Motor AC fluks radial menawarkan beberapa keunggulan kinerja dan pengemasan tetapi juga membawa beberapa masalah termal dan kemampuan manufaktur.
Bagian 1 dari seri ini membahas motor fluks aksial (AFM) secara mendetail dan membandingkannya dengan motor fluks radial (RFM) yang sangat banyak digunakan. Bagian 2 dari FAQ ini melanjutkan eksplorasi AFM dan RFM. Bagian terakhir dari FAQ ini membahas beberapa permasalahan dunia nyata yang terkait dengan penerapan AFM.
T: Faktor apa yang dapat mempercepat penerapan AFM?
A: Ada beberapa faktor. Pertama, ada aplikasi seperti EV yang dapat memanfaatkan performa dan kemasan AFM, misalnya EV. Selain itu, desain AFM sangat dibantu oleh alat CAD/FEA baru untuk analisis bidang EM dan jalur fluks, kinerja material, toleransi kesalahan, kinerja termal, dan pertimbangan lainnya. Teknik baru, termasuk penggunaan logam bertenaga untuk membuat magnet, menawarkan fleksibilitas produksi baru. Terakhir, ada cara baru untuk merakit bagian-bagian yang diperlukan dan melaminasi bagian-bagian motor yang tidak berliku.
T: Apakah AFM tersedia dalam unit siap pakai dengan ukuran, daya, dan kinerja standar seperti RFM?
A: Tidak, memang tidak demikian, tetapi hal itu mungkin bukan suatu halangan. Aplikasi potensial bervolume tinggi seperti kendaraan listrik akan memerlukan desain AFM khusus yang sangat dioptimalkan untuk memenuhi kombinasi persyaratan uniknya, dan mereka akan memiliki volume untuk mendukung desain dan fabrikasi khusus. Banyak perusahaan yang mengerjakan pendekatan inovatif terhadap desain AFM, mengklaim (atau setidaknya berharap) menawarkan desain yang unggul dari sudut pandang kinerja, manufaktur, dan biaya.
T: Siapa sajakah penyedia AFM berikut ini?
A: Ada banyak perusahaan rintisan dan vendor kecil yang melakukan pekerjaan signifikan di bidang ini:
Mercedes-Benz mengklaim bahwa AFM yang dirancang oleh anak perusahaan mereka, YASA, meningkatkan kepadatan daya lebih dari 30% dan memberikan manfaat jangkauan 5% dibandingkan RFM yang biasanya menggerakkan kendaraan listrik pasar massal. Pabrik Mercedes-Benz yang telah direnovasi di Berlin akan memproduksi motor fluks aksial untuk platform listrik khusus AMG milik pembuat mobil tersebut. Tantangan utamanya adalah mengadaptasi berbagai langkah manufaktur mulai dari perakitan, produksi, dan pengelasan dengan desain baru, serta belajar menangani material komposit magnetik lunak yang mereka gunakan.
Triaxial, anak perusahaan Magmax BV yang berbasis di Belgia, juga telah mengembangkan AFM yang menargetkan kendaraan listrik dan pesawat e-mobilitas (e-taksi, pesawat kecil). Mereka memiliki desain tanpa kuk yang mereka klaim lebih efisien, bobot lebih ringan, dan lebih mudah diproduksi.
Infinitum (Round Rock, TX) mengklaim AFM 10 tenaga kuda inovatif mereka menggunakan tembaga 66% lebih sedikit, memiliki ukuran dan berat 50%, dan menggunakan energi 10% lebih sedikit dibandingkan motor RFM sebanding. Memang, ini adalah klaim yang mengesankan untuk motor dengan tenaga kuda yang lebih kecil.
Selain menawarkan perangkat lunak CAD desain motor, ECM PCB Stator Tech (Needham, MA) sedang mengembangkan pendekatan unik terhadap stator. Daripada menggunakan kumparan luka, mereka menyelidiki AFM dengan stator menggunakan papan sirkuit cetak inti udara. Stator PCB ECM menggantikan gulungan tembaga yang ditemukan pada mesin listrik konvensional dengan stator ultra-tipis, sehingga menghemat ruang dan memungkinkan lebih banyak fleksibilitas dalam desain, optimalisasi, dan fabrikasi.
Perlu diperhatikan bahwa produsen RFM yang sudah mapan tidak mengabaikan tantangan yang ditimbulkan oleh AFM. Misalnya, Inovasi Magnetik mengklaim bahwa peningkatan RFM menjadikannya kompetitif secara fungsional dengan AFM sambil menggunakan proses manufaktur berbiaya rendah yang ada.
T: Tesla adalah pengguna utama motor; jenis apa yang mereka gunakan, dan apakah itu AFM?
A: Kebanyakan Tesla EV menggunakan motor sinkron magnet permanen AC berpendingin cairan, dengan penggerak frekuensi variabel untuk bagian belakang, dan motor induksi AC, juga berpendingin cairan dan dengan penggerak frekuensi variabel untuk penggerak depan. Tidak ada motor yang merupakan AFM, meskipun mereka dilaporkan sedang menjajaki penggunaannya.
AFM mungkin memungkinkan motor dipasang di rakitan roda itu sendiri yang memiliki beberapa keunggulan desain dan produksi, tetapi hal itu juga menambah bobot unsprung, yang menurunkan penanganan kendaraan, kenyamanan berkendara, dan aspek kontrol lainnya.
T: Terakhir, apa penggerak listrik untuk AFM dibandingkan dengan RFM?
A: Elektronik penggerak frekuensi variabel (VFD) yang sama juga digunakan, namun algoritme penggerak sedikit disesuaikan agar sesuai dengan perbedaan kinerja. VFD awal semuanya analog, tetapi sebagian besar sudah ketinggalan zaman karena VFD digital yang dikontrol prosesor. VFD secara digital menciptakan gelombang seperti sinus dari aliran pulsa frekuensi tinggi dan modulasi lebar pulsa (PWM) (Gambar 1). VFD juga memodulasi ramp-up dan ramp-down pada rangkaian power-on dan off untuk meminimalkan arus masuk, lonjakan arus, getaran, dan kemungkinan kerusakan akibat guncangan pada motor atau bebannya.
VFD mengatur, mengontrol, dan mengubah frekuensi gelombang sinus ini sesuai dengan apa yang diminta oleh motor. Penguat di VFD kemudian meningkatkan sinyal sinus ini menjadi tegangan dan arus yang dibutuhkan untuk memberi daya pada motor. Frekuensi pembawa VFD adalah frekuensi peralihan PWM dan biasanya berkisar antara 2 kHz hingga 20 kHz.
Output PWM frekuensi tinggi ini kemudian digunakan untuk membuat gelombang sinus frekuensi rendah dan menyediakan output frekuensi variabel ke motor; frekuensi ini biasanya berkisar 0 Hz hingga 400 Hz. Ukuran fisik dan kemasan VFD serba guna untuk aplikasi industri tetap di tempat berkisar dari kotak kecil hingga kabinet besar, tergantung pada tegangan, arus, dan tingkat daya yang diperlukan (Gambar 2).
Sebaliknya, penggerak VFD untuk aplikasi khusus seperti motor atau motor EV akan memiliki desain khusus dengan atribut dan kinerja yang sangat disesuaikan dengan RFM atau AFM spesifik yang digunakan serta banyak persyaratan keselamatan otomotif dan lingkungan pengoperasian. Selain itu, kemasannya akan dirancang agar sesuai dengan ruang dan lokasi yang tersedia di dalam kendaraan serta mengatasi masalah termal dan suhu ekstrem pada kendaraan.
Konten Terkait Dunia EE
Motor tanpa sikat dan papan nama motor
Diagnosis berbasis ruang lingkup penggerak motor tiga fase
Mengapa Anda tidak memerlukan penggerak berkecepatan variabel untuk mengubah kecepatan kipas
FAQ tentang motor traksi, bagian 1
FAQ tentang motor traksi, bagian 2
FAQ tentang motor traksi, bagian 3
Penggerak unipolar vs. Bipolar untuk motor stepper, Bagian 1: prinsip
Penggerak unipolar vs. Bipolar untuk motor stepper, Bagian 2: Pengorbanan
Penggerak unipolar vs. Bipolar untuk motor stepper, Bagian 3: IC Penggerak
FAQ tentang motor servo: bagian 1
FAQ tentang motor servo: bagian 2
Referensi Eksternal
Iowa State University, “Karakteristik Motorik”
YASA, “Fluks aksial: Masa depan penggerak kendaraan listrik berkinerja”
Rekayasa E-Mobilitas, “Motor fluks aksial”
Stanford Magnets, “Ikhtisar Motor Fluks Aksial & Magnet Motor Fluks Aksial”
Akademi Magnet, Lab Mag Nasional, “Davenport Motor – 1834”
Eaton, “Mengapa kepadatan torsi penting dalam desain alat berat”
Horison Teknologi, “Desain Motor Listrik: Fluks Radial vs. Aksial & Transversal”
Triaksial BV, “Motor Fluks Aksial vs Motor Fluks Radial: Fokus pada Orientasi Medan Magnet”
Triaxial BV, “Mengapa Belum Semua Motor Kendaraan Listrik Berfluks Aksial?”
Inovasi Magnetik, “Apa itu motor magnet permanen fluks radial?”
Storables, “Motor Listrik Apa yang Digunakan Tesla?”
Tesla, “Subsistem: Jenis dan Spesifikasi Motor”
Jurnal Teknik Elektro Eropa, Juni 2014, “Pemodelan Magnetik Motor Magnet Permanen Fluks Radial dan Fluks Aksial untuk Otomotif Penggerak Langsung. Spesifikasi dan Perbandingan”
Laboratorium Nasional Oak Ridge, “Perbandingan Mesin Radial Rotor Luar dan Fluks Aksial untuk Aplikasi pada Kendaraan Listrik”
Kilowatt Classroom LLC, “Dasar-dasar Penggerak Frekuensi Variabel”
VFDS.org, “Penggerak Frekuensi Variabel”