ม้านั่งทดสอบมอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกน: การทดสอบมอเตอร์แพนเค้กสำหรับระบบขับเคลื่อน EV และการบินและอวกาศ

มอเตอร์ Axial Flux กำลังเข้าสู่การผลิต — ต้องทำการทดสอบ

มอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนได้ย้ายจากความอยากรู้อยากเห็นด้านการบินและอวกาศไปสู่ส่วนประกอบ EV กระแสหลักเร็วกว่าที่วิศวกรส่วนใหญ่คาดไว้. SF90 Stradale ของเฟอร์รารีใช้มอเตอร์ฟลักซ์แนวแกนที่ได้มาจาก YASA สำหรับยูนิตด้านหลังแบบไฮบริด. Mercedes-Benz เข้าซื้อกิจการ YASA ทันที 2021 เพื่อรักษาความปลอดภัยของเทคโนโลยีสำหรับกลุ่มผลิตภัณฑ์ AMG. Emrax และ Magnax จัดหาหน่วยให้กับเครื่องบิน, การแข่งรถ, และ OEM ขับเคลื่อนเรือ. Turntide และ Saietta กล่าวถึงตลาดรถยนต์เพื่อการพาณิชย์และตลาดสองล้อตามลำดับ.

ลักษณะทั่วไปคือรูปทรงของแพนเค้ก: แผ่นโรเตอร์และสเตเตอร์ถูกจัดเรียงแบบหันหน้าเข้าหากัน, คั่นด้วยช่องว่างอากาศตามแนวแกนขนาดเล็ก. ค่าความหนาแน่นของกำลังไฟฟ้า 5–10 กิโลวัตต์/กก. ที่ค่าสูงสุดจะแสดงเป็นประจำ, ประมาณสองเท่าของสิ่งที่เครื่องฟลักซ์เรเดียลเทียบเคียงทำได้. แต่วิศวกรแท่นทดสอบต้องเผชิญกับความท้าทายหลายประการซึ่งไม่เทียบเท่ากับการทดสอบมอเตอร์แบบเดิมๆ.

เหตุใดฟอร์มแฟคเตอร์จึงเปลี่ยนแปลงทุกสิ่งบนม้านั่งทดสอบ

มอเตอร์ฟลักซ์แนวรัศมีมีเพลาที่ยื่นออกมาจากปลายทั้งสองด้านของตัวเรือนทรงกระบอก — ข้อต่อของแท่นทดสอบนั้นตรงไปตรงมา. เพลาเอาท์พุตของมอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนอาจยื่นออกมาจากด้านใดด้านหนึ่งของตัวเรือนที่แบนมาก, หรือแบบโรเตอร์คู่ / สเตเตอร์เดียว (TRSM) การกำหนดค่าเพลาอาจมีช่วงลูกปืนสั้นผิดปกติ. ม้านั่งทดสอบจะต้องรองรับ:

• หน้าแปลนอะแดปเตอร์แบบกำหนดเอง: ตัวเรือนฟลักซ์ตามแนวแกนไม่ค่อยใช้การติดตั้งแบบเท้าเหยียบมาตรฐาน IEC หรือ NEMA. จำเป็นต้องมีอะแดปเตอร์โครงกระดิ่งที่กลึงอย่างแม่นยำซึ่งตรงกับเส้นผ่านศูนย์กลางวงกลมโบลต์ของมอเตอร์และเดือยตรงกลาง. การเยื้องศูนย์มากกว่า 0.05 มม. TIR ที่หน้าข้อต่อจะทำให้เกิดโมเมนต์การดัดงอของปรสิตซึ่งทำให้การวัดแรงบิดบิดเบี้ยว.
• การจัดการโหลดตามแนวแกน: ในการกำหนดค่าโรเตอร์คู่, แรงดึงดูดระหว่างจานโรเตอร์และสเตเตอร์สามารถเกินแรงขับที่กำหนดของมอเตอร์เองได้สามเท่าหรือมากกว่า. โต๊ะทดสอบของโต๊ะทดสอบต้องสามารถต้านทานพรีโหลดตามแนวแกนได้โดยไม่ยอมให้มอเตอร์เคลื่อนที่, ซึ่งจะเปลี่ยนแปลงช่องว่างอากาศและการอ่านค่าประสิทธิภาพที่เสียหาย.
• การเข้าถึงความร้อน: สเตเตอร์ในการออกแบบ TRSM ปิดล้อมไว้ทั้งสองด้านด้วยการหมุนดิสก์โรเตอร์, ทำให้การวัดอุณหภูมิช่องสเตเตอร์ด้วยเทอร์โมคัปเปิ้ลทำได้ยากมาก. ควรใช้โพรบไฟเบอร์ออปติกที่ส่งผ่านขดลวดสเตเตอร์; หรืออีกทางหนึ่ง, การวัดความต้านทานของขดลวดที่สมดุลความร้อนจะให้อุณหภูมิตัวนำโดยเฉลี่ย.

รายการทดสอบหลัก

1. รูปคลื่น Back-EMF และการวิเคราะห์ฮาร์มอนิก

มอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนที่มีขดลวดเข้มข้นมักจะแสดงรูปคลื่น back-EMF ที่มีลักษณะเป็นสี่เหลี่ยมคางหมูมากกว่าแบบไซน์ซอยด์. สิ่งนี้ส่งผลต่อวิธีที่มอเตอร์โต้ตอบกับอินเวอร์เตอร์คลื่นไซน์ และต้องได้รับการตรวจสอบลักษณะก่อนควบคุมการปรับจูน. แท่นทดสอบจะหมุนมอเตอร์ด้วยความเร็วที่กำหนดโดยไม่มีโหลด; แรงดันไฟฟ้าเฟสวงจรเปิดจะถูกบันทึกที่อัตราตัวอย่างอย่างน้อย 50 กิโลเอส/วินาที. มีการรายงานเนื้อหาฮาร์มอนิกจนถึงลำดับที่ 50.

ตัวชี้วัดที่สำคัญ: THD ของแรงดันไฟฟ้า back-EMF วงจรเปิด; ความถี่พื้นฐาน; back-to-line สูงสุดที่ความเร็วพิกัด; ขนาดแรงบิดฟันเฟืองและคาบเชิงมุมจากการวัดแบบสปินดาวน์เดียวกัน.

2. การทำแผนที่ประสิทธิภาพ (ตารางความเร็ว-แรงบิด)

มอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนมักจะได้รับประสิทธิภาพสูงสุดเหนือ 96%, แต่เกาะแคบประสิทธิภาพสูงสามารถพังทลายลงอย่างรวดเร็วที่จุดปฏิบัติการนอกการออกแบบ. ตารางขั้นต่ำของ 10 × 10 แนะนำให้ใช้จุดแรงบิดความเร็ว, ด้วยความละเอียดที่ละเอียดยิ่งขึ้น (20 × 20) ในภูมิภาคของ WLTP ที่คาดหวัง / จุดปฏิบัติการแบบถ่วงน้ำหนักของ NEDC. ต้องวัดกำลังไฟฟ้าเข้าบนบัส DC; การวัดกระแสเฟสและแรงดันไฟฟ้าเพียงอย่างเดียวจะพลาดการสูญเสียการสลับอินเวอร์เตอร์.

ตัวชี้วัดที่สำคัญ: ประสิทธิภาพของระบบสูงสุด (มอเตอร์ + อินเวอร์เตอร์); ประสิทธิภาพที่ 50% ความเร็ว / 50% แรงบิด; ประสิทธิภาพถ่วงน้ำหนักต่อรอบ WLTP.

3. การทำแผนที่ความร้อนภายใต้ภาระต่อเนื่อง

การกระจายความร้อนเป็นข้อจำกัดหลักของมอเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกน. สเตเตอร์, ประกบอยู่ระหว่างจานหมุนสองใบ, มีการระบายความร้อนแบบพาความร้อนจำกัด เว้นแต่ช่องระบายความร้อนด้วยของเหลวแบบแอคทีฟจะถูกฝังอยู่ในแอกสเตเตอร์. การทดสอบโหลดอย่างต่อเนื่องที่ 100% กำลังไฟสำหรับ 30 ต้องใช้เวลาขั้นต่ำเป็นนาทีเพื่อระบุจุดร้อน. หากมอเตอร์ใช้แจ็คเก็ตน้ำ, อุณหภูมิน้ำหล่อเย็นขาเข้า, อัตราการไหล, และต้องรักษาแรงดันให้คงที่ตลอดการทดสอบ.

4. การทดสอบ NVH และโหมดโครงสร้าง

โครงสร้างดิสก์แบบบางของโรเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนนั้นไวต่อเสียงสะท้อนที่การผสมระหว่างความเร็วและแรงบิดเฉพาะ. แผ่นดิสก์สามารถทำหน้าที่เป็นสกินกลองได้, แผ่เสียงที่เกิดจากโครงสร้างด้วยความถี่พื้นฐานทางไฟฟ้าเป็นสองเท่าบวกกับฮาร์โมนิคสล็อตโรเตอร์. มาตรวัดความเร่งบนหน้าแปลนตัวเรือนมอเตอร์และการวัดกำลังเสียงในสภาพแวดล้อมกึ่งไร้เสียงสะท้อนเป็นมาตรฐาน. ระบุจุดปฏิบัติการใดๆ ข้างต้น 80 เดซิเบล(ก) ที่ 1 ก่อนเวลาเพื่อให้ทีมควบคุมไดรฟ์สามารถใช้ฮาร์โมนิคอินเจคชั่นเพื่อบรรเทาผลกระทบได้.

5. การประเมินความเสี่ยงจากการล้างอำนาจแม่เหล็ก (PM ฟลักซ์ตามแนวแกน)

โรเตอร์ฟลักซ์ตามแนวแกนแม่เหล็กถาวร (เช่น, TRSM) มีความเสี่ยงที่จะถูกล้างอำนาจแม่เหล็กบางส่วนภายใต้สภาวะความผิดพลาดของการลัดวงจร เนื่องจากความลึกของแม่เหล็กในทิศทางตามแนวแกนถูกจำกัดด้วยการออกแบบคอมแพคดิสก์. การทดสอบเกี่ยวข้องกับการใช้พัลส์กระแสไฟฟ้าในแกน d เชิงลบที่เป็นค่ายอดควบคุมเท่ากับ 2× กระแสไฟฟ้าสูงสุดที่กำหนดสำหรับ 100 ms และทำการวัดการเชื่อมต่อฟลักซ์สูงสุดอีกครั้งทันที. ลดหย่อนใดๆ ที่มากกว่า 0.5% บ่งชี้ถึงการล้างอำนาจแม่เหล็กที่ไม่สามารถย้อนกลับได้.

การปรับม้านั่งทดสอบที่มีอยู่สำหรับงาน Axial Flux

แท่นทดสอบมอเตอร์ส่วนใหญ่สามารถติดตั้งเพิ่มเติมสำหรับงานฟลักซ์ตามแนวแกนได้โดยไม่ต้องเปลี่ยนโหลดไดนาโมมิเตอร์หรือระบบอิเล็กทรอนิกส์กำลัง. การปรับเปลี่ยนเบื้องต้นเกี่ยวข้องกับการจับยึดทางกล (อะแดปเตอร์โครงระฆังแบบกำหนดเองและโครงยึดเหนี่ยวตามแนวแกน), เครื่องมือวัดความร้อน (หัววัดไฟเบอร์ออปติกหรือ IR แบบไร้สัมผัส), และการกำหนดค่าการรับข้อมูล. ทีมวิศวกรของเราได้สนับสนุนโปรแกรมฟลักซ์ตามแนวแกนตั้งแต่ 10 kW e-bike ขับกลางถึง 250 มอเตอร์ฉุดมอเตอร์สปอร์ตกิโลวัตต์. ติดต่อเพื่อหารือเกี่ยวกับการสมัครของคุณ.