Zasada pracy i analiza strukturalna koła silnika

1. Co to jest koło silnika?

Koło silnika Powszechnie znany jako silnik lub silnik piasty w języku chińskim, to system napędowy, który bezpośrednio instaluje silnik elektryczny na środku koła. Różni się od sposobu, w jaki tradycyjne pojazdy przenoszą moc na koła poprzez złożone struktury mechaniczne, takie jak silniki, skrzynie biegów, wały napędowe i różnice, ale pozwala silnikowi bezpośrednio napędzać obrót kół.

Ta konstrukcja może zaoszczędzić wiele mechanicznych części transmisji, uczynić strukturę pojazdu prostą i kompaktową, zmniejszyć wagę całego pojazdu, zmniejszyć straty mechaniczne i poprawić ogólną wydajność transmisji. Jednocześnie technologia ta jest szczególnie odpowiednia dla pojazdów lekkich i średnich, takich jak rowery elektryczne, motocykle elektryczne i pojazdy elektryczne, oraz promuje innowacje i zastosowanie nowych technologii pojazdów energetycznych.

2. Zasada pracy koła silnika
Konwersja energii elektrycznej na energię mechaniczną
Silnik w kołach silnika jest zwykle bezszczotkowym silnikiem prądu stałego (BLDC) lub silnikiem synchronicznym magnesu stałego (PMSM). Gdy akumulator dostarcza zasilanie silnika przez elektroniczny system sterowania, prąd przepływa przez uzwojenie stojana, aby wygenerować obracające się pole magnetyczne. To pole magnetyczne oddziałuje z magnesami stałymi na wirnik, aby wygenerować mechaniczny moment obrotowy.
Interakcja między polem magnetycznym a wirnikiem
Wirnik jest zwykle wykonany z stałego materiału magnetycznego o wysokiej wytrzymałości i zainstalowany w środku osi koła. Gdy obracające się pole magnetyczne wytwarzane przez uzwojenie stojana działa na wirnik, wirnik będzie przyciągnięty siłą magnetyczną i obraca się wraz z nią, a tym samym napędzanie koła do obracania się. Proces ten jest bardzo wydajny, ponieważ silnik napędza koło, unikając utraty energii w tradycyjnej mechanicznej transmisji.
Moment obrotowy napędza koło
Tradycyjne pojazdy muszą przekazywać energię za pomocą wielu mechanizmów, takich jak wały napędowe i skrzynie biegów, które mają mechaniczne tarcie i straty wydajności. Konstrukcja koła silnika instaluje silnik wewnątrz koła, a moment obrotowy silnika jest bezpośrednio przekształcany w moc obrotową koła, znacznie poprawiając wydajność transmisji mocy i prędkość reakcji.
System sterowania dostosowuje prędkość i moment obrotowy
Kontroler silnika dostosowuje amplitudę i częstotliwość prądu zasilania w czasie rzeczywistym zgodnie z wymogami przyspieszenia i opóźnienia pojazdu. Dzięki precyzyjnie kontrolowaniu prędkości i momentu obrotowego silnika gwarantowane są gładki start, przyspieszenie i hamowanie pojazdu. Jednocześnie można osiągnąć hamowanie regeneracyjne, a energię hamowania można zasilić z powrotem do baterii, aby poprawić wytrzymałość.

3. Struktura koła silnika
Rotor
Rotor jest obracającą się częścią silnika, zwykle wykonanego z wysokowydajnych materiałów magnesowych, takich jak bor żelazny neodymu. Te stałe magnesy wytwarzają stabilne i silne pole magnetyczne, które jest kluczem do generowania momentu obrotowego silnika. Rotor jest przymocowany do osi koła i obraca się z napędem silnika, bezpośrednio napędzając koło do obracania się.
Stojan
Stojan jest stałą częścią zainstalowaną wewnątrz piasty koła. Stownik składa się z żelaznego rdzenia i krętej cewki. Po włączeniu mocy uzwojenie stojana generuje obracające się pole magnetyczne, które oddziałuje z polem magnetycznym wirnika w celu wygenerowania siły napędowej. Projekt stojana wymaga precyzji, a uzwojenia są równomiernie ułożone, aby zapewnić stabilne i wydajne pole magnetyczne.
System łożyska
Łożyska są kluczowymi elementami mechanicznymi, które obsługują normalny obrót wirnika i kół. Łożyska wysokiej jakości mogą zmniejszyć tarcie, zapewnić stabilne działanie wirnika i piasty oraz wytrzymać siły osiowe i promieniowe generowane przez pojazd podczas jazdy, zapewniając trwałość i niezawodność systemu napędowego.
Centrum
Hub nie tylko przenosi elementy silnika, ale także nosi mechaniczne obciążenie koła. Jest to podstawowa konstrukcja instalacji opon. Centrum musi mieć dobrą wytrzymałość mechaniczną i odporność na korozję, a także zapewnia skuteczny kanał rozpraszania ciepła dla silnika, aby zapobiec przegrzaniu silnika.
Czujniki i jednostki kontrolne
Aby osiągnąć precyzyjną kontrolę, koło silnika jest wyposażone w czujniki położenia (takie jak czujniki efektu hali) i czujniki temperatury. Czujnik położenia służy do wykrywania kąta i prędkości w czasie rzeczywistym wirnika i zasilania go z powrotem do sterownika silnika, który odpowiednio dostosowuje bieżącą fazę i amplitudę, aby osiągnąć precyzyjną regulację prędkości. Czujnik temperatury chroni silnik przed przegrzaniem i uszkodzeniem.

4. Zalety koła silnika

Kompaktowa struktura i oszczędność przestrzeni: złożony system transmisji jest eliminowany, silnik i koło są łączone w jedną, a objętość całego pojazdu jest zmniejszona.

Zmniejszenie mechanicznej utraty transmisji i poprawa wydajności: Tarcie i utrata energii są zmniejszone poprzez wyeliminowanie połączeń pośrednich, takich jak łańcuchy transmisji i przekładnie.

Prosta konserwacja, nie trzeba smarować łańcuchów lub przekładni: zmniejszaj koszty zużycia i konserwacji części mechanicznych.

Szybka reakcja i bezpośrednia transmisja mocy: krótkie przyspieszenie i czas reakcji hamowania, bardziej wrażliwe wrażenia z jazdy.

Łatwe do osiągnięcia inteligentnej kontroli i hamowania regeneracyjnego: Skuteczne zarządzanie energią osiąga się poprzez elektroniczne systemy sterowania w celu poprawy wydajności wytrzymałościowej.

5. Obszary zastosowania
Koło silnika jest szeroko stosowane w:
Rowery elektryczne i motocykle elektryczne: lekkie, łatwe w instalacji, wysoka wydajność i poprawia wrażenia z podróży na krótkie odległości w miastach.

Pojazdy elektryczne: zwłaszcza miejskie mikro pojazdy, upraszcz strukturę i poprawiają reakcję energii.
Sprzęt do automatyzacji przemysłowej: małe roboty, AGV (automatyczne pojazdy z przewodnikiem) i inne dziedziny, ponieważ są one wydajne i kompaktowe.

Inteligentne urządzenia mobilne: takie jak skutery elektryczne, wózki elektryczne itp. Są łatwe do zintegrowania i kontroli.