزة VFD المبكرة تناظرية، لكنها أصبحت قديمة إلى حد كبير بسبب الأجهزة الرقمية التي يتحكم فيها المعالج. يقوم VFD بإنشاء موجة تشبه الجيب رقميًا من تيار عالي التردد من النبضات وتعديل عرض النبضة (PWM) (الشكل 1). يقوم VFD أيضًا بتعديل تسلسل التشغيل والإيقاف في تسلسلات التشغيل والإيقاف لتقليل تدفق التيار، والارتفاعات المفاجئة، والاهتزاز، وتلف الصدمات المحتمل للمحرك أو حمولته.
يقوم VFD بضبط، التحكم، وتغيير تردد هذه الموجة الجيبية وفقًا لما يطلب من المحرك القيام به. يقوم مكبر الصوت الموجود في VFD بعد ذلك بتعزيز إشارة الجيب هذه إلى الجهد والتيار اللازمين لتشغيل المحرك. تردد الموجة الحاملة لـ VFD هو تردد تبديل PWM ويتراوح عادة من 2 كيلو هرتز إلى 20 كيلو هرتز.
يتم بعد ذلك استخدام مخرج PWM عالي التردد لإنشاء موجة جيبية ذات تردد منخفض وتوفير خرج التردد المتغير للمحرك؛ يمتد هذا التردد عادةً من 0 هرتز إلى 400 هرتز. يتراوح الحجم المادي والتغليف لـ VFD للأغراض العامة للتطبيقات الصناعية المثبتة في مكانها من صندوق صغير إلى خزانة كبيرة، اعتمادًا على الجهد الكهربائي والتيار ومستوى الطاقة المطلوب (الشكل 2).
في المقابل، فإن محرك VFD لتطبيق متخصص مثل محرك أو محركات EV سيكون تصميمًا مخصصًا بسمات وأداء يتوافق تمامًا مع RFM أو AFM المحدد المستخدم بالإضافة إلى العديد من متطلبات سلامة السيارات وبيئة التشغيل. بالإضافة إلى ذلك، سيتم تصميم العبوة لتناسب المساحة والموقع المتاحين في السيارة بالإضافة إلى التعامل مع المشكلات الحرارية ودرجات الحرارة القصوى للمركبة.
EE World ذات الصلة بالمحتوى
المحركات بدون فرش ولوحات أسماء المحركات
التشخيص المبني على النطاق لمحركات المحركات ثلاثية الطور
لماذا لا تحتاج إلى محرك متغير السرعة لتغيير سرعة المروحة
الأسئلة الشائعة حول محركات الجر ، الجزء 1
الأسئلة الشائعة حول محركات الجر ، الجزء 2
الأسئلة الشائعة حول محركات الجر ، الجزء 3
محرك أحادي القطب مقابل محرك ثنائي القطب للمحركات السائر، الجزء الأول: المبادئ
محرك أحادي القطب مقابل محرك ثنائي القطب للمحركات السائر، الجزء 2: المفاضلات
محرك أحادي القطب مقابل محرك ثنائي القطب للمحركات السائر، الجزء 3: محرك الأقراص المرحلية
الأسئلة الشائعة حول المحركات المؤازرة: الجزء 1
الأسئلة الشائعة حول المحركات المؤازرة: الجزء 2
المراجع الخارجية
جامعة ولاية أيوا، "الخصائص الحركية"
ياسا، "التدفق المحوري: مستقبل دفع المركبات الكهربائية عالية الأداء"
هندسة التنقل الإلكتروني "محركات التدفق المحوري"
مغناطيسات ستانفورد، "نظرة عامة على محرك التدفق المحوري ومغناطيس محرك التدفق المحوري"
أكاديمية ماجنت، مختبر ماج الوطني، "دافنبورت موتور – 1834"
إيتون، "لماذا تعد كثافة عزم الدوران مهمة لتصميم الماكينة"
الأفق تكنولوجيا"تصميم المحرك الكهربائي: التدفق الشعاعي مقابل التدفق المحوري والعرضي"
Triaxial BV، "محرك التدفق المحوري مقابل محرك التدفق الشعاعي: التركيز على توجيه المجال المغناطيسي"
Triaxial BV، "لماذا لا تتمتع جميع محركات المركبات الكهربائية بالتدفق المحوري (حتى الآن)؟"
الابتكارات المغناطيسية، "ما هو محرك المغناطيس الدائم ذو التدفق الشعاعي؟"
المواد القابلة للتخزين، "ما هو المحرك الكهربائي الذي تستخدمه تسلا؟"
تسلا، "الأنظمة الفرعية: أنواع المحركات ومواصفاتها"
المجلة الأوروبية للهندسة الكهربائية، يونيو 2014، "النمذجة المغناطيسية للمحركات ذات المغناطيس الدائم ذات التدفق الشعاعي والتدفق المحوري للسيارات ذات الدفع المباشر. المواصفات والمقارنة"
مختبر أوك ريدج الوطني، "مقارنة بين آلات التدفق الشعاعي والمحوري للدوار الخارجي للتطبيق في المركبات الكهربائية"
كيلووات كلاسروم ذ.م.م، "أساسيات محرك التردد المتغير"
VFDS.org، "محركات التردد المتغير"