Plakano stieņa motora priekšrocību un trūkumu ievads, pielietojuma analīze un attīstības tendences izredzes

Pašlaik Ķīnā lielāka uzmanība tiek pievērsta plakano stiepļu motoriem, taču to pielietojums ir ierobežots, galvenokārt tāpēc, ka jaunās enerģijas tirgum ir īsa attīstības vēsture, un lielāko tirgus daļu aizņem mikroautobusu tirgus. Ārvalstu nobrieduši plakano stiepļu motoru produkti tiek izmantoti jaunās enerģijas transportlīdzekļos, īpaši Japānā, Eiropas un Amerikas uzņēmumos, Toyota un GENERAL Motors izmanto plakano stiepļu motorus. Raksturīgi piemēri ir Chevrolet VOLT (Remy Motor) un Toyota Prius (Denso), kuros abos tiek izmantotas eļļas dzesēšanas sistēmas. Papildus ārvalstu piegādātājiem, piemēram, Remy, Dso un Hitachi, stabilu piegāžu veic vietējie piegādātāji - Huayu Electric un Songzheng Motor, kā arī Founder Motor, kuru drīz sāks ražot.

Vada motors galvenokārt sastāv no statora komponentēm, rotora komplekta, galvas vāka un palīgstandarta detaļām, bet statora tinumā ietilpst dzelzs serde, vara stieples tinums, izolācijas materiāli utt.

Kā nosaukums liecina, plakanās vijas motors statora tinumā izmanto plakanu vara stiepli, vispirms tinumu izveido kārtainas formas, ievieto statora grodā un pēc tam otrā galā savelk kārtaines galus.

Plakanās vijas motora priekšrocības

Priekšrocība 1: vienāda jauda, mazāks tilpums, mazāk materiālu, zemākas izmaksas, vai arī vienādā tilpumā palielināta groda pildījuma pakāpe, palielināta jaudas blīvums. Noapaļota stieple kļūst par plakanu stiepli. Teorētiski, pie nosacījuma, ka telpa nemainās, plakanās stieples motors var sasniegt 70% groda pildījuma pakāpi, ievietotā vara daudzumu var palielināt par 20-30%, radot stiprāku magnētiskā lauka intensitāti, kas līdzīgi kā palielināt jaudu par 20-30%.

Priekšrocība 2: labāka temperatūras veiktspēja. Iekšējais sprauga kļūst mazāka, plakanās līnijas un plakanās līnijas saskares laukums ir liels, siltuma izkliede un siltuma vadīšana ir labāka; tinuma un serdes kanāla kontakts ir labāks, labāka siltuma vadīšana, un motors ir ļoti jutīgs pret siltuma izkliedi un temperatūru, labāka siltuma izkliede uzlabos veiktspēju. Veicot temperatūras lauka simulāciju, tika secināts, ka plakanās varas stieples motora tinuma temperatūras paaugstināšanās vienādā dizainā ir par 10% zemāka nekā apaļās varas stieples motora.

Priekšrocība 3: zvans elektromagnētiskais troksnis. Plakanajam motorstieples stieplim ir liels spriegums, liela stingrība, armatūrai ir labāka stingrība un tiek nomākts armatūras troksnis; var izmantot salīdzinoši mazāku kanāla izmēru, efektīvi samazināt kanāla momentu un vēl vairāk samazināt motora elektromagnētisko troksni.

Priekšrocība 4: īss gals, ietaupa varu, uzlabo efektivitāti. Tradicionālais apaļās stieples motors, procesa problēmu dēļ, tā gals parasti ir salīdzinoši garš, pretējā gadījumā stieples apstrādes procesā var tikt bojāta vara stieple. Plakanās stieples motoram, tā kā līnijas ir cietas, apstrādes laikā gala daļu var izgatavot nedaudz mazāku, un, salīdzinot ar apaļās stieples motoru, gala izmērs tiek samazināts par 20%, un telpa var tikt vēl vairāk samazināta, kas ļauj vēl vairāk samazināt sistēmas tilpumu un sasniegt miniaturizāciju un atviegloto konstrukciju.

Priekšrocība 5: plakanās stieples motora augstās efektivitātes punkts nav noteikti daudz augstāks nekā apaļās stieples, taču augstās efektivitātes zona var tikt paplašināta vēl vairāk.

Plakanās stieples motoru trūkumi

Nepilnība 1: Augstas ātruma ādas ievākšanas efekts. Lai izpildītu augstas jaudas blīvuma prasības augstā ātrumā, jaunās enerģijas transportlīdzekļiem agrāk izmantoja 10 000 vai pat 12 000, tagad virzība ir uz 16 000 vai pat 20 000. Motors konstruēšanas procesā ir nepieciešams atrast kādu labu veidu, kā to atrisināt, kas ir slikta vieta.

Nepilnība 2: Augstas kvalitātes vara stieples prasības, apaļās stieples motora vara stieplēm vietējie ražotāji dara vairāk, un kvalitāte var būt ļoti laba. Ir ne tik daudz ražotāju, kas var izgatavot plakanas stieples motoru, prasības ir salīdzinoši augstas, un mums kopā jāstrādā, lai atrisinātu materiālu problēmas.

Nepilnība 3: Plakanai stieplei ir daudz apstrādes procesu, iekārtu precizitātes prasības ir augstas un sākotnējie ieguldījumi ir lieli, jo, ja precizitāte nav augsta, produktu uzticamība un viendabīgums būs salīdzinoši zems. Arī automobiļu uzņēmumi raizējas par kvalitātes uzticamību un stabilitāti.

Nepilnīgums 4: serializācijas dizains ir sarežģīts, motors vēlas samazināt izmaksas, labi ir izdarīt serializāciju, šobrīd plakanā vada motors serializācijas dizainā nav tik labs kā apaļā vada motors.

Nepilnīgums 5: pārāk daudz patentu barjeru. Pašlaik plakanā vada motora patentus galvenokārt kontrolē Eiropas, Amerikas un Japānas uzņēmumi. Ķīnas uzņēmumiem pieder maz patentu. Mums ir patentu izvietojums, taču tas nav apmierinošs.

Nepilnīgums 6: plakanā vada veidošanas prasības ir augstas un apstrādes sarežģītība. Tā kā vara stieplēm ir zināma elastība, dizainā jāparedz deformācijas pieļaujamā novirze.

Nepilnīgums 7: izolācijas pārklājums pēc žāvēšanas izraisīs saraušanos. Ja ir apaļš vads, saraušanās būs vienmērīgāka, bet plakanais vads viegli bojājas, tādējādi faktiski apstrādājot, plakanā vada iznākums ir daudz zemāks nekā apaļā vada.

Plakanā vada motora ražošanas process

Kartera statora galvenais ražošanas process, vijumu veidošana un papīra veidošana un papīra ievietošana, šīs divas operācijas notiek vienlaikus. Tiek veikta statora ievietošana, pēc tam vijums tiek sagriezts, pēc sagriešanas notiek metināšanas process. Pēc metināšanas pabeigšanas ir pabeigts motora statora pamatprocesa ražošanas process, tam seko pārklājums un pēc tam veiktspējas tests un verifikācija. Šis ir pamatprocess, vidū ir daudz detaļu.

Plakans vads motora ražošanas process: slot papīra ražošanas karte izsniegšanas gredzena izolācijas apstrāde fiksētā gredzena metināšana zvaigžņu savienojums

Plakanā vada motora pielietojuma situācija

Ilgtspējīgā perspektīvā mikrominiaturizācija un augsta ātruma būs galvenās jaunās enerģijas transportlīdzekļu motoru attīstības tendences, un mikrominiaturizācija noteikti prasīs ievērojami palielināt motoru jaudas blīvumu. No tehniskajām prasībām skatu punkta, "daudz stingrākas izvēles un smagākas sekas plānošanā" tiek izvirzītas prasības, lai jaunās enerģijas transportlīdzekļu piedziņas motoru pikas jaudas blīvums sasniegtu 4 kW/kg, taču šobrīd šis rādītājs ir tikai 3,2–3,3 kW/kg.

Plakanās vijas tinuma motori Chevrolet Volt 2, Nissan elektriskajos transportlīdzekļos, Toyotas ceturtās paaudzes Prius jau ir veiksmīgi piemēroti ārzemju ražotājiem, tā ir neizbēgama jaunās enerģijas automobiļu motoru attīstības tendence. Tostarp BYD, SAIC, Pekina, precīzās jaunās enerģijas ražotāji un motoru ražošanas uzņēmumi jau ir uzsākuši attiecīgos pētījumus.

Pirms 2020. gada līdzstrāvas motoru aizvietošanas efekts uz apļveida motoriem joprojām nebija pietiekami acīmredzams. Pateicoties plakanās vijas motoru mazajiem izmēriem, plakanās vijas motorus lielā mērā izmantos hibrīda modeļos, īpaši piestātnes modeļos. Tomēr, ņemot vērā iekšzemes politiskos un tirgus faktorus, piestātnes modeļi veidoja salīdzinoši zemu īpatsvaru. Tīri elektriskajā jomā tikai SAIC Roewe ERX 5 ir aprīkots ar plakanās vijas motoru, kas tiek izmantots retāk.

Trešās paaudzes vispārējo plakanās vijas motoru attīstības process mums dod iedrošinājumu

Vispārējā pirmās paaudzes plakanās vijas motors

Chevrolet Voltec, 4ET50 piedziņas sistēma (Chevrolet Voltec 4ET50-2011) ir divu motoru arhitektūras sistēma. Motora B motors ir plakanās vijas zāģa motors ar jaudu 110 kW, momentu 370 Nm, ātrumu 9500 apgr./min un kanālu attiecību 12 poli 72 sloti.

Motors izmanto aksiālās spraudnes līnijas matu ritināšanas tehnoloģiju, tas ir, viena matu ritināšanu. Šī matu ritināšana padara iekārtu kārtībā ļoti glītu, ievērojami palielinot kārtas pildījuma pakāpi, savukārt galveno sastāvdaļu var pastiprināt, un abu šo uzlabojumu galējais efekts ir līdz 30–40 % samazināt līdzstrāvas pretestību.

Lai gan matu motora var samazināt līdzstrāvas pretestību, ir viegli just augstfrekvences vērpetes elektrisko lauku uz tinuma, kad frekvence ir augsta, izraisot ādas efektu.

GM izmantoja Voltec modeli, lai aprēķinātu motora darba punkta ātruma statistiku, un noteica, ka motora ātrums pilsētā2 un US06 apstākļos būtiski ir zem 6000 apgr./min., ne vairāk par 8000 apgr./min. Tas ir, var izmantot plakanas līnijas zemas pretestības priekšrocības. No šī viedokļa plakanā vada motors ir piemērotāks vidēja un zema ātruma pielietojumiem.

Pēc apļveida vijuma beigām to krāso, un tas kļūst par cietu veselumu. Dzesošajam eļļai ir grūti iekļūt iekšpusē. Ar vidējā slāņa vadītāja siltumu, vijumā viegli veidojas siltuma sala. 4ET50 motors izmanto galiņa eļļas injicēšanas dzesēšanas tehnoloģiju, jo starp plakanās stieples gala vadiem ir liels spraugums, eļļas sūknis tieši nonāk līdz plakanās stieples vijuma galam un aizvāc katru vadītāju siltumu. Plakanās stieples un gala eļļas dzesēšanas kombinācija ievērojami uzlabo siltuma izkliedes spēju un palielina jaudas blīvumu.

Vispārējs 2. paaudzes plakanās stieples motors

Spark tika izlaists 2014. gadā, galvenais dzinējs ir 105 kW motors ar zemu apgriezienu skaitu – 4500 apgriezieni minūtē. Tehnoloģiju kombinācija ir šāda: aksiāli iestiprināta plakana stieple + dubultā V momenta struktūra + eļļas injicēšanas dzesēšanas tehnoloģija.

Speciālo darbu pie motora veica GM laboratorija Vickingā, Detroitas priekšpilsētā, un masveida ražošanai Baltimorā, Merilendas štatā.

Tīra elektriskā/pagarinātā darbības rādiusa hibrīda motora darbības laiks ir daudz garāks nekā pilna/plug-in hibrīda motora darbības laiks, un arī griezes momenta un jaudas prasības ir augstākas. Papildu darbības rādiusa hibrīdam parasti izvēlas jaudas aizsargvadu piedziņas struktūru, kur B motors ir galvenais piedziņas motors.

Chevrolet Walker piedziņas sistēma ir pilnībā piedziņas jauda, ko nodrošina B motors, tāpēc B motoram jāatbilst paātrināšanas un piedziņas prasībām. Agrīniem produktiem ir izstrādāts B motora veida pastāvīgā magnēta ar matiņu tinumu un centrālā tinuma pastāvīgā magnēta A motors. Koncentrētā tinuma izvēle galvenokārt ir saistīta ar vietējām ierobežojumiem.

Tomēr otra paaudzes Volt transportlīdzekļa arhitektūras piedziņas prasības tiek sadalītas starp A / B motoriem. Beigu-B motora izmērs tika ievērojami samazināts. Sakarā ar zemajām momenta prasībām A motoram, tika izstrādāts ferīta motors.

Turklāt tīri elektriskajiem transportlīdzekļiem parasti tiek izmantota viena motora piedziņas sistēma, tāpēc piedziņas motors tendē uz lielāku jaudu, lai apmierinātu transportlīdzekļa paātrināšanās un braukšanas vajadzības. GM tīri elektriskajam Chevrolet Spark motoram izvēlējās zema ātruma IPM un nelielu palēninājuma attiecību.

Ja kā standarta kontroles parametru izmanto apļveida stieples tinumu, apļveida stieples pretestība Voltec ir 1,44 reizes lielāka nekā plakanās stieples pretestība, savukārt apļveida stieples pretestība Spark ir 1,56 reizes lielāka nekā plakanās stieples pretestība. Tas nozīmē, ka Spark plakanās stieples pretestība samazinās straujāk. Papildus protokola parametriem šis progress ir saistīts arī ar plakanās stieples tehnoloģijas nobriešanu.

Ar dzirksteļu motorā notiek matu kārtas veidošanās un izkropļojumi, ko izdara CNC precīzās kontroles + veidņu veidošanas procesā. Veidošanas procesā tiek kontrolēts ne tikai servopārveidotāja brauciens, bet arī tiek aizvērts reāllaika atgriezeniskās saites loks. Izmantojot šīs tehniskās metodes, tiek nodrošināta precīza apgriešanās veidošanās un kontrolēta apgriešanās grupas spriegums, lai katra tinuma kvalitāte būtu pilnīgi vienāda.

Vispārējā 3. paaudzes plakano vadu motors

2017. gadā GM izlaida Chevrolet Blot, kura maksimālais griezes moments ir 360 Nm, maksimālā jauda 150 kW, maksimālais ātrums 8810 apgr./min un motora strāvas maksimums 400 Arms.

Reduktoru ātruma attiecība palielinās, un motora ātrums palielinās gandrīz divas reizes. Palielinoties ātrumam, plakanā vada motora vadītāja ādas ievākšanas efekts pieaug augstā ātrumā, kas noved pie maiņstrāvas pretestības palielināšanās.