مبدأ العمل والتحليل الهيكلي لعجلة المحرك

1. ما هي عجلة المحرك؟

عجلة المحرك ، المعروف باسم عجلة المحرك أو محرك المحور باللغة الصينية ، هو نظام قيادة يقوم بتثبيت محرك كهربائي مباشرة في وسط العجلة. إنه يختلف عن الطريقة التي تنقل بها المركبات التقليدية الطاقة إلى العجلات من خلال الهياكل الميكانيكية المعقدة مثل المحركات وصناديق التروس وأعمدة القيادة والفوارق ، ولكنها تتيح للمحرك قيادة دوران العجلات مباشرة.

يمكن أن يوفر هذا التصميم الكثير من أجزاء النقل الميكانيكية ، ويجعل بنية السيارة أكثر بساطة وضغوط ، وتقليل وزن السيارة بأكملها ، وتقليل الخسائر الميكانيكية ، وتحسين كفاءة الإرسال الكلية. في الوقت نفسه ، هذه التقنية مناسبة بشكل خاص للمركبات الخفيفة والمتوسطة الحجم مثل الدراجات الكهربائية والدراجات النارية الكهربائية والسيارات الكهربائية ، وتعزز الابتكار وتطبيق تكنولوجيا مركبات الطاقة الجديدة.

2. مبدأ العمل لعجلة المحرك
تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية
عادةً ما يكون المحرك الموجود في عجلة المحرك محرك DC بدون فرش (BLDC) أو محرك مغناطيس دائم (PMSM). عندما تزود البطارية بالطاقة للمحرك من خلال نظام التحكم الإلكتروني ، يتدفق التيار من خلال اللف من الجزء الثابت لإنشاء مجال مغناطيسي دوار. يتفاعل هذا المجال المغناطيسي مع المغناطيس الدائم على الدوار لتوليد عزم الدوران الميكانيكي.
التفاعل بين المجال المغناطيسي والدوار
عادةً ما يكون الدوار مصنوعًا من مادة مغناطيسية دائمة عالية القوة وتثبيتها في وسط محور العجلة. عندما يكون المجال المغناطيسي الدوار الناتج عن أعمال اللف في الدوار ، سيتم جذب الدوار بواسطة القوة المغناطيسية ويدور معه ، وبالتالي يقود العجلة إلى الدوران. هذه العملية فعالة للغاية لأن المحرك يقود العجلة مباشرة ، وتجنب فقدان الطاقة في الإرسال الميكانيكي التقليدي.
عزم الدوران يقود العجلة مباشرة
تحتاج المركبات التقليدية إلى نقل الطاقة من خلال آليات متعددة مثل مهاوي القيادة وصناديق التروس ، والتي لها احتكاك ميكانيكي وخسائر الكفاءة. يقوم تصميم عجلة المحرك بتثبيت المحرك مباشرة داخل العجلة ، ويتم تحويل عزم الدوران للمحرك مباشرة إلى الطاقة الدورانية للعجلة ، مما يحسن بشكل كبير من كفاءة نقل الطاقة وسرعة الاستجابة.
نظام التحكم يضبط السرعة وعزم الدوران
تقوم وحدة تحكم المحرك بضبط سعة وتواتر تيار العرض في الوقت الفعلي وفقًا لمتطلبات التسارع والتباطؤ في السيارة. من خلال التحكم في سرعة وعزم الدوران بدقة ، يتم ضمان البدء السلس والتسارع والكبح للسيارة. في الوقت نفسه ، يمكن تحقيق الكبح المتجدد ، ويمكن إعادة طاقة الكبح إلى البطارية لتحسين القدرة على التحمل.

3. هيكل عجلة المحرك
الدوار
الدوار هو الجزء الدوار من المحرك ، وعادة ما يكون مصنوع من مواد مغناطيس دائمة عالية الأداء مثل البورون الحديد النيوديميوم. تنتج هذه المغناطيس الدائم مجالًا مغناطيسيًا مستقرًا وقويًا ، وهو مفتاح توليد عزم الدوران للمحرك. يتم تثبيت الدوار على محور العجلات ويدور مع محرك المحرك ، مما يقود العجلة مباشرة للتدوير.
الجزء الثابت
الجزء الثابت هو جزء ثابت مثبت داخل محور العجلة. يتكون الجزء الثابت من نواة حديدية وملف متعرج. بعد تشغيل الطاقة ، يولد اللف من المكسر حقل مغناطيسي دوار يتفاعل مع المجال المغناطيسي الدوار لتوليد القوة الدافعة. يتطلب تصميم الجزء الثابت دقة ويتم ترتيب اللفات بالتساوي لضمان حقل مغناطيسي مستقر وفعال.
نظام تحمل
المحامل هي المكونات الميكانيكية الرئيسية التي تدعم الدوران الطبيعي للدوار والعجلات. يمكن أن تقلل المحامل عالية الجودة من الاحتكاك ، وتضمن التشغيل المستقر للدوار والمحور ، وتحمل القوى المحورية والشعاعية الناتجة عن السيارة أثناء القيادة ، مما يضمن متانة وموثوقية نظام القيادة.
مَركَز
لا يحمل المحور مكونات المحرك فحسب ، بل يحمل أيضًا الحمل الميكانيكي للعجلة. هذا هو الهيكل الأساسي لتركيب الإطارات. يجب أن يكون للمحور قوة ميكانيكية جيدة ومقاومة للتآكل ، كما يوفر أيضًا قناة تبديد حرارة فعالة للمحرك لمنع المحرك من ارتفاع درجة الحرارة.
أجهزة الاستشعار ووحدات التحكم
من أجل تحقيق التحكم الدقيق ، تم تجهيز عجلة المحرك بأجهزة استشعار الموضع (مثل أجهزة استشعار تأثير القاعة) وأجهزة استشعار درجة الحرارة. يتم استخدام مستشعر الموضع للكشف عن زاوية وسرعة الدوار في الوقت الفعلي وإطعامها مرة أخرى إلى وحدة التحكم في المحرك ، والتي تعدل المرحلة الحالية والسعة وفقًا لتحقيق تنظيم سريع للسرعة. مستشعر درجة الحرارة يحمي المحرك من ارتفاع درجة الحرارة والتلف.

4. مزايا عجلة المحرك

الهيكل المدمج وتوفير المساحة: يتم القضاء على نظام النقل المعقد ، ويتم دمج المحرك والعجلة في واحدة ، ويتم تقليل حجم السيارة بأكملها.

تقليل فقدان الإرسال الميكانيكي وتحسين الكفاءة: يتم تقليل الاحتكاك وفقدان الطاقة عن طريق القضاء على الروابط الوسيطة مثل سلاسل الإرسال والتروس.

صيانة بسيطة ، لا حاجة لتزييت السلاسل أو التروس: تقليل تكاليف التآكل والصيانة للأجزاء الميكانيكية.

الاستجابة السريعة ونقل الطاقة المباشر: تسارع قصير ووقت استجابة الفرامل ، تجربة قيادة أكثر حساسية.

من السهل تحقيق السيطرة الذكية والفرامل التجديدية: يتم تحقيق إدارة الطاقة الفعالة من خلال أنظمة التحكم الإلكترونية لتحسين أداء التحمل.

5. مناطق التطبيق
تستخدم عجلة المحرك على نطاق واسع في:
الدراجات الكهربائية والدراجات النارية الكهربائية: الضوء وسهل التثبيت والكفاءة العالية وتحسين تجربة السفر لمسافات قصيرة في المدن.

السيارات الكهربائية: خاصة المركبات الصغيرة الحضرية ، تبسيط الهيكل وتحسين استجابة الطاقة.
معدات الأتمتة الصناعية: الروبوتات الصغيرة ، AGV (المركبات الموجهة التلقائية) وغيرها من الحقول ، لأنها فعالة ومدمجة.

الأجهزة المحمولة الذكية: مثل الدراجات البخارية الكهربائية ، والكراسي المتحركة الكهربائية ، وما إلى ذلك ، من السهل دمجها والتحكم فيها.