Sirgli traadi mootori eeliste ja puuduste, rakendusanalüüsi ja arengutrendi tuleviku tutvustus

Praegu on Hiinas rohkem tähelepanu pööratud lameda traadiga mootoritele, kuid nende kasutus on väiksem, peamiselt sellepärast, et uusenergiaturul on arenguaeg lühike ja suur osa turuosakonnast on keskendunud mikrosoojusautode turule. Välismaiste küpsete lameda juhtme mootorite tooted kasutatakse uusenergia sõidukites, eriti Jaapanis, Euroopa ja Ameerika ettevõtetes, Toyota ja GENERAL Motors on kasutanud lameda traadiga mootorit. Tuntud näited on Chevrolet VOLT (Remy Motor) ja Toyota Prius (Denso), millel mõlemal on kasutuses õliga jahutatud lahendus. Remy, Dso ja Hitachi kõrval on kohalikud tarnijad, kellel on stabiilne kättetoimetamine, peamiselt Huayu Electric ja Songzheng Motor ning varsti tootmisele läinud Founder Motor.

Päästmootor koosneb peamiselt staatorikomponentidest, rootori komplektist, otsakattest ja abistavate standardosadest ning staatorkeele hulka kuuluvad magnetvälja tuum, vasktraadi keelpilli, isoleermaterjalid jne.

Nagu nimigi ütleb, kasutab lamejuhtme mootor statoris silindrikujulise asemel lameriba kujulist vaskjuhet. Esialgu tehakse silindrikujuliseks ja seejärel viiakse statori läbipõranda kaudu ning seejärel keevitatakse silindri otsad teisel otsal kokku.

Lamejuhtme mootori eelised

Eelis 1: sama võimsuse korral väiksem ruumala, vähem materjale, madalam hind või sama ruumala korral suurem täituvus, suurem võimsustihedus. Ümmargune juhe muutub lameks juhtmega. Teoreetiliselt võttes on võimalik saavutada lamejuhtme mootori puhul 70% läbipõranda täituvust, vaskjuhtmete täituvust saab suurendada 20–30%, mis toodab tugevamat magnetvälja, mis on teatud määral võrdne võimsuse suurendamisega 20–30%.

Eelis nr 2: parem temperatuuri jõudlus. Sisemine vahe väheneb, lameda juhtme ja lameda juhtme vaheline kontaktala on suur, soojusjuhtivus ja soojuslähtuvus on paremad; pöörduvuse ja tuumakanne kontakt on parem, soojusjuhtivus on parem ning mootor on väga tundlik soojusjuhtivuse ja temperatuuri suhtes, seega on soojusjuhtivus parem ja jõudlus paraneb. Temperatuurivälja simulatsiooni kaudu selgub, et lameda vasest juhtmega mootori mähise temperatuuritõus on sama disaini puhul 10% madalam kui ümmarguse vasest juhtmega mootoril.

Eelis nr 3: madalam elektromagnetiirikas müra. Lamedal mootori juhtmel on suur pinge, suur jäikus, armatuuril on parem jäikus, mis surub alla armatuuri müra; võimaldab kasutada suhteliselt väikest kanaalimõõtu, vähendades tõhusalt kanaalitorquet ja vähendades seeläbi mootori elektromagnetilist müra.

Kasutusel 4: lühike ots, vähendab vaski, parandab tõhusust. Traditsioonilise ümmarguse traadiga mootoril on tootmisprobleemide tõttu ots üldiselt suhteliselt pikk, vastasel juhul on traadi vask kergesti kahjustatav. Lame traadiga mootoril, kuna traadid on kõrged, on võimalik otsa vähendada töötlemisel ja võrreldes ümmarguse traadiga mootoriga väheneb otsa suurus 20%, võimaldades ruumi edasi vähendada, vähendades seeläbi süsteemi mahtu ja saavutades miniaturiseerimise ja kergesti kaalu.

Kasutusel 5: lame traadi mootori kõrge tõhususe punkt ei pruugi olla tingimata palju kõrgem kui ümmarguse traadi puhul, kuid kõrge tõhususe ala võib olla edasi laiem.

Lame traadi mootorite puudused

Puudujääk 1: Kõrgkiirulise nahakogumise efekt. Uueleenergia sõidukite puhul on kõrge võimsustiheduse nõue kõrgeks kiiruseks, varem oli tegemist 10 000 või isegi 12 000-ga, praegu on suund 16 000 või isegi 20 000 poole. Vooluringi disainimise protsessis tuleb leida mõni hea viis selle lahendamiseks, mis on halb koht.

Puudujääk 2: Vaskjuhtmete nõuded on kõrged, ümmarguse juhtmega mootorite puhul toodavad vaskjuhtmeid rohkem kodusiseseid tootjaid ja kvaliteet võib olla väga hea. Lamedat juhtmega mootoreid valmistada oskavaid tootjaid on vähe, nõuded on suhteliselt kõrged ning materjaliga seotud probleemide lahendamiseks peame koostööd tegema.

Puudujääk 3: Lamedal juhtmel on palju töötlemisprotsessi, seadmete täpsuse nõuded on kõrged ning algne investeering on suur, sest kui täpsus ei ole piisav, on toote usaldusväärsus ja ühtsus suhteliselt halb. Autotootjad muretsevad ka kvaliteedi usaldusväärsuse ja stabiilsuse pärast.

Pärss 4: seeriakujundus on keeruline, mootor soovib kulusid vähendada, hea on teha seeriaks, seeriakujundus on praegu lamejuhtmega mootorite puhul parem kui ümmarguse juhtmega mootoritel.

Pärss 5: liiga palju patenditõkkeid. Praegu on lamejuhtmega mootorite patendid peamiselt Euroopa ja Ameerika ning Jaapani ettevõtete käes. Hiina ettevõtete patendid on vähe. Meil on patendipaigutus, kuid see ei ole rahuldav.

Pärss 6: lamejuhtme kujundusnõuded on kõrged ja töötlemisraskused. Kuna selle traadil on teatud elastsus, tuleb kavandamisel arvestada deformatsiooni.

Pärss 7: isoleerimiskatte kuivatamisel tekib kahanev deformatsioon. Kui see on ümmargel traat, siis kahanevus on ühtlasem, lamejuht on kergesti kahjustatav, mistõttu on tegelikus tootmisprotsessis lamejuhtmete väljatöötamine palju väiksem kui ümmargustel juhtmetel.

Lamejuhtmega mootori tootmisprotsess

Pöörduvliigutite mootori staatorkorpuse peamise tootmisprotsessi hulka kuuluvad traadi kujundamine ja paberimassist moodmine ning paberi sisestamine – need kaks protsessi toimuvad üheaegselt. Seejärel sisestatakse staatorkorpuse traadid, pärast seda keeratakse traat ja keeramise lõpetamise järgneb keevitamine. Pärast keevitamise lõpetamist on mootori põhilised staatorkäivituse toimingud valmis, järgneb katoodkihi pindtöötlemine ning seejärel tehakse jõudluse test ja kinnitamine. See on põhiprotsess, millel on palju detaili vahel.

Lameda traadiga mootori tootmisprotsess: paberimassi valmistamine, fikseeritud otsa isoleerimise töötlemine, otsa ringi keevitamine tähe ühendus

Lameda traadiga mootori rakendamise olukord

Pikaajaliselt on uue energia sõidukimootori puhul miniaturiseerimine ja kõrge kiirus peamine arengusuund, kusjuures miniaturiseerimine nõuab mootori võimsustiheduse märkimisväärselt parandamist. Tehniliste nõuete seisukohalt on esitatud uue energia sõidukite pöörleva momendi mootori tipuvõimsustiheduseks 4 kW/kg, kuid praegu on see tase alles 3,2-3,3 kW/kg.

Lameda juhtme keelpilli mootorit on edukalt kasutatud Chevrolet Volt 2, Nissan elektriautodes, Toyotas neljandas põlvkonnas Prius, välismaiste tootjate poolt, mis on uue energia autode mootori arengu loomulik arengusuund, sealhulgas BYD, SAIC, Peking, täpsus uue energia valdkonnas, tootjad ja mootorite tootmisettevõtted on käivitanud vastavaid uuringusi.

Enne 2020. aastat pole lamejuhtmetega mootorite asendamise efekt ringmootorite suhtes siiani piisavalt ilmne. Lamejuhtmetega mootorite väikese suuruse eelise tõttu kasutatakse neid eelistatult hübriidmudelites, eriti pistikühendusega mudelites. Kuid kuna pistikühendusega mudelid moodustasid domineeriva osa sisepoliitilistel ja turutingimustel, oli nende osakaal suhteliselt madal. Puhtalt elektrilises sektoris on ainult SAIC Roewe ERX 5 varustatud lamejuhtmetega mootoriga, mis on vähem levinud.

Kolmanda põlvkonna üldise lamejuhtmetega mootori arenguprotsess annab meile inspiratsiooni

Üldine esimese põlvkonna lamejuhtmega mootor

Chevrolet Voltec, 4ET50 vedavsüsteem (Chevrolet Voltec 4ET50-2011) on kahe mootoriga arhitektuurisüsteem. Mootor B on lamejuhtmega haigapõhjaline mootor, mille võimsus on 110 kW, pöördemoment 370 Nm, kiirus 9500 pööret minutis ja läbipõus on 12 poolust 72 otsaga.

Mootor kasutab telgsuunalise pistikjuhtme haigapõõrmetehnoloogiat, teiste sõnadega üksikku haigapõõrmet. See haigapõõrme teeb täisjuhtme korralikuks paigutamiseks, mis suurendab oluliselt täisjuhtme täituvuskokku, samuti võimaldab otsakujunduse tugevdamist. Mõlemad täiustused viivad lõpptulemusena DC-vastupidavuse vähenemiseni 30~40%.

Kuigi haigamootor võib vähendada voolutakistust, tekib kõrge sagedusega juhtmes kergesti kõrge sagedusega öövooluvool, mis tekitab nahaeffekti.

GM kasutas Voltec mudelit mootori tööpunkti kiiruse statistika arvutamiseks ning kindlaks tehtud, et mootori pöörle kiirus on põhimõtteliselt alla 6000 pöörd minutis linna2 ja US06 režiimis, mitte rohkem kui 8000 pöörd minutis. Teiste sõnadega, tasase juhtme madala vastupidavuse eelised saavad rakenduda. Selles mõttes on tasase juhtmega mootor kohasem keskmise ja madala kiiruse rakendusteks.

Pärast seda, kui pooluse juhtmekeelpõõrme lõpp osa on värvitud, muutub see tahkeks tervikuks. Jäähutusõli on raske tungida sisemusse. Keskkihi juhtme soojust toodab juhtmekeelpõõrmes kergesti soojusasaare tekkimist. 4ET50 mootor kasutab otsajäähutustehnoloogiat, kuna lamejuhtme otsade vahel on suur vahe, siis nozzeliool tungib otse lamejuhtme keelpõõrme otsa ja viib iga juhtme soojust ära. Lamejuhtme ja otsajäähutuse kombinatsioon võib märgatavalt parandada soojustusvõimet ja suurendada võimsustihedust.

Üldine 2. põlvkonna lamejuhtme mootor

Spark ilmus 2014. aastal, põhimootor on 105 kW mootor, mille pöörlemiskiirus on madal - 4500 pööret minutis. Tehnoloogia kombinatsioon on: telgsuunaline lamejuhtme sisestus + kahekordne V-torke struktuur + õli sissepritse jäähutustehnoloogia.

Mootoriga seotud eritööd juhtis GM laboratoorium Wickhamis, Detroiti aglomes, ja massproduksiooniks Baltimores, Marylandis.

Puhast elektrit/pikendatud diapsooniga hübridmootori tööaeg on palju pikem kui täis/plug-in hübridmootori oma, samuti on kõrgemad nöörimomendi ja võimsuse nõuded. Lisadiapsooniga hübrid valib üldiselt võimsuse jahtimise juhtimisstruktuuri, mille põhimootoriks on B-mootor.

Chevrolet Walkeri päästmise süsteemis toimub kogu põlemine B-mootori abil, seega peab B-mootor vastama kiirendus- ja sõidunõuetele. Varajaste toodete jaoks on disainitud B-mootorina haigapüsivmagnet ja keskne määrduv püsivmagnet A-mootor. Määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva määrduva......

Siiski on teise põlvkonna Volt'i auto arhitektuuriga seotud sõidunõuded jaotatud A/B mootorite vahel. Lõpp-B mootori suurus vähenes märkimisväärselt. A mootori madala pöördemomendi nõude tõttu on kavandatud ferriitmootor.

Lisaks kasutatakse puhtalt elektriautodes tavaliselt ühe mootori sõitesüsteemi, seega on sõidumootoril suurem võimsus, et rahuldada auto kiirendus- ja sõiduvajadusi. GM valis puhtalt elektriline Chevrolet Spark mootoriks madalama kiirusega IPM-i ja väikese aeglustusvõrdluse.

Kui standardse ringikujulise juhtme keermise kasutatakse viitetena juhtimisel, on ringikujulise juhtme takistus Voltecis 1,44 korda suurem kui lamejuhtme takistus, samas kui ringikujulise juhtme takistus on Sparkis 1,56 korda suurem kui lamejuhtme takistus. See tähendab, et Sparki lamejuhtme takistus langeb veelgi tugevamini. Peale protokolliparameetriteid ise on selle edusuurenduse kasuks kaasa aidanud lamejuhtme protsessi küpsus.

Sparki mootoris toimub karbakujundus ja -deformatsioon CNC täpsusjuhtimise + vormi kujundamise teel. Kujundusprotsessis kontrollitakse mitte ainult servovoolu, vaid ka reaalajas tagasiside ahelat. Nende tehniliste vahendite kaudu tagatakse mähise täpsus ning mähise rühma pinge kontroll, et tagada iga pöörde mähise kvaliteedi täielik ühtsus.

Üldine 3. põlvkonna lameda juhtme mootor

2017. aastal avaldas GM Chevrolet Blot'i, mille kõrgeim pöördemoment oli 360 Nm, kõrgeim võimsus 150 kW, kõrgeim kiirus 8810 pööret minutis ja mootori kõrgeim vool 400 Arms.

Reduktori kiirussuhet suurendatakse ja mootori kiirus tõuseb peaaegu 2 korda. Kiiruse suurendamisel suureneb lameda juhtme mootori juhtmedel kõrge kiiruse juures nahaefekt, mis viib vahelduvvoolu takistuse suurenemiseni.