مقعد اختبار محرك التدفق المحوري: اختبار المحركات المسطحة لمركبات الدفع الكهربائية والفضاء

محركات التدفق المحوري تدخل مرحلة الإنتاج — يجب أن يتبعها الاختبار

لقد انتقلت محركات التدفق المحوري من فضول الفضاء إلى مكونات السيارات الكهربائية السائدة بشكل أسرع مما توقعه معظم المهندسين. تستخدم سيارة SF90 Stradale من فيراري محرك تدفق محوري مشتق من YASA لوحدتها الخلفية الهجينة. استحوذت مرسيدس-بنز على شركة YASA بالكامل في عام 2013 2021 لتأمين التكنولوجيا لمجموعة AMG الخاصة بها. وحدات توريد Emrax و Magnax للطائرات, سباق, ومصنعي المعدات الأصلية للدفع البحري. تتناول Turntide وSaietta أسواق المركبات التجارية والدراجات ذات العجلتين على التوالي.

السمة المشتركة هي هندسة فطيرة: يتم ترتيب الأقراص الدوارة والجزء الثابت وجهاً لوجه, مفصولة بفجوة هوائية محورية صغيرة. يتم عرض قيم كثافة الطاقة التي تتراوح بين 5 و10 كيلووات/كجم عند الذروة بشكل روتيني, ما يقرب من ضعف ما تحققه آلة التدفق الشعاعي المماثلة. لكن مهندس منصة الاختبار يواجه العديد من التحديات التي ليس لها مثيل في اختبارات المحركات التقليدية.

لماذا يغير عامل الشكل كل شيء على طاولة الاختبار

يحتوي محرك التدفق الشعاعي على عمود بارز من طرفي مبيت أسطواني - وتكون أداة التوصيل الخاصة بطاولة الاختبار واضحة ومباشرة. قد يبرز عمود الخرج لمحرك التدفق المحوري من جانب واحد فقط من مبيت مسطح جدًا, أو في الدوار المزدوج / عضو ساكن واحد (TRSM) التكوينات قد يكون العمود ذو مدى حمل قصير بشكل غير عادي. يجب أن يستوعب مقعد الاختبار:

• الشفاه محول مخصص: نادرًا ما تستخدم مبيتات التدفق المحوري تركيب القدم القياسي IEC أو NEMA. يعد محول مبيت الجرس المصنوع بدقة والذي يتوافق مع قطر دائرة مسمار المحرك وحنفية المركز أمرًا إلزاميًا. اختلال أكثر من 0.05 مم TIR على وجه أداة التوصيل سيقدم لحظات انحناء طفيلية تشوه قياس عزم الدوران.
• إدارة الحمل المحوري: في تكوينات الدوار المزدوج, يمكن أن تتجاوز قوة التجاذب بين أقراص العضو الدوار والجزء الثابت قوة الدفع المقدرة للمحرك بعامل ثلاثة أو أكثر. يجب أن تكون طاولة اختبار المنضدة قادرة على مقاومة هذا التحميل المحوري المسبق دون السماح للمحرك بالتحرك, الأمر الذي من شأنه أن يغير فجوة الهواء ويفسد قراءات الكفاءة.
• الوصول الحراري: الجزء الثابت في تصميم TRSM محاط على كلا الوجهين بواسطة دوارات قرصية دوارة, مما يجعل قياس درجة حرارة فتحة الجزء الثابت بواسطة المزدوجات الحرارية أمرًا صعبًا للغاية. ويفضل تحقيقات الألياف الضوئية التي يتم توجيهها من خلال اللفات الجزء الثابت; بدلاً عن ذلك, يوفر قياس مقاومة اللف عند التوازن الحراري متوسط ​​درجة حرارة الموصل.

عناصر الاختبار الأساسية

1. عودة الموجات الكهرومغناطيسية والتحليل التوافقي

غالبًا ما تظهر محركات التدفق المحوري ذات اللفات المركزة شكل موجة EMF خلفي يكون شبه منحرف أكثر منه جيبيًا. يؤثر هذا على كيفية تفاعل المحرك مع عاكس الموجة الجيبية ويجب توصيفه قبل ضبط التحكم. يقوم مقعد الاختبار بتدوير المحرك بالسرعة المقدرة دون تطبيق أي حمل; يتم تسجيل جهد طور الدائرة المفتوحة بمعدل عينة على الأقل 50 كيلو ثانية/ثانية. يتم الإبلاغ عن المحتوى التوافقي حتى الترتيب الخمسين.

المقاييس الرئيسية: THD لجهد EMF الخلفي للدائرة المفتوحة; التردد الأساسي; ذروة EMF من خط إلى خط خلفي بالسرعة المقدرة; حجم عزم الدوران المسنن والفترة الزاوية من نفس قياس الدوران.

2. رسم خرائط الكفاءة (شبكة سرعة عزم الدوران)

عادةً ما تحقق محركات التدفق المحوري ذروة الكفاءة المذكورة أعلاه 96%, لكن الجزيرة الضيقة عالية الكفاءة من الممكن أن تنهار بسرعة عند نقاط التشغيل الخارجة عن التصميم. شبكة الحد الأدنى من 10 × 10 يوصى بنقاط عزم الدوران, بدقة أفضل (20 × 20) في منطقة WLTP المتوقعة / نقاط التشغيل المرجحة حسب دورة القيادة الأوروبية الجديدة (NEDC).. يجب قياس طاقة الإدخال على ناقل التيار المستمر; إن قياس تيار الطور والجهد وحده يفتقد خسائر تبديل العاكس.

المقاييس الرئيسية: ذروة كفاءة النظام (محرك + العاكس); الكفاءة في 50% سرعة / 50% عزم الدوران; الكفاءة المرجحة لكل دورة WLTP.

3. رسم الخرائط الحرارية تحت الحمل المستمر

تبديد الحرارة هو القيد الأساسي لمحرك التدفق المحوري. الجزء الثابت, تقع بين قرصين الغزل, يحتوي على تبريد حملي محدود ما لم يتم تضمين قنوات التبريد السائلة النشطة في نير الجزء الثابت. اختبار الحمل المستمر في 100% الطاقة المقدرة ل 30 الحد الأدنى من الدقائق مطلوب لتحديد أي نقاط ساخنة حرارية. إذا كان المحرك يستخدم سترة مائية, درجة حرارة مدخل المبرد, معدل التدفق, ويجب أن يظل الضغط ثابتًا طوال فترة التشغيل الاختباري.

4. اختبار NVH والوضع الهيكلي

يكون هيكل القرص الرقيق لدوار التدفق المحوري عرضة للرنين الصوتي عند مجموعات محددة من عزم الدوران والسرعة. يمكن أن يعمل القرص كجلد طبلة, يشع الصوت المنقول بالهيكل بضعف التردد الكهربائي الأساسي بالإضافة إلى توافقيات فتحة الدوار. تعد مقاييس التسارع الموجودة على حواف غلاف المحرك وقياس قوة الصوت في بيئة شبه كاتمة للصدى أمرًا قياسيًا. تحديد أي نقاط التشغيل أعلاه 80 ديسيبل(أ) في 1 مبكرًا حتى يتمكن فريق التحكم في القيادة من تطبيق الحقن التوافقي للتخفيف من حدة الأمر.

5. تقييم مخاطر إزالة المغناطيسية (PM التدفق المحوري)

دوارات التدفق المحوري ذات المغناطيس الدائم (على سبيل المثال, TRSM) معرضة لإزالة المغناطيسية الجزئية في ظل ظروف خطأ الدائرة القصيرة لأن عمق المغناطيس في الاتجاه المحوري محدود بتصميم القرص المضغوط. يتضمن الاختبار تطبيق ذروة تيار سالبة للمحور D محكومة تساوي 2 × ذروة تيار مقننة لـ 100 مللي ثانية وإعادة قياس وصلة تدفق الذروة على الفور. أي تخفيض أكبر من 0.5% يشير إلى إزالة المغناطيسية التي لا رجعة فيها.

تكييف مقعد الاختبار الحالي لأعمال التدفق المحوري

يمكن تعديل معظم مقاعد اختبار المحركات للعمل بالتدفق المحوري دون استبدال مقياس قوة الحمل أو إلكترونيات الطاقة. تتضمن التعديلات الأساسية التركيبات الميكانيكية (محول مبيت الجرس المخصص وإطار ضبط النفس المحوري), الأجهزة الحرارية (مجسات الألياف الضوئية أو الأشعة تحت الحمراء غير التلامسية), وتكوين الحصول على البيانات. لقد دعم فريقنا الهندسي برامج التدفق المحوري التي تتراوح من 10 كيلوواط محركات الأقراص المتوسطة للدراجة الإلكترونية إلى 250 محركات الجر لرياضة السيارات كيلوواط. تواصل معنا لمناقشة طلبك.