Plokščiojo variklio privalumų ir trūkumų, taikymo analizės ir vystymosi tendencijų įvedimas

Šiuo metu Kinijoje daugiau domimasi plokščiais laidais, tačiau jų panaudojimas mažesnis, daugiausiai dėl to, kad naujųjų energijos rinkos vystymasis užtruko trumpą laiką, o pagrindinė rinkos dalis sutelkta mikroautobusų rinkoje. Užsienio išbaigti plokščių laidų variklių produktai naudojami naujajai energijai turinčiuose automobiliais, ypač Japonijoje, Europoje ir JAV įmonėse, Toyota ir GENERAL Motors naudoja plokščius laidus. Atstovaujančios pavyzdys – Chevrolet VOLT (Remy Motor) ir Toyota Prius (Denso), kurios abi naudoja alyva aušinamą sistemą. Be užsienio tiekėjų, tokių kaip Remy, Dso ir Hitachi, pagrindiniai vietiniai tiekėjai, kurie turi stabilų atvežimą, yra Huayu Electric ir Songzheng Motor, taip pat netrukdyti pradės gaminti Founder Motor.

Variklio variklis sudarytas iš statoriaus dalių, rotoriaus komplekto, galinio dangčio ir pagalbinių standartinių dalių, o statoriaus apvija apima šerdį, varinį laidą, izoliacines medžiagas ir pan.

Kaip rodo pavadinimas, plokštelės variklis statoriaus apvijoje naudoja plokščią varinę vielą, pirmiausia apvija daroma panašiai į formą kaip šukos, prasiskverbia į statoriaus griovelį, o po to šukų galas suvirinamas kitoje pusėje.

Plokštelės variklių privalumai

Privalumas 1: esant tai pačiai galiai – mažesnis tūris, mažiau medžiagų, žemesnė kaina, arba esant tokiam pačiam tūriui padidėja skylių užpildymo laipsnis, padidėja galios tankis. Apvali linija virsta plokščia linija. Teoriškai esant pastoviam erdvei, plokščios linijos variklis gali pasiekti 70 % skylių užpildymo laipsnį, įdėta vario kiekis gali būti padidintas 20–30 %, todėl sukuriamas stipresnis magnetinio lauko stipris, kuris tam tikra prasme yra lygiavertis galios padidinimui 20–30 %.

Privalumas 2: geresnis temperatūros našumas. Vidinis tarpas tampa mažesnis, plokščios linijos ir plokščios linijos kontaktinės srities plotas yra didesnis, šilumos sklaida ir šilumos laidumas yra geresnis; apvija ir šerdies griovelių kontaktas yra geresnis, geresnis šilumos laidumas, variklis yra labai jautrus šilumos sklaidai ir temperatūrai, šilumos sklaida yra geresnė, našumas pagerės. Atlikus temperatūros lauko modeliavimą, nustatyta, kad plokštojo vario apvijos variklio apvijos temperatūros kilimo dydis esant vienodam dizainui yra 10 % mažesnis nei apvalaus vario apvijos varikliui.

Privalumas 3: žemesnis elektromagnetinis triukšmas. Plokščios variklio vielos turi didesnę įtampą, didesnį standumą, armatūra turi geresnį standumą ir slopina armatūros triukšmą; galima naudoti santykinai mažesnį griovelio dydį, kuris veiksmingai sumažina griovelio sukiojimo momentą ir dar labiau sumažina variklio elektromagnetinį triukšmą.

Privalumas 4: trumpas galas, sutaupoma vario, padidėja našumas. Tradicinis apvalaus laido variklis dėl technologinių problemų paprastai turi gana ilgą galą, kitaip procese gali būti sugadintas varinis laidas. Plokščiojo laido varikliui, kadangi laidai yra kieti, apdorojant galą galima padaryti šiek tiek mažesnį, nei apvalaus laido varikliui, galinio dydžio sumažinama 20%, taip pat galima sumažinti erdvę, kuri leidžia dar labiau sumažinti sistemos tūrį ir pasiekti miniatiūrizavimą bei lengvumą.

Privalumas 5: plokščiojo laido variklio aukšto našumo taškas nebūtinai yra daug didesnis nei apvalaus laido, tačiau aukšto našumo sritis gali būti dar labiau išplėsta.

Plokščiojo laido variklių trūkumai

Trūkumas 1: Didesnis greitis ir odos surinkimo efektas. Naujai gaminami elektromobiliai reikalauja didesnės galios tankio, anksčiau būdavo 10 000 ar net 12 000, o dabar linkstama prie 16 000 ar net 20 000. Reikia gerų būdų išspręsti tai variklio konstrukcijos procese, tai yra trūkumas.

Trūkumas 2: Aukšti reikalavimai variniams laidams. Apvalaus laido variklių variniai laidai daugiausiai gaminami vidinių gamintojų ir jų kokybė gali būti labai gera. Plokštelinius laidus gaminančių gamintojų nedaug, reikalavimai yra gana aukšti, reikia kartu spręsti medžiagos klausimus.

Trūkumas 3: Plokštelinis laidas turi daug apdorojimo etapų, reikalingas aukštas įrenginių tikslumas, o pirminis investavimas yra didelis, nes jei tikslumas nepakankamas, produkto patikimumas ir vientisumas bus prastesnis. Automobilių įmonės taip pat sunerimusios dėl kokybės patikimumo ir stabilumo.

Trūkumas 4: serijinio dizaino projektavimas yra sudėtingas, varikliui reikia sumažinti kainą, geriausia būtų atlikti serijinę gamybą, tačiau šiuo metu plokštelinių variklių serijinio dizaino lygis ne toks geras kaip apvaliųjų variklių.

Trūkumas 5: pernelyg daug patentų barjerų. Šiuo metu plokštelinių variklių patentai daugiausiai priklauso Europos, Amerikos ir Japonijos įmonėms. Kinijos įmonėms priklauso nedaug patentų. Mes turime patentų išdėstymą, tačiau jis nėra patenkinamas.

Trūkumas 6: plokštelės formavimo reikalavimai yra aukšti, o apdirbimas sudėtingas. Kadangi varinis laidas turi tam tikrą elastingumą, dizaino metu būtina numatyti tam tikrą deformacijos atsargą.

Trūkumas 7: izoliacinis sluoksnis, išdžiūvus, gali susitraukti. Jei tai yra apvalus laidas, susitraukimas bus tolygesnis, o plokštelės laidai linkę būti pažeidžiami, todėl realiame gamybos procese plokštelės laidų išeiga yra daug mažesnė nei apvalių laidų.

Plokštelinio variklio gamybos procesas

Pagrindinis statoriaus, kuris naudojamas kortelių išdavimo varikliui, gamybos procesas, tai laidų formavimas ir kartono formavimas bei kartono įstatymas – šie du procesai atliekami vienu metu. Įvedamas statoriaus įstatymo procesas, po to atliekamas laidų sukiojimas, sukiojimo pabaigoje – suvirinimo procesas. Po suvirinimo statoriaus variklio pagrindinis procesas laikomas baigtu, toliau atliekamas dažymas, o po jo – našumo testavimas ir verifikacija. Tai yra pagrindinis procesas, tarpinėse stadijose yra daug detalių.

Plokščiojo laido variklio gamybos procesas: lizdo kartono gamyba, kortelių išdavimo žiedo izoliacijos apdorojimas, fiksuotojo žiedo suvirinimas, žvaigždės sujungimas

Plokščiojo laido variklio panaudojimo sritis

Ilguoju laikotarpio požiūriu, miniatiūrizavimas, didelis greitis bus pagrindinės naujųjų energijos automobilių variklių vystymosi kryptys, o miniatiūrizavimas privalės reikalauti, kad variklio galios tankis gerokai padidėtų. Iš techninių reikalavimų pusės, „daugiau reikšmingų pasirinkimų ir svarbesnių pasekmių planavime“ pateikė naujųjų energijos automobilio variklių piko galios tankio reikalavimus, kad jie pasiektų 4 kW/kg, o šiuo metu šis rodiklis pasiekia tik 3,2–3,3 kW/kg.

Plokščios apvijos variklis sėkmingai pritaikytas „Chevrolet Volt 2“, „Nissan“ elektriniuose automobiliuose, „Toyota“ ketvirtos kartos „Prius“ užsienio gamintojų automobiliuose, yra neišvengiama naujųjų energijos automobilių variklių vystymosi kryptis, įskaitant „BYD“, „SAIC“, „Beijing“, „Precision New Energy“, gamintojus ir variklių gamybos įmones, kurios jau pradėjo atitinkamą tyrimų darbą.

Prieš 2020 m. plokščių laidų variklių pakeitimo efektas apvaliems varikliams vis dar nebuvo pakankamai akivaizdus. Dėl plokščių laidų variklių mažo dydžio privalumo, pirmenybė bus teikiama jų masiniam taikymui hibridiniuose modeliuose, ypač įkraunamuosiuose modeliuose. Tačiau dėl vidinių politinių ir rinkos veiksnių, įkraunamiems modeliams teko santykinai mažas palaikymas. Grynuosiuose elektrinės energijos modeliuose tik SAIC Roewe ERX 5 buvo įdiegtas plokščių laidų variklis, todėl jis buvo retai naudojamas.

Trečios kartos bendrojo plokščių laidų variklio plėtros procesas mums suteikia įkvėpimo

Bendrasis pirmos kartos plokščių laidų variklis

Chevrolet Voltec, 4ET50 pavara (Chevrolet Voltec 4ET50-2011) yra dviejų variklių architektūros sistema. B variklis yra plokščių laidų kabliukų variklis, turintis galią 110 kW, sukimo momentą 370 Nm, greitį 9500 aps./min. ir griovelių santykį 12 polių ir 72 grioveliai.

Variklis naudoja ašinės įstatymo linijos plauko apvijos technologiją, tai yra vieno plauko apviją. Tokia plauko apvija leidžia labai tvarkingai išdėstyti įvijas lizduose, todėl gerokai padidėja lizdų užpildymo koeficientas, tuo tarpu galima sustiprinti galinį surinkimą. Abi šios patobulinimų pasekmės yra tokios: nuolatinės srovės varža sumažėja 30–40 %.

Nors plauko apvijos variklis gali sumažinti nuolatinės srovės varžą, esant aukštai dažniui, apvijoje gali atsirasti aukšto dažnio sūkurinės srovės, kurios sukelia odos efektą.

GM modeliui Voltec apskaičiavo variklio darbo taškų greičio statistiką ir nustatė, kad miesto2 ir US06 režimuose variklio sukiojimosi dažnis daugiausiai yra žemiau 6000 aps./min., o virš 8000 aps./min. nebūna. Tai reiškia, kad plokštelės linijos mažos varžos privalumas gali būti panaudotas. Iš šios pusės plonas vielos variklis tinka vidutiniam ir žemam greičiui.

Baigus apvijos apvyniojimą, ji nudažoma ir tampa vientura. Aušinimo aliejui sunku prasiskverbti į vidų. Vidurinio sluoksnio laidininko šilumos poveikis gali sukelti šilumos salo efektą viduje. 4ET50 variklis naudoja galinio aliejaus aušinimo technologiją, nes tarp plokščiųjų laidų galų yra didelės spragos, per kurias purškiamas aliejus tiesiogiai prasiskverbia į plokščiųjų laidų apvijos galus ir pašalina kiekvieno laidininko šilumą. Plokščiųjų laidų ir galinio aliejaus aušinimo derinys žymiai padidina šilumos išsisklaidymo gebą ir padidina galios tankį.

Bendrosios 2-osios kartos plokščiųjų laidų variklis

Spark modelis buvo pristatytas 2014 metais, pagrindinis variklis yra 105 kW, sukiojantis iki 4500 sūkio per minutę. Technologijų derinys yra toks: ašinis plokščiųjų laidų įstatymas + dvigubo V sukio struktūra + aliejaus purškimo aušinimo technologija.

Specialusis darbas prie variklio buvo atliktas GM laboratorijoje Vichame, Detroito priemiestyje, o masinei gamybai Baltimorėje, Merilende.

Visiškai elektrinio / išplėsto diapazono hibridinio variklio veikimo laikas yra daug ilgesnis nei viso / kištukinio hibridinio variklio, o ir reikalavimai pagal galios momentą bei galią yra didesni. Papildomam diapazonui hibridinės įrangos dažniausiai parenkama galios šuntavimo variklio struktūra, kurioje B variklis yra pagrindinis varomasis variklis.

Chevrolet Walker variklio sistema visiškai priklauso nuo B variklio, todėl B variklis turi atitikti pagreičio ir variklio reikalavimus. Ankstyniems produktams sukurti buvo sukurti B variklis su pastoviu magnatu ir plaušo apvija bei A variklis su centrinės apvijos pastoviu magnatu. Koncentruotos apvijos pasirinkimas daugeliu atvejų priklauso nuo vietos ribojimų.

Tačiau antros kartos Volt automobilio architektūros variklio reikalavimai yra padalinti tarp A / B variklių. Galinio B variklio dydis buvo gerokai sumažintas. Dėl A variklio mažo sukimo momento reikalavimų sukurtas feritinis variklis.

Be to, gryniems elektriniams automobiliams dažnai naudojama vieno variklio varos sistema, todėl varos variklis linkęs turėti didelę galia, kad atitiktų automobilio pagreitio ir varos poreikius. GM grynam elektriniam Chevrolet Spark modelio varikliui pasirinko žemo dažnio IPM ir mažą lėtinimo santykį.

Jei standartine apvalios apvijos vijos naudojama kaip nuorodos valdymas, apvalios apvijos varža Voltec yra 1,44 karto didesnė nei plokščios apvijos varža, tuo tarpu apvalios apvijos varža Spark yra 1,56 karto didesnė nei plokščios apvijos varža. Tai reiškia, kad Spark plokščios apvijos varža krenta dar staigesniu tempu. Be protokolo parametrų, šis progresas taip pat padėtas dėl plokščios apvijos proceso brandumo.

„Spark“ varikle pluošto kortelės formavimą ir iškraipymą atlieka CNC tikslumo valdymas + formos formavimas. Formuojant procese valdomas ne tik servopavaros judėjimas, bet ir uždaromas realaus laiko grįžtamasis ryšys. Per šiuos techninius metodus užtikrinamas vijų tikslumas, taip pat valdomas vijų grupės įtempimas, kad kiekvienos vijos kokybė būtų visiškai vienoda.

Bendrosios kartos plokščiojo laido variklis

2017 metais GM išleido „Chevrolet Blot“, kurio maksimalus sukimo momentas 360 Nm, maksimali galia 150 kW, maksimali greitis 8810 aps./min. ir variklio maksimali srovė 400 Arms.

Reduktoriaus perdavimo santykis padidėja, variklio greitis padidėja beveik 2 kartus. Kai greitis padidėja, plokščiojo laido variklio laidininko odos efektas padidėja esant aukštam greičiui, dėl ko padidėja kintamosios srovės varža.