5 نوآوری برتر در ساخت الکتروموتور
الکتروموتورها به منزله قلب بسیاری از دستگاه ها و صنایع، از کاربردهای خانگی گرفته تا ماشین های سنگین کار صنعتی و خودرو های برقی هستند. الکتروموتورها نیروی محرکه را با تبدیل الکتریسیته به نیروی مکانیکی در انواع ماشین الات تولید میکنند .
همانطور که تقاضای موتورهای با راندمان و دوام بالا رو به افزایش است ، نو آوری در ساخت آنها موج میزند و پیشرفت های چشمگیر و موثری در طراحی و عملکرد آنها به چشم میخورد. در ادامه به تعدادی از این نو آوری و تغییرات اشاره میکنیم.
موتورهای بدون جاروبک جریان مستقیم BLDC
موتورهای سنکرون مغناطیس دائم PMSM
موتورهای شار محوری Axial flux motors
موتورهای سرعت بالا
نو آوری در روش خنک کنندگی الکتروموتور ها
موتورهای BLDC
الکتروموتور های بدون جاروبک DC جریان مستقیم جهش بزرگی در فناوری موتور محسوب میشود. که پیشرفت قابل توجهی نسبت به موتور های سنتی محسوب میشوند.
برخلاف موتورهای سنتی ، موتورهای BLDC نیاز به جاروبک فیزیکی برای انتقال انرژی الکتریکی به روتور ندارند. درعوض آنها از کموتاسیون الکترونیکی توسط درایو یا میکروکنترولر یا دستگاه های مشابه برای تغییر جهت جریان استفاده میکنند.
مزایا ی موتور های BLDC
راندمان بالاتر : آنها به دلیل کاهش اصطکاک و تلفات الکتریکی راندمان بالاتری دارند که به تولید گرمای کمتر و بهبود مصرف انرژی منجر می شود.
دوام و طول عمر بالاتر : در غیاب جاروبک ها که مستعد سایش و پارگی هستند طول عمر و هزینه نگهداری و زمان از کار افتادگی موتور کاهش می یابد.
کنترل دقیق : با استفاده از کموتاسیون الکتریکی موتورهای الکتریکی BLDC کنترل دقیقی بر سرعت و گشتاور ارائه میدهند که انها را برای کارهای با دقت مثل پهباد ها و روباتیک خودرو های برقی مناسب میکند.
استفاده از موتورهای بی ال دی سی در صنعت خودروهای برقی و موتور سیکلت ها که فاکتورهای راندمان و قابلیت اطمینان از اهمیت بالایی برخوردار است تاثیر گذار بوده است.
موتورهای سنکرون مغناطیس دائم PMSM
الکتروموتور های مغاطیس دائم permanent magnet synchronous motor به عنوان جایگزینی عالی برای موتورهای القایی به ویژه در کاربری های با کارایی بالا مانند خودرو های برقی و اتوماسیون صنعتی ظهور کرده اند.
PMSM ها از آهنربای دائمی کار گزاشته شده در روتور برای ایجاد یک میدان مغناطیسی استفاده میکنند که با میدان مغناطیسی دوار استاتور هماهنگ می شود.
تفاوت اصلی بین یک موتور سنکرون آهنربای دائم (PMSM) و یک موتور القایی در روتور است. نتایج یک تحقیق در سال 2009 نشان می‌دهد که PMSM تقریباً 2٪ بیشتر از یک موتور الکتریکی القایی با راندمان بالا (IE3) راندمان دارد، مشروط بر اینکه استاتور طراحی یکسانی داشته باشد و از همان درایو فرکانس متغیر برای کنترل استفاده شود.
مزایای موتور های مغناطیس دائم
توان بهبود یافته : موتورهای مغناطیس دائم چگالی توان بیشتری نسبت به موتورهای القایی ارائه میدهند. به این معنا که قدرت بیشتری نسبت به سایز مشخصی میتوانند تولید کنند. این ویژگی انها را برای کاربری های با محدودیت فضا ایده آل میکند.
راندمان بالا : با حذف نیاز به سیم پیچی های روتور و اسلیپ رینگ ، تلفات الکتریکی کاهش می یابد و کارایی بالا می رود. به عبارتی مصرف انرژی کاهش می یابد.
دوام ارتقا یافته : استفاده از آهن ربا و مغناطیس دائم پیچیدگی های مکانیکی و اصطکاک موتور را کم میکند و این امر به افزایش دوام و قابلیت اطمینان انها کمک میکند.
موتور های سنکرون مغناطیس دائم یا PMSM به طور گسترده در ساخت خودروهای الکتریکی مورد استفاده قرار میگیرند چون چگالی توان انها به افزایش برد رانندگی و بهبود عملکرد کلی کمک میکند.
موتور های شار محوری
الکتروموتورهای شار محوری یا Axial flux motors یک نو آوری پیشگامانه هستند که طراحی سنتی موتورها را متحول کردند. در موتورهای شار محوری شار مغناطیسی به جای عمود بودن بر محور چرخش موازی با آن حرکت میکند. این تغیر در طراحی باعث ایجاد مزایایی میشود که در ادامه به آن اشاره میکنیم.
برخلاف موتورهای شار شعاعی، در این موتورها استاتور در کنار دیسک روتور قرار میگیرد. و شار به موازات محور چرخش موتور جریان می یابد. از موتورهای شار محوری در محرک های فوق تخت و صنایع پمپ روغن و تهویه مطبوع و رباتیک صنعتی استفاده میشود.
طراحی کم حجم و جمع و جور موتورهای شار محوری که شکلی شبیه پنکیک دارند آنها را به طور قابل توجهی درمقایسه با موتورهای القایی سبک و کوچک میکند. این ویژگی باعث میشود که در کاربری هایی مانند خودروهای برقی و هوا فضا که وزن از ملاحضات اصلی و حیاتی است بتوان از آنها استفاده کرد.
گشتاور بالا : با توجه به طراحی منحصر به فرد موتورهای شار محوری چگالی گشتاور بالاتری تولید میکنند. به این معنی که میتوانند گشتاور بالاتری در واحد حجم ارائه داهند. با این اوصاف آنها برای کاربری های با نیاز گشتاور بالا و حجم موتور کوچک مناسب هستند.
بهبود راندمان : طول کاهش یافته مسیر مغناطیسی در موتورهای شار محوری باعث کاهش تلفات و افزایش کارایی میشود. به همین دلیل تقاضای این موتورها در صنایع مختلف و کاربری های حساس به مصرف انرژی افزایش می یابد.
تکنیک های پیشرفته خنک کنندگی
همانطور که با گذر روزگار الکتروموتور ها یا موتورهای الکتریکی قدرتمند تر و کوچک تر میشوند ، مدیریت گرمای تولید شده در حین کار هم اهمیت بیشتری پیدا میکنند. روش ها و تکنیک های پیشرفته خنک کنندگی نقش حیاتی را در عملکرد موتور و افزایش طول عمر آن ها بازی می کنند.
نوآوری های خنک کنندگی در ساخت الکتروموتور
خنک کنندگی با مایع : سیستم های خنک کنندگی مایع معمولا از ترکیب آب و گلیکول glycol در موتور های با قدرت بالا استفاده می کنند. این سیستم ها مایع خنک کننده را از طریق کانال هایی درون موتور به گردش در می آورند که به طور موثر و کار آمدی گرما را دفع کرده و از گرم شدن بیش از حد موتور جلوگیری می کنند .
خنک کنندگی مستقیم با روغن : برخی موتورهای پیشرفته مثل موتورهای خودروهای برقی با عملکرد بالا از خنک کنندگی مستقیم روغن استفاده می کنند که در آن سیم پیچی موتور در روغن غوطه ور است. این یک روش خنک کنندگی فوق العاده است که امکان توان خروجی بالا و بدون خطر آسیب حرارتی را برای موتور فراهم میکند.
سینک حرارتی یکپارچه : طراحی های مدرن موتورهای الکتریکی به طور فزاینده ای از سینک های حرارتی یکپارچه Integrated Heat Sinks درون محفظه موتور استفاده میکنند. این سینک های گرمایی ( گرماخور یا گرما کاه ) اغلب از مواد بسیار رسانا مثل مس و الومینیم ساخته میشوند که به سرعت گرما را از اجزای حیاتی موتور دور میکنند.
استفاده ازاین روش ها در خنک کنندگی موتور برای کاربرد هایی که موتورها تحت بارهای زیاد یا مداوم هستند مانند ماشین الات صنعتی سنگین کار heavy duty و خودروهای برقی و سیستم های انرژی تجدید پذیر بسیار مهم هستند.
موتور های سرعت بالا
امروزه تقاضا برای موتورهای با توانایی کار با سرعت بالا رو به افزایش است. به ویژه در صنایع هوا فضا ، خودروها و اتوموبیل های برقی ، ماشین های صنعتی موتورهای سرعت بالا مزایای زیادی دارند. افزایش توان خروجی و راندمان بالا از ویژگی های موتورهای سرعت بالا high speed motors است.
ویژگی های کلیدی موتورهای سرعت بالا
مهندسی دقیق : موتورهای پر سرعت نیاز به یک مهندسی دقیق و پیشرفته دارند تا بتوانند تنش هایی را که در سرعت های بالا رخ میدهند را کنترل کنند. نو آوری در مواد و تکنیک های تولید مانند استفاده از فیبرهای کربنی و سرامیک های پیشرفته امکان توسعه موتورهایی را فراهم میکند که سرعت آنها از 100000 دور در دقیقه تجاوز میکند.
سایز و وزن کاهش یافته : با کاردر سرعت های بالا این موتورها میتواند همان توان خروجی موتورهای بزرگتر و کند تر را ارائه دهند و امکان طراحی موتورهای جمع و جورتر و سبک یا به اصطلاح compact را فراهم میکنند.
بهبود راندمان : موتورهای پر سرعت اغلب در فرکانس های بالاتر کار میکنند و تلفات انرژی را کاهش میدهند و راندمان کلی را بهبود میبخشند. از آنها به طور ویژه در کاربرد هایی مثل کمپرسورهای توربو و خودروهای برفی استفاده میشود.
موتورهای سرعت بالا در کاربری های تکنولوژی بالا مثل سیستم های هواپیما گرفته تا فرایند های تولید پیشرفته که در آنها سرعت و دقت بسیار مهم است جایگاه خود را پیدا کرده اند.
