Motor AC fluks jejari menawarkan beberapa faedah prestasi dan pembungkusan tetapi juga membawa beberapa isu terma dan kebolehkilangan.
Bahagian 1 siri ini mengkaji motor fluks paksi (AFM) secara terperinci dan membandingkannya dengan motor fluks jejari (RFM) yang digunakan secara meluas. Bahagian 2 Soalan Lazim ini meneruskan penerokaan AFM dan RFM. Bahagian akhir Soalan Lazim ini melihat beberapa isu dunia sebenar yang berkaitan dengan penggunaan AFM.
S: Apakah faktor yang boleh mempercepatkan pengambilan AFM?
A: Terdapat beberapa faktor. Pertama, terdapat aplikasi seperti EV yang boleh mendapat manfaat daripada prestasi dan pembungkusan AFM, seperti EV. Selain itu, reka bentuk AFM banyak dibantu oleh alat CAD/FEA baharu untuk analisis medan EM dan laluan fluks, prestasi bahan, toleransi ralat, prestasi terma dan pertimbangan lain. Teknik baharu, termasuk penggunaan logam berkuasa untuk membuat magnet, menawarkan fleksibiliti pengeluaran baharu. Akhir sekali, terdapat cara baharu untuk memasang bahagian dan laminasi yang diperlukan bagi bahagian tidak berliku motor.
S: Adakah AFM tersedia dalam unit luar biasa dengan saiz, kuasa dan prestasi piawai seperti RFM?
A: Tidak, mereka tidak, tetapi itu mungkin bukan penghalang. Aplikasi berpotensi volum tinggi seperti EV akan memerlukan reka bentuk AFM tersuai yang sangat dioptimumkan untuk memenuhi gabungan keperluan unik mereka, dan mereka akan mempunyai volum untuk menyokong reka bentuk dan fabrikasi tersuai. Banyak syarikat sedang mengusahakan pendekatan inovatif untuk reka bentuk AFM, mendakwa (atau sekurang-kurangnya berharap) untuk menawarkan reka bentuk yang unggul daripada perspektif prestasi, pembuatan dan kos.
S: Siapakah antara pembekal AFM ini?
A: Terdapat banyak syarikat baru dan vendor yang lebih kecil yang melakukan kerja penting dalam bidang ini:
Mercedes-Benz mendakwa bahawa AFM yang direka oleh anak syarikat mereka YASA meningkatkan ketumpatan kuasa lebih daripada 30% dan memberikan manfaat julat 5% berbanding RFM yang biasanya menjanakan EV pasaran massa. Sebuah kilang Mercedes-Benz yang digunakan semula di Berlin akan membina motor fluks paksi untuk platform elektrik AMG sahaja pembuat kereta itu. Cabaran utama adalah untuk menyesuaikan pelbagai langkah pembuatan pemasangan, pengeluaran dan kimpalan kepada reka bentuk baharu, dan belajar mengendalikan bahan komposit magnetik lembut yang mereka gunakan.
Triaxial, anak syarikat Magmax BV yang berpangkalan di Belgium, juga telah membangunkan AFM yang menyasarkan EV dan pesawat e-mobiliti (e-teksi, pesawat kecil). Mereka mempunyai reka bentuk tanpa kuk proprietari yang mereka dakwa lebih cekap, lebih ringan dan lebih mudah untuk dihasilkan.
Infinitum (Round Rock, TX) mendakwa AFM 10 kuasa kuda inovatif mereka menggunakan 66% kurang tembaga, mempunyai 50% saiz dan berat, dan menggunakan 10% kurang tenaga daripada motor RFM yang setanding. Ini adalah tuntutan yang mengagumkan, diakui, untuk motor berkuasa kuda yang lebih kecil.
Selain menawarkan perisian CAD reka bentuk motor, ECM PCB Stator Tech (Needham, MA) sedang membangunkan pendekatan unik kepada stator. Daripada menggunakan gegelung luka, mereka menyiasat AFM dengan stator menggunakan teras udara, papan litar bercetak. Pemegun PCB ECM menggantikan belitan kuprum yang terdapat dalam mesin elektrik konvensional dengan pemegun ultra-nipis, ini menjimatkan ruang dan membolehkan lebih fleksibiliti dalam reka bentuk, pengoptimuman dan fabrikasi.
Ambil perhatian bahawa pengeluar RFM yang ditubuhkan tidak mengabaikan cabaran yang dibangkitkan oleh AFM. Sebagai contoh, Inovasi Magnetik mendakwa bahawa penambahbaikan mereka kepada RFM menjadikan mereka bersaing secara fungsional dengan AFM semasa menggunakan proses pembuatan kos rendah sedia ada.
S: Tesla ialah pengguna utama motor; apakah jenis yang mereka gunakan, dan adakah mereka AFM?
A: Kebanyakan EV Tesla menggunakan motor segerak magnet kekal AC penyejuk cecair, dengan pemacu frekuensi berubah-ubah untuk belakang, dan motor aruhan AC, juga penyejuk cecair dan dengan pemacu frekuensi berubah-ubah untuk pemacu hadapan. Kedua-dua motor bukan AFM, walaupun mereka dilaporkan sedang meneroka penggunaannya.
AFM mungkin membenarkan motor dipasang pada pemasangan roda itu sendiri yang mempunyai beberapa kelebihan reka bentuk dan pengeluaran, tetapi berbuat demikian juga menambah berat yang tidak terputus, yang merendahkan pengendalian kenderaan, keselesaan menunggang dan aspek kawalan lain.
S: Akhir sekali, apakah pemacu elektrik untuk AFM berbanding RFM?
A: Elektronik pemacu frekuensi berubah-ubah (VFD) yang sama digunakan, tetapi algoritma pemacu ditala semula sedikit untuk menyesuaikan dengan perbezaan prestasi. VFD awal semuanya adalah analog, tetapi sebahagian besarnya telah menjadi usang oleh yang dikawal oleh pemproses digital. VFD secara digital mencipta gelombang seperti sinus daripada aliran denyutan frekuensi lebih tinggi dan modulasi lebar nadi (PWM) (Rajah 1). VFD juga memodulasi ramp-up dan ramp-down pada urutan hidup dan mati untuk meminimumkan arus masuk, lonjakan, getaran dan kemungkinan kerosakan kejutan pada motor atau bebannya.
VFD menetapkan, mengawal dan menukar frekuensi gelombang sinus ini mengikut apa yang perlu dilakukan oleh motor. Penguat dalam VFD kemudiannya meningkatkan isyarat sinus ini kepada voltan dan arus yang diperlukan untuk menggerakkan motor. Kekerapan pembawa VFD ialah kekerapan pensuisan PWM dan biasanya berjulat dari 2 kHz hingga 20 kHz.
Output PWM frekuensi tinggi ini kemudiannya digunakan untuk mencipta gelombang sinus frekuensi rendah dan menyediakan output frekuensi berubah kepada motor; frekuensi ini biasanya menjangkau 0 Hz hingga 400 Hz. Saiz fizikal dan pembungkusan VFD tujuan am untuk aplikasi industri tetap di tempat berjulat daripada kotak kecil hingga kabinet besar, bergantung pada tahap voltan, arus dan kuasa yang diperlukan (Rajah 2).
Sebaliknya, pemacu VFD untuk aplikasi khusus seperti motor EV atau motor akan menjadi reka bentuk tersuai dengan atribut dan prestasi yang dipadankan rapat dengan RFM atau AFM khusus yang digunakan serta banyak mandat keselamatan automotif dan persekitaran operasi. Selain itu, pembungkusan akan direka bentuk agar sesuai dengan ruang dan lokasi yang tersedia di dalam kenderaan serta menangani isu haba dan suhu melampau kenderaan.
Kandungan Berkaitan Dunia EE
Motor tanpa berus dan plat nama motor
Diagnosis berasaskan skop pemacu motor tiga fasa
Mengapa anda tidak memerlukan pemacu kelajuan berubah-ubah untuk menukar kelajuan kipas
Soalan Lazim mengenai motor daya tarikan, bahagian 1
Soalan Lazim mengenai motor daya tarikan, bahagian 2
Soalan Lazim mengenai motor daya tarikan, bahagian 3
Pemacu unipolar lwn. Bipolar untuk motor stepper, Bahagian 1: prinsip
Pemacu unipolar lwn. Bipolar untuk motor stepper, Bahagian 2: Tukar ganti
Pemacu unipolar lwn. Bipolar untuk motor stepper, Bahagian 3: IC Pemacu
Soalan Lazim mengenai motor servo: bahagian 1
Soalan Lazim mengenai motor servo: bahagian 2
Rujukan Luaran
Iowa State University, "Ciri Motor"
YASA, "Fluks paksi: Masa depan pendorongan kenderaan elektrik berprestasi"
Kejuruteraan E-Mobiliti, "Motor fluks paksi"
Stanford Magnets, "Tinjauan Keseluruhan Motor Fluks Axial & Magnet Motor Fluks Axial"
Akademi Magnet, Makmal Mag Kebangsaan, "Davenport Motor - 1834"
Eaton, "Mengapa ketumpatan tork penting untuk reka bentuk mesin"
Horizon Teknologi, "Reka Bentuk Motor Elektrik: Radial lwn. Axial & Transverse Flux"
Triaxial BV, "Motor Fluks Axial vs Motor Fluks Radial: Fokus pada Orientasi Medan Magnet"
Triaxial BV, "Mengapa Tidak Semua Motor Kenderaan Elektrik Axial Flux (Belum)?"
Inovasi Magnetik, "Apakah itu motor magnet kekal fluks jejari?"
Storables, "Motor Elektrik Apakah Yang Tesla Gunakan?"
Tesla, "Subsistem: Jenis dan Spesifikasi Motor"
Jurnal Kejuruteraan Elektrik Eropah, Jun 2014, “Pemodelan Magnet bagi Motor Magnet Kekal Radial-Fluks dan Fluks-Paksi untuk Automotif Pemacu Terus. Spesifikasi dan Perbandingan”
Makmal Kebangsaan Oak Ridge, "Perbandingan Mesin Radial Rotor Luar dan Fluks Paksi untuk Penggunaan dalam Kenderaan Elektrik"
Kilowatt Classroom LLC, "Asas Pemacu Frekuensi Boleh Ubah"
VFDS.org, "Pemacu Frekuensi Boleh Ubah"