בהתאם לסוג המערכת המתוכננת והסביבה הבסיסית שבה היא פועלת, משקל המנוע יכול להיות חשוב מאוד לעלות הכוללת ולערך התפעול של המערכת.ניתן לטפל בהפחתת משקל המנוע בכמה כיוונים, כולל עיצוב מנוע אוניברסלי, ייצור יעיל של רכיבים ובחירת חומרים.כדי להשיג זאת, יש צורך לשפר את כל ההיבטים של פיתוח מוטורי: מתכנון ועד ייצור יעיל של רכיבים באמצעות חומרים מותאמים, שימוש בחומרים קלים ותהליכי ייצור חדשים.באופן כללי, היעילות של מנוע תלויה בסוג, בגודל, בשימוש של המנוע, וגם באיכות ובכמות החומרים המשמשים.לכן, מכל ההיבטים הללו, יש לפתח מנועים חשמליים תוך שימוש באנרגיה וברכיבים חסכוניים.
מנוע הוא מכשיר המרת אנרגיה אלקטרומכנית הממיר אנרגיה חשמלית לאנרגיה מכנית בצורה של תנועה ליניארית או סיבובית.עקרון העבודה של מנוע תלוי בעיקר באינטראקציה של שדות מגנטיים וחשמליים.ניתן להשתמש בפרמטרים רבים להשוואת מנועים: מומנט, צפיפות הספק, בנייה, עיקרון הפעלה בסיסי, גורם הפסד, תגובה דינמית ויעילות, האחרון הוא החשוב ביותר.את הסיבות ליעילות המנוע הנמוכה ניתן לייחס בעיקר לגורמים הבאים: גודל לא תקין, יעילות חשמלית נמוכה של המנוע בו נעשה שימוש, יעילות מכאנית נמוכה של משתמש הקצה (משאבות, מאווררים, מדחסים וכו') אין מערכת בקרת מהירות גרועה נשמר או אפילו לא קיים.
על מנת למקסם את ביצועי האנרגיה של מנוע, יש למזער הפסדים מהמרות אנרגיה שונות במהלך פעולת המנוע.למעשה, במכונה חשמלית, האנרגיה מומרת מחשמלית לאלקטרומגנטית ואז חזרה למכנית.מנועים חשמליים משפרי יעילות שונים ממנועים חשמליים קונבנציונליים מכיוון שיש להם הפסדים מינימליים.למעשה, במנועים קונבנציונליים, הפסדים נגרמים בעיקר מ: הפסדי חיכוך והפסדים מכניים עקב הפסדי רוח (מיסבים, מברשות ואוורור) הפסדים בברזל ואקום (פרופורציונלי לריבוע המתח), הקשורים לשינויים בכיוון הזרימה הפסדים עקב. להיסטרזה של האנרגיה המפוזרת של הליבה, והפסדים עקב אפקט ג'ול (פרופורציונלי לריבוע הזרם) עקב זרמי מערבולת הנגרמים על ידי זרמים במחזור ושינויים בזרימה בליבה.
עיצוב נכון
תכנון המנוע היעיל ביותר הוא היבט מרכזי בהפחתת המשקל, ומכיוון שרוב המנועים מיועדים לשימוש נרחב, המנוע המתאים ליישום ספציפי הוא לרוב גדול יותר ממה שדרוש בפועל.כדי להתגבר על האתגר הזה, חשוב למצוא חברות לייצור מנועים שמוכנות לבצע שינויים בדרכים חצי מותאמות אישית, מפיתולי מנועים ומגנטיקה ועד לגודל המסגרת.כדי לוודא שיש את הפיתול הנכון, יש צורך לדעת את המפרט של המנוע כדי שניתן יהיה לשמור על המומנט והמהירות המדויקים הנדרשים ליישום.בנוסף להתאמת הפיתולים, היצרנים יכולים גם לשנות את העיצוב המגנטי של המנוע על סמך שינויים בחדירות.מיקום נכון של מגנטים אדמה נדירים בין הרוטור והסטטור יכול לעזור להגדיל את המומנט הכולל של המנוע.
תהליך ייצור חדש
היצרנים מסוגלים לשדרג ללא הרף את הציוד שלהם כדי לייצר רכיבי מנוע בעלי סובלנות גבוהה יותר, תוך ביטול הקירות העבים והאזורים הצפופים שפעם השתמשו בהם כמרווח בטיחות נגד שבירה.מכיוון שכל רכיב עוצב מחדש ומיוצר בטכנולוגיה העדכנית ביותר, ניתן להפחית משקל במספר מקומות המשלבים רכיבים מגנטיים, לרבות בידוד וציפויים, מסגרות ופירי מנוע.
בחירת חומר
לבחירת החומר יש השפעה כוללת על פעולת המנוע, היעילות והמשקל, וזו הדוגמה הברורה ביותר לכך שיצרנים רבים משתמשים במסגרות אלומיניום במקום נירוסטה.היצרנים המשיכו להתנסות בחומרים בעלי תכונות אלקטרומגנטיות ובידודיות, והיצרנים משתמשים במגוון חומרים מרוכבים שונים כמו גם מתכות קלות יותר המציעות חלופות קלות משקל לרכיבי פלדה.למטרות התקנה, מגוון פלסטיקים, פולימרים ושרף מחוזקים זמינים, בהתאם לדרישות הספציפיות של המשתמש למנוע הסופי.כשמתכנני מנועים ממשיכים להתנסות ולחקור רכיבים חלופיים, לרבות ציפויים בצפיפות נמוכה יותר ושרף למטרות איטום, הם מפיחים חיים חדשים בתהליך הייצור, שלעתים קרובות משפיע על משקל המנוע.בנוסף, היצרנים מציעים מנועים ללא מסגרת, אשר יכולים להשפיע על משקל המנוע על ידי ביטול מוחלט של המסגרת.
לסיכום
טכנולוגיות המשתמשות בחומרים קלים, תהליכי ייצור חדישים וחומרים מגנטיים כדי להפחית את משקל המנוע ולשפר את יעילות המנוע.מנועים חשמליים, במיוחד ביישומי רכב, מייצגים מספר הולך וגדל של טכנולוגיות עתידיות.אז גם אם יש עוד דרך ארוכה ללכת, אני מקווה שזו תהפוך לטכנולוגיה יותר ויותר מאוחדת, עם מנועים חשמליים משופרים המטפלים בבעיות הקשורות לחיסכון באנרגיה.
זמן פרסום: 28 ביולי 2022