Ašinio srauto variklio masės sumažinimas su patobulintu aušinimu.
Straipsnio tikslas – palyginti ašinio srauto variklių struktūras su įprastomis radialinio srauto (RF) struktūromis PM sinchroniniams varikliams. Palyginimo procedūra pagrįsta paprastais šiluminiais sumetimais. Parenkamos dvi variklių tipologijos ir palyginamos pagal tiekiamą elektromagnetinį sukimo momentą. Palyginimas sukurtas skirtingiems variklio matmenims, o polių skaičiaus įtaka įtraukta į įrodymus. Straipsnyje pateikiama visa palyginimo procedūra ir susijusi rezultatų analizė. Gauti rezultatai rodo, kad kai ašinis ilgis labai trumpas ir polių skaičius didelis, ašiniai srauto varikliai gali būti patraukli alternatyva įprastiems radialinio srauto sprendimams.
Pateikiami ašinio srauto variklių metodai ir aparatūra. Įrenginys susideda iš statoriaus su ritėmis magnetiniam laukui sukurti, magnetinio lauko sukamo rotoriaus ir išėjimo veleno, sujungto su rotoriumi. Rotoriuje yra magnetinis ir nemagnetinis komponentas. Nemagnetinio komponento tankis yra mažesnis nei magnetinio komponento. Viename arba abiejuose rotoriaus komponentuose yra angos ventiliacijai ir svorio mažinimui. Pageidautina, kad nuolatiniai magnetai būtų montuojami ant rotoriaus magnetinio komponento, nukreipto į statorių, o už nuolatinių magnetų esančios rotoriaus dalys būtų tuščiavidurės, kad būtų plonesnės nei rotoriaus dalys tarp nuolatinių magnetų. Tai sumažina rotoriaus svorį, nedarant reikšmingos įtakos magnetinio ašinio srauto variklių tankiui rotoriuje arba variklio sukimo momentui.
Ašinio srauto elektros variklis, sudarytas iš rotoriaus ir pirmojo bei antrojo statoriaus. Pirmasis ir antrasis statoriai turi pirmąjį ir antrąjį oro tarpą, esantį tarp pirmojo ir antrojo statoriaus ir rotoriaus, atitinkamai, o antrasis oro tarpas yra didesnis nei pirmasis tarpas. Viename įgyvendinimo variante pirmojo statoriaus ir antrojo statoriaus ritės yra lygiagrečios. Variklis taip pat turi jungiklius, kurie pakaitomis įjungia pirmojo ir antrojo statoriaus rites pagal reikalingą sukimo momentą ir reikiamą variklio greitį. Antrame įgyvendinimo variante pirmojo statoriaus ritės ir antrojo statoriaus ritės yra nuosekliai sujungtos, o variklis dar turi jungiklius, kurie selektyviai apeina antrojo statoriaus rites, kad sumažintų variklio galinį EMF ir padidintų maksimalų variklio greitis esant tam tikrai įėjimo įtampai.
Pristatome specialius optimalių srovės bangų formų projektus, skirtus disko tipo ašinių srauto variklių ratų varikliams. Keturių fazių ratų variklis buvo suprojektuotas ir sumontuotas tiesiai į elektrinių transporto priemonių ratą be mechaninių diferencialų ir reduktorių. Atlikome į sukimo momentą orientuotą optimizavimą, kad gautume optimalią srovės bangos formą, atsižvelgiant į įvairius nepriklausomos apvijos struktūros apribojimus. Mes nustatėme, kad geriausia optimali bangos forma su maksimaliu sukimo momentu ir ribotais ominiais nuostoliais yra proporcinga oro tarpo tarp statoriaus ir rotoriaus magnetinio srauto svyravimams ir yra tokios pat formos, kaip ir atgalinė elektrovaros jėga (EMF). Šią išvadą patvirtina tiek teorinė, tiek skaitinė analizė. Kaip ir tikėtasi, dabartinė atgalinio EMF valdymo bangos forma, išgauta eksperimentais, užtikrina geriausią maksimalų sukimo momentą ir variklio efektyvumą.
Kadangi ašiniai srauto indukciniai varikliai (AFIM) turi daug pranašumų, palyginti su radialinio srauto (įprastiniais), jie vis dažniau naudojami pramonėje. Taigi, jų veiklos prognozė yra svarbi problema. Kita vertus, parametrų įvertinimas yra neatsiejama našumo prognozavimo dalis. Šiame darbe pristatomas naujas metodas, pagrįstas statoriaus apvijų iškrovos srove. Siūlomu metodu lyginamos teorinės ir praktinės iškrovos srovės, skaičiuojant koeficientus, laiko konstantas ir parametrus. Tada apskaičiuoti parametrai naudojami AFIM dq modelyje. Galiausiai siūlomam metodui patikrinti naudojama 3-D baigtinių elementų analizė ir eksperimentiniai testai.
Du linijinio paleidimo ašinio srauto nuolatinio magneto variklio projektavimo ir analizės atvejai: su vientisu rotoriumi ir su sudėtiniu rotoriumi. Siekiant sukurti naują variklio struktūrą, prie jo rotorių vidinio ir išorinio spindulio pridedami du koncentriniai viename lygyje išdėstyti iškilūs žiedai, kad būtų galima automatiškai paleisti. Kompozitinis rotorius buvo padengtas plonu (0.05 mm) vario sluoksniu. Išskirtos pagrindinės kietojo rotoriaus žiedo lygtys. Dėl variklio simetrijos trūkumo reikėjo atlikti 3D laiko žingsniavimo baigtinių elementų analizę, atliktą naudojant Vector Field Opera 14.0, kuri įvertino projektinius parametrus ir numatė trumpalaikį variklio veikimą. FEA rezultatai rodo, kad sudėtinis rotorius žymiai pagerina paleidimo momentą ir sinchronizavimo galimybes, palyginti su kietu rotoriumi.
Magnetinio lauko paskirstymas trifaziam, disko tipo nuolatinio magneto bešepetėliu nuolatinės srovės varikliui su bendraašiu srautu statoriuje. Skaičiavimai atliekami naudojant 3-D baigtinių elementų metodą (FEM). Elektromagnetinis sukimo momentas nustatomas pagal Maksvelo įtempių tenzorių. Palyginimui analizuojami įvairūs nuolatinių magnetų matmenys, polių batai ir oro tarpas. Parodyta, kad pulsacijos slopinimo sukimo momentą galima veiksmingai sumažinti naudojant atitinkamą nuolatinio magneto plotį ir oro tarpo ilgį. Modeliavimo rezultatai gerai sutampa su eksperimentiniais duomenimis, gautais iš variklio prototipo.
Ašinio srauto histerezės variklis (AFHM) yra savaime įsijungiantis sinchroninis variklis, kuris naudoja magnetinių medžiagų histerezės charakteristikas. Yra žinoma, kad histerezės variklio magnetines charakteristikas gali lengvai paveikti oro tarpo ir konstrukcijos matmenų kitimas. Oro tarpo ilgis vaidina svarbų vaidmenį paskirstant srautą histerezės žiede ir įtakoja išėjimo sukimo momentą, gnybtų srovę, efektyvumą ir netgi optimalią kitų AFHM konstrukcinių parametrų vertę. Atsižvelgiant į šį klausimą, šiame tyrime tiriamas oro tarpo kitimo poveikis ašinio srauto histerezės variklio veikimo charakteristikoms ir oro tarpo ilgio įtaka histerezės žiedo storiui ir statoriaus apvijų posūkiams. Išnagrinėta oro tarpo ilgio įtaka elektros grandinės modeliui. Galiausiai, naudojant 3D baigtinių elementų modelį, AFHM modeliavimas, siekiant išgauti variklio ir oro tarpo kitimo jautrumo analizės išvesties reikšmes. Priimama nuožulnios elipsės formos histerezės kilpa. Šis tyrimas gali padėti dizaineriams projektuojant tokius variklius.
Nebrangus dvigubo rotoriaus ašinis srauto variklis (DRAFM) su nebrangia minkšta magnetinio kompozito (SMC) šerdimi ir ferito nuolatiniais magnetais (PM). Pateikiama DRAFM topologija ir veikimo principas bei projektavimo svarstymai, kaip geriausiai panaudoti magnetines medžiagas. 905 W 4800 aps./min. DRAFM skirtas pakeisti brangų NdFeB nuolatinio magneto sinchroninį variklį (PMSM) šaldytuvo kompresoriuje. Taikant baigtinių elementų metodą, apskaičiuojami pagal lauką orientuoto valdymo schemą veikiančio DRAFM elektromagnetiniai parametrai ir našumas. Analizė parodė, kad SMC ir ferito PM medžiagos gali būti geros kandidatės į pigius elektros variklius.
Šiame darbe pristatomi Axial Flux Interior PM (AFIPM) sinchroniniai varikliai, kaip kandidatai į mažų miesto elektrinių automobilių pavaras. Variklio parametrų įtaka variklio sukimo momento charakteristikoms tiriama analizuojant statoriaus srovės trajektorijas (id-iq) plokštumoje. AFIPM variklio parametrai sukurti pagal šią analizę, kad variklio galia atitiktų sukimo momento reikalavimus, atsižvelgiant į keitiklio srovę ir nuolatinės srovės įtampos ribas. Be to, įtampa ribojama optimali sukimo momento vienam amperiui trajektorija nubrėžta (id-iq) lėktuvas. Parodyta, kad tinkamas variklio parametrų pasirinkimas yra kompromisas tarp parametrų, siekiant gauti idealią veikimo charakteristiką optimaliam valdymui plačiame sūkių diapazone, ir parametrų, užtikrinančių didelį darbinį sukimo momentą esant mažam greičiui. Galiausiai pateikiami kai kurie projektavimo svarstymai ir modeliavimo rezultatai 180V (DC magistralės įtampa), 10kW AFIPM sinchroninio variklio pavara elektromobiliams.
Elektrinės transporto priemonės (EV) trauka. Maitinimo blokas yra nuolatinio magneto sinchroninis variklis (PMSM), valdomas trapecijos valdymo strategijos. Elektrinės transporto priemonės, variklio, pagrįsto baigtinių elementų identifikavimu, ir pavaros modeliai yra įgyvendinti pagal Matlab/Simulink 7.1. Valdymas užtikrinamas keturiomis uždaromis kilpomis, viena skirta greičiui ir trys srovių reguliavimui. Modeliavimo rezultatai parodo elektrinių traukos sistemų trapecijos valdymo efektyvumą.
Aprašytas ašinio srauto indukcinis variklis, kuriame yra ir laminatų, ir minkštų magnetinių kompozitinių medžiagų. Sujungus šias dvi medžiagas, ašinio srauto indukcinis variklis įgauna ribotą tūrinę erdvę, įskaitant ribotą aukštį, ir sklandų sukimo momentą, įskaitant ribotą pulsaciją. Ašinio srauto indukciniame variklyje taip pat yra iškreiptų rotorių strypai. Šios iškreiptos juostos išlygina indukcinio variklio sukimo momento pulsacijas, pagerindamos efektyvų variklio darbą.
„Svorio ir galios kompromiso“, taikomo didelio našumo, ribotos galios transporto priemonėms, sukūrimas. Tada teorija pritaikoma elektromobilių korpusui, siekiant pateisinti variklio dizaino „rate“ siekimą. Išskirtiniai ašinio srauto geometrijos pranašumai aptariami atsižvelgiant į konkrečius transporto priemonių elektros variklių reikalavimus. Pateikiamas pagrindinis variklio, sumontuoto 26 colių ratuose, skirto 260 kg sveriančią transporto priemonę, projektavimo procesas, konstrukcija ir bandymų rezultatai. Esant 1 kW išėjimo galiai, pasiekiamas transporto priemonės greitis yra 72 km/h, o tai atitinka 578 aps./min. variklio/rato greitį ir 16.5 Nm sukimo momentą, o variklio efektyvumas yra 94%.
Mes pritaikėme daugiafunkcinį optimalų dizainą nuolatinės srovės ratų varikliui be šepetėlių. Gautas ašinio srauto nuolatinio magneto variklis turi aukštą sukimo momento ir svorio santykį bei variklio efektyvumą ir yra tinkamas naudoti tiesiogiai varomiems ratams. Kadangi diskinio tipo rato variklis yra įmontuotas į rato stebulę, nereikia jokių transmisijos pavarų ar mechaninių diferencialų, todėl bendras efektyvumas padidėja ir svoris sumažėja. Specialus variklis buvo modeliuojamas magnetinėse grandinėse ir suprojektuotas taip, kad atitiktų optimizavimo schemos specifikacijas, atsižvelgiant į tokius apribojimus kaip ribota erdvė, srovės tankis, srauto prisotinimas ir pavaros įtampa. Šiame darbe iliustruojamos dvi skirtingos trijų ir keturių fazių variklių konfigūracijos. Tada atliekama baigtinių elementų analizė, siekiant gauti variklio elektromagnetines, šilumines ir modalines charakteristikas, kad būtų galima modifikuoti ir patikrinti preliminarų projektą. Tiriamos prototipų užpakalinės elektromotorinės jėgos, siekiant nustatyti srovės valdymo bangų formų valdymo strategijas.
Dėl originalių savybių, tokių kaip kompaktiškumas ir lengvumas, be plyšių ašinio srauto nuolatinio magneto mašinos (AFPM) yra tinkamos naudoti didelės galios variklių pavarose, skirtose tiesioginei laivų sraigtų pavarai. Šiame darbe aptariamos AFPM charakteristikos, skirtos naudoti jūrų varyme, o mašinos našumas, pvz., efektyvumas, svoris ir sukimo momento tankis, yra įvertintos palyginimui su įprastų sinchroninių mašinų charakteristikomis. Pasiūlytas naujai sukurtas modulinis mašinos statoriaus apvijos išdėstymas ir pagaliau parodyti eksperimentiniai rezultatai, paimti iš mažo dydžio mašinos prototipo.
Elektrinių transporto priemonių (EV) varikliuose naudojant mažo greičio variklį, sujungtą tiesiai su rato ašimi, galima sumažinti transporto priemonės svorį ir pagerinti važiavimo efektyvumą. Ašinio srauto PM varikliai be plyšių yra ypač tinkami tokiai paskirčiai, nes gali būti suprojektuoti taip, kad būtų užtikrintas didelis sukimo momento ir svorio santykis bei efektyvumas. Šiame straipsnyje aptariamas 16 polių ašinio srauto PM variklio prototipas, naudojamas elektrinio paspirtuko varomojoje pavaroje. Variklio prototipas turi 45 Nm didžiausią sukimo momentą, 6.8 kg aktyviųjų medžiagų svorį ir yra tiesiogiai sujungtas su paspirtuko galinio rato. Straipsnyje aptariamas variklio prototipo projektavimas ir konstrukcija, pateikiami eksperimentiniai rezultatai, gauti atlikus laboratorinius tyrimus. Galiausiai pateikiama išsami informacija apie motorolerio variklio pavaros išdėstymą.
Visiškai elektrinių orlaivių kūrimas leistų naudoti efektyvesnes, tylesnes ir aplinką tausojančias transporto priemones bei prisidėtų prie pasaulinio šiltnamio efektą sukeliančių dujų kiekio mažinimo. Tačiau įprastiniai elektros varikliai nepasiekia pakankamai didelio galios tankio, kad būtų galima juos naudoti ore. Tūrinės aukštos temperatūros superlaidžios (HTS) medžiagos, tokios kaip YBCO granulės, gali sugauti magnetinį srautą, todėl elgiasi kaip nuolatiniai magnetai. Eksperimentiniai duomenys rodo, kad vieno domeno YBCO granulės gali sulaikyti iki 17 T esant 29 K temperatūrai, o tai leidžia sukurti labai didelio galingumo tankio variklius, kurie galėtų būti naudojami orlaivių varymui. Sukūrėme superlaidų variklį, pagrįstą ašinio srauto konfigūracija ir sudarytą iš šešių YBCO plokščių, įmagnetintų superlaidžia ritė, apvyniota variklio išorėje. Šešių polių homopoliarinėje mašinoje naudojama įprastinė oro tarpo varžinė armatūra. Ašinio srauto konfigūracija leidžia sukrauti kelis rotorius ir statorius, todėl galima naudoti vieną ar kelis įprastus nuolatinius magnetus.
Dviejų dviejų be plyšių ašinio srauto nuolatinio magneto variklių pavarų prototipų, kuriuos bendrai sukūrė SIMINOR Ascenseurs ir Romos universitetas, sukūrimas, skirtas naudoti tiesioginės pavaros liftų sistemose be mašinų skyriaus. Kiekvienas skriemulio tiesioginės pavaros variklio prototipas yra 5 kW, 95 aps./min., jo veleno aukštis – 380 mm, o bendras ašinis storis – apie 80 mm. Straipsnyje aptariamas mašinos dizainas, pagrįstas neįprastomis specifikacijomis ir originaliais gamybos sprendimais, pritaikytais siūlomam tiesioginės pavaros lifto įrengimui, įskaitant pagrindinius prototipų variklių matmenis ir charakteristikas. Galiausiai pateikiami eksperimentiniai rezultatai, paimti iš mašinų prototipų.
XNUMX. Jėgos bloko mazgas, turintis porą veidrodinio ašinio srauto elektros variklių, turinčių bendrą sukimosi ašį, kiekvienas ašinis srauto variklis turi rotorių, išdėstytą ant rotoriaus veleno, ir bent vieną statorių, išdėstytą darbiniame santykyje su minėtu rotoriumi. Bendra galinė plokštė yra tarp kiekvienos ašinio srauto elektros variklių poros, kad būtų sukurta bendra tvirtinimo konstrukcija, o išvesties stebulė yra operatyviai sujungta su kiekvieno veidrodinio ašinio srauto elektros variklių poros rotoriaus velenu. Kiekviena veidrodinio ašinio srauto elektros variklių pora yra sukonfigūruota taip, kad kiekvienai susijusiai išvesties stebulei būtų suteiktas nepriklausomas greitis ir sukimo momentas.
Dėl originalių savybių, tokių kaip kompaktiškumas ir lengvumas, be plyšių ašinio srauto nuolatinio magneto mašinos (AFPM) yra tinkamos naudoti didelės galios variklių pavarose, skirtose tiesioginei laivų sraigtų pavarai. Straipsnyje aptariamos AFPM charakteristikos, skirtos jūriniam varymui. Siūlomas naujai sukurtas modulinis mašinos statoriaus apvijos išdėstymas ir pagaliau pateikiami eksperimentiniai rezultatai, paimti iš mažo dydžio mašinos prototipo.
Ašinio srauto nuolatinio magneto (AFPM) bešepetėlio nuolatinės srovės (BLDC) variklio su sumažintu sukimo momentu analizė ir eksperimentas. Pastaruoju metu daugelis optimalių AFPM variklio projektų buvo atlikti baigtinių elementų (FE) analizės būdu, tačiau tokia analizė paprastai užima daug laiko. Šiame tyrime magnetinio srauto linijų, esančių tarp PM ir šerdies, lygtis priimta matematiškai, o minimalus sukimo momentas apskaičiuojamas teoriškai ir geometriškai be FE analizės. Šiame darbe manoma, kad lygties forma yra antros eilės daugianario. Pasvirimo kampas, dėl kurio sumažėja sukimo momentas, yra apskaičiuojamas teoriškai, o minimalaus sukimo momento reikšmė patvirtinama FE analizėmis ir eksperimentais. Atliekant teorinę analizę, siūlomo AFPM variklio maksimalus sukimo momentas turi mažiausią vertę, kai pasvirimo kampas yra 4, ir ta vertė yra maždaug tokia pati kaip FE analizės ir eksperimentų. Palyginti su nenukreiptu varikliu, pasvirusio variklio sukimo momentas gali būti sumažintas.
Šiame darbe pateikiama daugiafunkcinė optimali bešepetėlio nuolatinės srovės disko tipo ašinio srauto rato variklio konstrukcija ir optimalios jo srovės bangos formos. Šis specialus variklis yra modeliuojamas magnetinėse grandinėse ir sukurtas taip, kad atitiktų optimizavimo schemos specifikacijas, atsižvelgiant į apribojimus, tokius kaip ribota erdvė, srovės tankis, srauto prisotinimas ir pavaros įtampa. Tada atliekamas į sukimo momentą orientuotas optimizavimas, siekiant gauti optimalią srovės bangos formą, atsižvelgiant į įvairius nepriklausomos apvijos struktūros apribojimus. Nustatyta, kad geriausia optimali bangos forma su maksimaliu sukimo momentu ir ribotais ominiais nuostoliais yra proporcinga magnetinio srauto pokyčiams oro tarpe tarp statoriaus ir rotoriaus, kuris patikrintas tos pačios formos.
Yra įvairių būdų, kaip sumažinti įprastų radialinio srauto PM mašinų sukimo momentą. Nors kai kurie iš šių metodų gali būti taikomi ašinio srauto mašinose, gamybos sąnaudos yra ypač didelės dėl unikalios ašinio srauto mašinos statoriaus konstrukcijos. Todėl ašinio srauto PM mašinose pageidautina naudoti naujus nebrangius metodus. Šiame darbe pristatoma nauja sukimo momento mažinimo technika, skirta ašinio srauto kelių rotorių paviršiaus magnetiniams PM varikliams. Pirma, šiame straipsnyje nagrinėjami pagrindiniai naujosios technikos principai. Tada suprojektuojama ir optimizuojama 3 kW galios 8 polių ašinio srauto paviršiaus magnetinio disko tipo mašina su dvigubu rotoriumi ir vienu statoriumi, kad būtų galima pritaikyti siūlomą naują metodą. Tiriamas greta esančio magneto poliaus lanko optimizavimas, dėl kurio pasiekiamas minimalus sukimo momentas, taip pat poveikio didžiausiam galimam sukimo momentui įvertinimas naudojant 3D baigtinių elementų analizę (FEA). Sumažintas sukimo momentas lyginamas su keliais esamais faktiniais mašinos duomenimis ir daromos kai kurios svarbios išvados.
Sukimo momento sumažinimas projektuojant ašinio srauto nuolatinio magneto (AFPM) variklius yra vienas iš pagrindinių klausimų, į kurį reikia atsižvelgti projektuojant. Šiame dokumente pateikiami keli ekonomiškai efektyvūs magnetų pasvirimo būdai, siekiant sumažinti dvigubo rotoriaus AFPM variklių sukimo momento komponentus. Išsamiai išnagrinėti rotoriaus pusės sukimo momento mažinimo metodai, daugiausia dėmesio skiriant magnetinio pasvirimo metodui, ir siūlomi keli ekonomiškai efektyvūs alternatyvūs pasvirimo būdai. Pateikiamas išsamus magnetinio pakreipimo metodų palyginimas. Remiantis atlikta analize, sukonstruotas AFPM variklio prototipas su skirtingomis rotoriaus struktūromis. Tada analizės patvirtinamos eksperimentiniais rezultatais ir tiriama sukimo momento komponento įtaka AFPM variklių sukimo momento kokybei. Rezultatai patvirtina, kad siūlomi magnetų iškraipymo metodai gali žymiai sumažinti krumpliaračio komponentą, o ne etaloninį AFPM variklį su nenukreiptais magnetais ir padėti pagerinti diskinių variklių sukimo momento kokybę.
Įvairūs matavimo ir identifikavimo metodai, taikomi netradicinei nuolatinio magneto (PM) sinchroninei mašinai, būtent naujam ašinio srauto vidinio PM (AFIPM) sinchroniniam varikliui. Dėl netradicinės AFIPM variklio geometrijos reikia specialios diskusijos parametrų identifikavimo tema. Straipsnyje pateikiamas AFIPM prototipo sustabdymo dažnio ir atsako į sustabdymo laiko testas. Šių bandymų pagrindu parenkami d ir q ašių grandinės parametrai. Siekiant patvirtinti stovėjimo bandymų pagrįstumą, taip pat buvo atlikti apkrovos bandymai. Be to, apkrovos testai pateikia kai kuriuos preliminarius AFIPM mašinos veikimo rezultatus ir papildomos informacijos apie prisotinimo reiškinius. Analizuojami ir lyginami atlikus matavimus gauti d- ir q-ašių ekvivalentinių grandinių parametrai. Galiausiai parenkamas tinkamiausias AFIPM mašinos modelis.
Pristatomas naujas ašinio srauto vidaus PM (AFIPM) sinchroninis variklis, skirtas ratų varikliui. Dėl naujos anizotropinės rotoriaus struktūros AFIPM variklis gali tiekti pastovią galią ir silpninti srautą. Rotoriaus konstrukcija įmanoma tik naudojant miltelines minkštas magnetines medžiagas. Siūlomoje projektavimo procedūroje, be klasikinių elektros variklių projektavimo taisyklių, naudojamas baigtinių elementų metodas (FEM). Pateikiami išsamūs tiriamo prototipo projektiniai duomenys bei aprašomas prototipo gamybos etapas. Apskaičiuotos mašinos parametrų reikšmės lyginamos su vertėmis, nustatytomis remiantis eksperimentiniais matavimais. Galiausiai nustatomos ir pateikiamos variklio prototipo charakteristikos.
Orlaivių technologijoms pereinant prie elektrinės architektūros, orlaiviuose vis dažniau naudojami elektros varikliai. Ašinio srauto BLDC varikliai (bešepetiniai nuolatinės srovės varikliai) tampa populiarūs aviacijoje, nes jie gali patenkinti lengvo svorio, didelio galios tankio, didelio efektyvumo ir didelio patikimumo poreikius. Ašinio srauto BLDC varikliai apskritai ir ypač begeležies ašinio srauto BLDC varikliai turi labai mažą induktyvumą. Daugumoje naujų elektrinių orlaivių programų BLDC variklis turi būti varomas iš 300 arba 600 V nuolatinės srovės magistralės. Tokiais atvejais, ypač dirbant iš 600 V nuolatinės srovės magistralės, BLDC variklio pavarai naudojami izoliuotų vartų dvipolio tranzistoriaus (IGBT) keitikliai. IGBT pagrindu veikiantys inverteriai turi apribojimų didinti perjungimo dažnį, todėl jie nėra labai tinkami varyti BLDC variklius su mažu apvijų induktyvumu. Šiame tyrime siūlomas trijų lygių neutralaus taško spaustukas (NPC) keitiklis, skirtas ašinio srauto BLDC varikliams valdyti.
Dydžio sumažinimas tapo vienu iš svarbiausių variklio dizaino aspektų. Šiame darbe pristatomas miniatiūrinis ašinio srauto veleno variklis su rombinės spausdintinės plokštės (PCB) apvija. Jo mechaninės konstrukcijos konstrukcija siekiama pašalinti bet kokią nereikalingą erdvę. Prieš kuriant prototipą, variklio geometrija apskaičiuojama naudojant apytikslį analitinį modelį, kuris padeda pagreitinti projektavimo procesą. Lanksti PCB apvija yra itin plonas elektromagnetinis jaudinantis šaltinis, kuriame ritės suvyniotos rombo formos, siekiant sumažinti galo apvijos ilgį ir sumažinti vario nuostolius. Projektavimo procesas taip pat apima baigtinių elementų analizę, kad būtų galima įvertinti ir tobulinti našumą. Siūlomas variklis yra prototipas ir rastas puikus suderinimas tarp modeliavimo ir matavimo.
Optimalios srovės bangos formos disko tipo ašinio srauto ratų varikliams. Keturių fazių ratų variklis buvo suprojektuotas ir sumontuotas tiesiai į elektrinių transporto priemonių ratą be mechaninių diferencialų ir reduktorių. Atlikome į sukimo momentą orientuotą optimizavimą, kad gautume optimalią srovės bangos formą, atsižvelgiant į įvairius nepriklausomos apvijos struktūros apribojimus. Mes nustatėme, kad geriausia optimali bangos forma su maksimaliu sukimo momentu ir ribotais ominiais nuostoliais yra proporcinga oro tarpo tarp statoriaus ir rotoriaus magnetinio srauto svyravimams ir yra tokios pat formos, kaip ir atgalinė elektrovaros jėga (EMF). Šią išvadą patvirtina tiek teorinė, tiek skaitinė analizė. Kaip ir tikėtasi, dabartinė atgalinio EMF valdymo bangos forma, išgauta eksperimentais, užtikrina geriausią maksimalų sukimo momentą ir variklio efektyvumą.
