Prezantimi i avantazheve dhe disavantazheve të motorit me tela të sheshtë, analiza e aplikimit dhe perspektiva e trendit të zhvillimit

Në kohët e fundit, motorët me tel të sheshtë po tërheqin vëmendjen në Kinë, por aplikimi i tyre është relativisht i vogël, kryesisht për shkak të zhvillimit të ri të tregut të energjisë së re dhe se pjesa më e madhe e tregut është e përqendruar në tregun e automjeteve të vogla personale. Produktet e pjekura të motorëve me tel të sheshtë në vendet e huaja përdoren në automjetet me energji të re, veçanërisht nga kompanitë në Japoni, Evropë dhe Amerikë, ku Toyota dhe GENERAL Motors përdorin motorë me tel të sheshtë. Si shembuj të tillë janë Chevrolet VOLT (motor Remy) dhe Toyota Prius (Denso), të dyja me zgjidhje me ftohje me vaj. Përveç furnitorëve të huaj si Remy, Dso dhe Hitachi, furnitorët vendorë që dërgojnë produkte të qëndrueshme janë kryesisht Huayu Electric dhe Songzheng Motor, si dhe Founder Motor, të cilët së shpejti do të fillojnë prodhimin.

Motori i drejtimit përbëhet kryesisht nga pjesët e statësit, montimi i rotës, kapaku i fundit dhe pjesë të standartizuara ndihmëse, ndërsa bobina e statësit përfshinë bërthamën, përfudhjen e telit të bakrit, materiale izolimi etj.

Siç thotë edhe emri, motori me tel të sheshtë përdor tel bakri të sheshtë në bobinën e statësit, fillimisht bobina formohet në formë si një furçë, futet në kanalin e statësit, dhe më pas skajet e furçës në skajin tjetër bashkohen me valë.

Përparësitë e motorëve me tel të sheshtë

Përparësia 1: Në të njëjtin fuqi, vëllim më i vogël, materiale më pak, kosto më të ulëta, ose në të njëjtin vëllim, shkalla e mbushjes së kanalit rritet, dendësia e fuqisë rritet. Linja e rrumbullakët bëhet linjë e sheshtë. Në teori, nën kushtin e hapësirës konstante, motori i telit të sheshtë mund të arrijë një shkallë mbushjeje prej 70%, sasia e bakrit të mbushur mund të rritet nga 20-30%, prodhon një fushë magnetike më të fortë, që në një farë mënyre është e barabartë me rritjen e fuqisë nga 20-30%.

Përparësia 2: performancë më e mirë në temperaturë. Hapësira e brendshme bëhet më e vogël, sipërfaqja e kontaktit midis linjës së sheshtë dhe linjës së sheshtë është më e madhe, ftohja dhe përçueshmëria termike janë më të mira; kontakti midis mbështjelljes dhe kanalit të bërthamës është më i mirë, përçueshmëri termike më e mirë, dhe motori është shumë i ndjeshëm ndaj ftohjes dhe temperaturës, ftohja më e mirë sjell përmirësim të performancës. Duke përdorur simulimin e fushës së temperaturës, është përfunduar se rritja e temperaturës së mbështjelljes së motorit me tel të sheshtë bakri, me projektim të njëjtë, është 10% më e ulët në krahasim me motorin me tel rrethor bakri.

Përparësia 3: zhurmë elektromagnetike më e ulët. Teli i motorit të sheshtë ka forcë më të madhe, tërhiqje më të madhe, armatura ka tërhiqje më të mirë dhe suprimin e zhurmës së armaturës; mund të përdoret një madhësi më e vogël e kanalit, duke reduktuar në mënyrë efektive momentin e kundërshtimit të kanalit dhe kështu duke ulur më tej zhurmën elektromagnetike të motorit.

Përparësia 4: fund i shkurtër, kursen bakër, përmirëson efikasitetin. Motori tradicional me tel të rrumbullakët, për shkak të problemeve të procesit, zakonisht ka fund relativisht të gjatë, përndryshe është i ndjeshëm ndaj dëmtimit të telit të bakrit gjatë procesit. Për motorin me tel të sheshtë, pasi linjat janë të forta, gjatë përpunimit fundi mund të bëhet pak më i vogël dhe madhësia e fundit është zvogëluar për 20% krahasuar me motorin me tel të rrumbullakët, hapësira mund të zvogëlohet më tej, çka lejon zvogëlimin e volumit të sistemit dhe arritjen e miniaturizimit dhe lehtësisë.

Përparësia 5: pika e lartë e efikasitetit të motorit me tel të sheshtë nuk është domosdoshërisht shumë më e lartë se ajo e motorit me tel të rrumbullakët, por zona e efikasitetit të lartë mund të zgjerohet më tej.

Të metat e motorëve me tel të sheshtë

Pikë e dobët 1: Efekti i mbledhjes së lëkurës në shpejtësi të lartë. Kërkesat e energjisë së reja për densitet të lartë energjie në shpejtësi të lartë, më parë ishin 10,000 ose edhe 12,000, tani janë në drejtim të 16,000 ose edhe 20,000. Ka nevojë për mënyra të mira për ta zgjidhur këtë gjatë fazës së dizajnit të motorrit, e cila është një pikë negative.

Pikë e dobët 2: Kërkesat për tel bakri janë të larta. Prodhuesit vendorë të motorëve me tel të rrumbullakët bëjnë më shumë dhe cilësia mund të jetë shumë e mirë. Ka pak prodhues që mund të bëjnë motor me tel të sheshtë, kërkesat janë relativisht të larta dhe duhet të punojmë së bashku për të zgjidhur problemin e materialit.

Pikë e dobët 3: Tel i sheshtë ka shumë procese përpunimi, kërkesat për saktësinë e pajisjeve janë të larta dhe investimi fillestar është i madh, sepse nëse saktësia nuk është e lartë, besueshmëria dhe përbashkëtësia e produktit do të jenë relativisht të dobëta. Kompanitë e automjeteve janë të shqetësuara edhe për besueshmërinë dhe stabilitetin e cilësisë.

Disavantazhi 4: dizajni i serizimit është i vështirë, motori duhet të zvogëlojë koston, mirë është ta bëjë serizimin, dizajni i serizimit është aktualisht më pak i mirë se motorët me tel të rrumbullakët.

Disavantazhi 5: ka shumë pengesa patentash. Në kohët e fundit, patentat për motorët me tel të sheshtë janë kryesisht në vendet evropiane, amerikane dhe japoneze. Ndërmarrjet kineze kanë pak patente. Ne kemi një vendosje patentash, por nuk është e kënaqshme.

Disavantazhi 6: kërkesat për formimin e telit të sheshtë janë të larta dhe vështirësitë e përpunimit. Për shkak se teli i bakrit ka një elasticitet të caktuar, në projektim duhet të ketë tolerancë për deformim.

Disavantazhi 7: pështjella e izolimit prodhon deformim të zvogëluar pas tharjes. Nëse është tel i rrumbullakët, tkurrja do të jetë më e njëtrajtshme, ndërsa telit të sheshtë i dëmtohet më lehtë, gjë që në praktikë sjell një rendiment më të ulët të telit të sheshtë krahasuar me telin e rrumbullakët.

Procesi i prodhimit të motorit me tel të sheshtë

Procesi kryesor i prodhimit të statorit të motorit për lëshimin e kartave, formimi i telit dhe modelimi i letës dhe futja e letës, këto dy procese kryhen njëkohësisht. Hyjini në procesin e futjes së statorit, më pas përziej telin, përfundoni procesin e bashkimit. Pas përfundimit të bashkimit, procesi bazë i statorit të motorit është i përfunduar, pastaj vjen procesi i përfshirjes së tij dhe më pas testi dhe verifikimi i performancës. Ky është procesi bazë, me shumë detaje në mes.

Procesi i prodhimit të motorit me tel të sheshtë: prodhimi i letës për kanalin e motorit, izolimi i unazës për lëshimin e kartave, trajtimi i skajit të fiksuar, bashkimi i unazës dhe lidhja në formë yje

Situata e aplikimit të motorit me tel të sheshtë

Në të ardhmen e gjatë, miniaturizimi, lëvizja me shpejtësi të lartë do të jetë drejtimi kryesor i zhvillimit të motorëve të makinave me energji të re, dhe miniaturizimi domosdoshëmisht kërkon që dendësia e fuqisë së motorit të rritet në mënyrë të konsiderueshme; nga ana e kërkesave teknike, "zgjedhjet më të ashpra dhe pasojat më të rënda në planifikim" kanë parashikuar që dendësia e fuqisë së motorit të makinave me energji të re të arrinte 4 kW/kg, ndërsa aktualisht ky tregues është rreth 3,2-3,3 kW/kg.

Motorët me bobinë të sheshtë janë përdorur me sukses në Chevrolet Volt 2, në makinat elektrike të Nissanit, në katërgenerimin e katërt të Prius të Toyotës, prodhues të huaj të tillë kanë aplikuar me sukses këtë teknologji, e cila është drejtim i pashmangshëm i zhvillimit të motorëve të automobilave me energji të re; përfshirësve si BYD, SAIC, Pekini, Precision, prodhues të rinj në fushën e energjisë së re dhe të prodhuesve të motorëve iu është kushtuar hulumtime të posaçme.

Para vitit 2020, efekti zëvendësues i motorëve me tel të sheshtë mbi motorët e rrethë është ende jo i mjaftueshëm. Falë përparësisë së madhësisë së vogël të motorëve me tel të sheshtë, ata do të përdoren përparësisht në modele të mëdha të llojeve hibride, veçanërisht për modele të lidhura me prizë. Megjithatë, për shkak të politikave dhe faktorëve të tregut vendor, modelet e lidhura me prizë kanë përbërë një përqindje relativisht të ulët. Në fushën e energjisë elektrike të pastër, vetëm SAIC Roewe ERX 5 është pajisur me motor me tel të sheshtë, i cili është më pak i përdorur.

Procesi i zhvillimit të gjeneratës së tretë të motorëve të përgjithshëm me tel të sheshtë na jep frymëzim

Motor i përgjithshëm i gjeneratës së parë me tel të sheshtë

Chevrolet Voltec, Sistemi i drejtimit 4ET50 (Chevrolet Voltec 4ET50-2011) është një sistem me dy motorë. Motori B është një motor me tel të sheshtë të llojit 'hairpin' me fuqi 110 kW, moment rrotullues 370 NM, shpejtësi 9500rpm dhe raport kanaleve 12 pole 72 kanale.

Motori përdor teknologjinë e mbështjelljes me patull të vijës boshtore, domethënë, mbështjelljen e vetme me patull. Kjo mbështjellje me patull e bën rregullimin në kanal tërësisht të rregullt, duke rritur shumë shkallën e mbushjes së kanalit, ndërsa montimi i skajit mund të përmirësohet, dhe efekti përfundimtar i këtyre dy përmirësimeve është të zvogëlojë rezistencën e vazhdueshme me 30~40%.

Edhe pse motori me patull mund të zvogëlojë rezistencën e vazhdueshme, është i lehtë të ndiejë fushën elektrike të rrymës së turbullt me frekuencë të lartë në mbështjellje kur frekuenca është e lartë, duke prodhuar efektin e lëkurës.

GM përdori modelin Voltec për të llogaritur statistikat e shpejtësisë së pikës së punës së motorit dhe përcaktoi se shpejtësia e motorit është në thelb nën 6000rpm nën urban2 dhe US06, jo më shumë se 8000rpm. Domethënë, avantazhi i rezistencës së ulët i vijës së sheshtë mund të shfrytëzohet plotësisht. Nga ky pikëpamje, motori me tel të sheshtë është më i përshtatshëm për aplikime me shpejtësi të mesme dhe të ulët.

Pas përfundimit të mbështjelljes së vijës së rrumbullakët, ajo ngjyroset dhe bëhet një tërësi e ngurtë. Është e vështirë për vajin e ftohjes të depërtojë në pjesën e brendshme. Me nxehtësinë e përcjellësit të shtresës së mesme, formohet lehtësisht një 'isull nxehtësie' brenda mbështjellësit. Motori 4ET50 adopton teknologjinë e ftohjes me vaj në skaj, sepse ekziston një hapësirë e madhe midis përcjellësve të skajeve të telit të sheshtë, vaji i nxjerrë nga plluga depërton direkt në skajin e mbështjellësit të telit të sheshtë dhe e merr nxehtësinë nga secili përcjellës. Kombinimi i telit të sheshtë me ftohjen me vaj në skaj mund të përmirësojë në mënyrë të madhe aftësinë e ftohjes dhe të rrisë densitetin e energjisë.

Motor i telit të sheshtë i gjeneratës së 2-të

Spark u lëshua në vitin 2014, ku motori kryesor është një motor 105 kW me shpejtësi të ulët prej 4,500 rpm. Kombinimi teknologjik përfshin: tel të sheshtë me futje aksiale + strukturë çift-V me moment rrotullues + teknologji ftohjeje me vaj.

Puna speciale mbi motorin u kry nga laboratori i GM-së në Wickham, një qytet në Detroit, dhe për prodhimin masiv në Baltimore, Maryland.

Koha e funksionimit të motorit tërësisht elektrik/hibrid me gamë të zgjatur është shumë më e gjatë se ajo e motorit tërësisht hibrid/plug-in hibrid, ndërsa kërkesat për momentin dhe fuqinë janë edhe më të larta. Hibridi me gamë shtesë zakonisht përdor strukturën e drejtimit me shunt fuqie, ku motori B është motori kryesor i drejtimit.

Sistemi i drejtimit i Chevrolet Walker është i gjithë i pajisur me motor B, kështu që motori B duhet të plotësojë kërkesat për nxitim dhe drejtim. Për produktet e hershme janë projektuar një motor B me magnet të përhershëm tipi hairpin dhe një motor A me magnet të përhershëm me bobinë të qendrore. Zgjedhja e bobinës së përqendruar bëhet kryesisht për shkak të kufizimeve të hapësirës.

Megjithatë, kërkesat për drejtim të arkitekturës së automjetit të gjeneratës së dytë Volt janë ndarë për motorët A / B. Madhësia e motorit në fund të B është zvogëluar ndjeshëm. Në shkak të kërkesave të ulëta për çarçafin e motorit A, është projektuar një motor ferriku.

Për më tepër, automjetet e përsosura elektrike zakonisht përdoren me një sistem të vetëm të motorrave të drejtimit, kështu që motori i drejtimit ka tendencë të ketë një kapacitet të madh për të plotësuar nevojat e nxitimit dhe të drejtimit të automjetit. Motori i vetëm elektrik Chevrolet Spark i GM-së zgjodhi një IPM me shpejtësi të ulët dhe një raport të vogël të ngadalsimit.

Nëse përdoret si referencë për kontroll vijën e zakonshme rrethore, rezistenca e vijës rrethore është 1,44 herë ajo e rezistencës së vijës së sheshtë në Voltec, ndërsa rezistenca e vijës rrethore është 1,56 herë ajo e rezistencës së vijës së sheshtë në Spark. Kjo do të thotë se rezistenca e vijës së sheshtë të Spark bie më shpejt. Përveç parametrave të protokollit vetë, kjo progresion edhe përfiton nga pjekuria e procesit të vijës së sheshtë.

Në motorin Spark, formimi dhe deformimi i kartës së fijeve bëhet me kontroll të saktësisë së CNC + formim me matricë. Në procesin e formimit, kontrollohet jo vetëm lëvizja e servos, por edhe unaza e përsëritjes reale mbyllet në mënyrë të vazhdueshme. Përmes këtyre mjeteve teknike, sigurohet jo vetëm saktësia e formimit të mbështjelljes, por edhe kontrolli i tensionit të grupit të mbështjelljes, në mënyrë që cilësia e secilës bobinë të jetë plotësisht e njëjtë.

Motor i rrafshët i gjeneratës së tretë

Më 2017, GM lëshoi Chevrolet Blot-in, me moment maksimal prej 360 Nm, fuqi maksimale prej 150 kW, shpejtësi maksimale prej 8810 rpm dhe rrymë maksimale të motorit prej 400 Arms.

Raporti i shpejtësisë së reduktorit rritet, dhe shpejtësia e motorit rritet me afërsisht 2 herë. Kur shpejtësia rritet, efekti i mbledhjes së lëkurës së përcjellësit të motorit me linjë të sheshtë rritet në shpejtësi të lartë, duke çuar në rritjen e rezistencës alternative.