Які продуктові бар’єри існують для двигунів без сердечника?

В даний час промисловість безсерцевих двигунів має високі товарні бар’єри, що ускладнює вихід на ринок. Основний виклик полягає в технології намотування, зокрема, охоплюючи три виміри: дизайн намотування, процес намотування та обладнання для намотування. Навіть після подолання технічних вузьких місць і досягнення масового виробництва продуктивність продукту залишається важко підтримувати на стабільно високому рівні через такі фактори, як коливання натягу та посадка дроту під час процесу намотування, що ще більше підвищує бар’єр для широкомасштабного-впровадження. 1.. Конструкція обмотки: конструкція обмотки є основою технологічних бар’єрів безсерцевих двигунів. Це типовий глибокий інтегрований процес оптимізації, що включає кілька фізичних областей (електромагнетизм, термодинаміка) і кілька дисциплін (електромагнетизм, матеріалознавство, машинобудування). Цей процес конкретно охоплює три основні завдання: Оптимізація електромагнітних і структурних параметрів: точне узгодження параметрів, таких як кількість витків і діаметр дроту, необхідне для досягнення оптимального розподілу магнітного поля та магніторушійної сили без обмежень сердечника. Це безпосередньо визначає щільність потужності двигуна, ефективність і вихідний крутний момент. Конструкція топології обмотки: для конструкцій у формі чаші- неправильної форми (таких як циліндри та диски) шлях просторового розташування, поворот кінців і метод фіксації провідників мають бути точно розроблені, щоб забезпечити механічну стабільність обмоток і уникнути деформації або вібрації, викликаної електромагнітними або відцентровими силами. Вибір матеріалу та ко-конструкція керування температурою: провідники повинні мати високу провідність і міцність; одночасно, через відсутність серцевини, змінюється шлях розсіювання тепла, що вимагає оптимізації зазору обмотки та узгодження теплопровідності ізоляційного матеріалу для створення ефективного шляху розсіювання тепла та контролю підвищення робочої температури. Головне завдання для розробників полягає в тому, щоб збалансувати суперечливі цілі, такі як висока щільність потужності, низькі коливання крутного моменту, малий розмір і висока надійність. Чудова конструкція обмотки не лише визначає верхню межу продуктивності двигуна, але й закладає основу для техніко-економічного обґрунтування процесу та вибору обладнання, що робить його основною та найважливішою ланкою у формуванні галузевих бар’єрів. 2. Процес намотування: Процес намотування є основною перешкодою для підвищення продуктивності та можливості масового виробництва двигунів без сердечника. Цей процес спрямований на перетворення окремих емальованих проводів на самонесучу котушку з достатньою механічною міцністю. Ключ полягає в точному контролі температури, тиску та часу, що дозволяє ізоляційному лаку (такому як поліуретан або поліамід-імід) емальованих проводів термічно розплавитися та затвердіти, утворюючи міцний ізоляційний зв’язок між сусідніми провідниками, щоб протистояти величезній відцентровій силі, створюваній високо-швидкісним обертанням двигуна. Рівень цього процесу безпосередньо визначає точність, консистенцію та кінцеву структурну міцність котушки, таким чином впливаючи на вихідний крутний момент двигуна, ефективність, NVH (шум, вібрація та різкість) і продуктивність масового виробництва. Базуючись на методі намотування, основні процеси в основному включають три типи: пряме намотування, сідлоподібне намотування та косе намотування. Їх технічні характеристики та застосовні сценарії суттєво відрізняються: Пряма обмотка: метод намотування котушки, придатний для довгих структур обмоток у двигунах без сердечника. Його основною особливістю є те, що, використовуючи напрямок осі статора або ротора двигуна (тобто напрямок довжини двигуна) як орієнтир, натяг дроту та траєкторія розташування точно контролюються для щільного намотування дроту в цьому напрямку, утворюючи стовпчасту або шарувату регулярну обмотку. Оскільки він повинен відповідати вимогам виробництва довших обмоток, він зазвичай вимагає кількох обмоток, що призводить до відносно високої складності процесу. Остаточна готова обмотка має хороші характеристики ізоляції та стабільний вихідний крутний момент. Сідлоподібна обмотка: одна з основних схем намотування котушок у безсерцевих двигунах, а також широко використовуваний метод намотування в передових безсерцевих двигунах за кордоном. Завдяки дугоподібному-контуру пазів статора двигуна дріт намотується одним безперервним рухом уздовж дугоподібної-траєкторії в межах пазів, що призводить до симетричного «сідлоподібного-форми» загального профілю обмотки-основна частина обмотки ідеально відповідає пазам статора, з плавним нахилом і симетричні розширення на обох кінцях. Цей спосіб намотування простий і ефективний, не вимагає багаторазового перемотування. Готова обмотка може похвалитися основними перевагами, такими як легка вага, низький момент інерції, високе електромагнітне використання, високий вихідний крутний момент і мала постійна часу. Похила обмотка: основний метод намотування котушки в -стандартних застосуваннях двигунів без сердечника, що представляє передову міжнародну технологію. Під час намотування дріт утримується під кутом 5 градусів -15 градусів до осі двигуна. Кут нахилу та відстань між гвинтами точно контролюються машиною для намотування, безперервно намотуючи вздовж пазів статора, щоб утворити гвинтову обмотку. Ця обмотка демонструє плавний і рівномірний розподіл магнітного поля. Складність виробництва знаходиться між рівнем намотування та намотуванням у формі сідла. Готовий продукт має такі важливі характеристики, як мінімальний момент інерції, низький рівень електромагнітного шуму, мала постійна часу та висока легкість, що робить його придатним для сценаріїв із суворими вимогами щодо швидкої реакції та низького рівня шуму.

3. Обладнання для намотування двигунів з порожнистими чашками: на основі шляху формування намотування обладнання для двигунів з порожнистими чашками в основному поділяється на дві категорії: намотування листів і пряме намотування. Намотування листа: цей процес тривалий і складний. Спочатку мідний дріт намотується в-двовимірну-ромбовидну або хвилясту котушку на плоскій формі. Потім котушка пресується в плоску смугу дроту за допомогою прецизійної форми. Нарешті, ця дротяна стрічка намотується та затверджується для формування остаточної циліндричної котушки. Характеристики цього методу формування: технологія зріла, але кроків багато, а вимоги до матеріалів (пластичність емалевої плівки) і точності форми надзвичайно високі. Під час процесу пресування та намотування може легко виникнути пошкодження емалевої плівки, деформація дроту або внутрішня напруга, що призведе до поганої консистенції та високої кількості браку. Його головною перевагою є можливість виготовляти котушки з дуже малою осьовою довжиною, але він має значні недоліки у виробництві котушок великого-діаметра та високої-потужності. Пряме намотування: за допомогою машини для точного намотування з багатоосьовим з’єднанням емальований дріт безпосередньо намотується в трьох вимірах на циліндричну форму (оправку) за один крок, усуваючи необхідність у подальших процесах сплющування та прокатки. Характеристиками цього методу формування є: короткий шлях, високий ступінь автоматизації та низький ризик пошкодження матеріалу, що забезпечує високу ефективність і хорошу консистенцію. Удосконалена технологія прямого намотування може створювати високо{16}}котушки з більшими розмірами, вищим коефіцієнтом заповнення щілин і чудовою геометрією. Його технологічні бар'єри в основному полягають у складності намотувальної машини та точності алгоритму керування. Наразі це основний процес для-безсерцевих двигунів високого класу.