Moottoripyörän työperiaate ja rakenteellinen analyysi

1. Mikä on moottoripyörä?

Moottoripyörä , joka tunnetaan yleisesti moottoripyörä- tai napamoottorina kiinaksi, on käyttöjärjestelmä, joka asentaa suoraan sähkömoottorin pyörän keskelle. Se eroaa siitä, miten perinteiset ajoneuvot lähettävät voimaa pyörille monimutkaisten mekaanisten rakenteiden, kuten moottorien, vaihdelaatikoiden, käyttöakselien ja erottelujen kautta, mutta antaa moottorin ohjata pyörien pyörimistä suoraan.

Tämä malli voi säästää paljon mekaanisia vaihteistoja, tehdä ajoneuvojen rakenteesta yksinkertaisemman ja kompaktisemman, vähentää koko ajoneuvon painoa, vähentää mekaanisia häviöitä ja parantaa kokonaisvaihtotehokkuutta. Samanaikaisesti tämä tekniikka soveltuu erityisesti kevyisiin ja keskisuuriin ajoneuvoihin, kuten sähköpolkupyöriin, sähkömoottoripyöriin ja sähköajoneuvoihin, ja edistää uuden energiaajoneuvotekniikan innovaatiota ja levitystä.

2. moottoripyörän toimintaperiaate
Sähköenergian muuntaminen mekaaniseksi energiaksi
Moottoripyörän moottori on yleensä harjaton tasavirtamoottori (BLDC) tai pysyvä magneetti -synkroninen moottori (PMSM). Kun akku toimittaa moottorin virtaa elektronisen ohjausjärjestelmän läpi, virta virtaa staattorin käämin läpi pyörivän magneettikentän tuottamiseksi. Tämä magneettikenttä on vuorovaikutuksessa roottorin pysyvien magneettien kanssa mekaanisen vääntömomentin tuottamiseksi.
Magneettikentän ja roottorin vuorovaikutus
Roottori on yleensä valmistettu erittäin lujasta pysyvästä magneettisesta materiaalista ja asennetaan pyörän akselin keskelle. Kun staattorin käämin tuottama pyörivä magneettikenttä toimii roottoriin, magneettinen voima houkuttelee roottoria ja pyörii sen kanssa, ajaen siten pyörää kiertämään. Tämä prosessi on erittäin tehokas, koska moottori ajaa suoraan pyörää välttäen perinteisen mekaanisen voimansiirron energiahäviötä.
Vääntömomentti ajaa suoraan pyörää
Perinteisten ajoneuvojen on lähetettävä virtaa useiden mekanismien, kuten käyttöakselien ja vaihdelaatikoiden, kautta, joilla on mekaaninen kitka- ja tehokkuushäviöt. Moottoripyörän suunnittelu asentaa moottorin suoraan pyörän sisälle, ja moottorin vääntömomentti muunnetaan suoraan pyörän pyörimisvoimaan, mikä parantaa huomattavasti tehonsiirron tehokkuutta ja vasteen nopeutta.
Ohjausjärjestelmä säätää nopeutta ja vääntömomenttia
Moottorin ohjain säätää syöttövirran amplitudia ja taajuutta reaaliajassa ajoneuvon kiihtyvyys- ja hidastuvuusvaatimusten mukaisesti. Ohjaamalla moottorin nopeutta ja vääntömomenttia tarkasti, ajoneuvon sileä alku, kiihtyvyys ja jarrutus taataan. Samanaikaisesti voidaan saavuttaa regeneratiivinen jarrutus, ja jarrutusenergia voidaan syöttää takaisin akkuun kestävyyden parantamiseksi.

3. moottoripyörän rakenne
Roottori
Roottori on moottorin pyörivä osa, joka on yleensä valmistettu korkean suorituskyvyn pysyvistä magneettimateriaaleista, kuten neodyymirautaboorista. Nämä pysyvät magneetit tuottavat vakaan ja vahvan magneettikentän, joka on avain moottorin vääntömomentin muodostumiseen. Roottori on kiinnitetty pyörän akseliin ja pyörii moottorin ajomatkan ollessa suoraan pyörää pyöriä.
Staattori
Staattori on kiinteä osa, joka on asennettu pyörän navan sisään. Staattori koostuu raudan ytimestä ja käämityksestä. Kun virta on kytketty päälle, staattorin käämi tuottaa pyörivän magneettikentän, joka on vuorovaikutuksessa roottorin magneettikentän kanssa käyttövoiman tuottamiseksi. Staattorin suunnittelu vaatii tarkkuutta ja käämitykset on järjestetty tasaisesti vakaan ja tehokkaan magneettikentän varmistamiseksi.
Laakerijärjestelmä
Laakerit ovat keskeisiä mekaanisia komponentteja, jotka tukevat roottorin ja pyörien normaalia kiertoa. Korkealaatuiset laakerit voivat vähentää kitkaa, varmistaa roottorin ja navan vakaa toiminta ja kestää ajoneuvon tuottamat aksiaali- ja säteittäiset voimat ajamisen aikana varmistaen käyttöjärjestelmän kestävyyden ja luotettavuuden.
Napa
Keskus ei vain kuljeta moottorikomponentteja, vaan se sisältää myös pyörän mekaanista kuormaa. Se on rengasasennuksen perusrakenne. Napalla on oltava hyvä mekaaninen lujuus ja korroosionkestävyys, ja se on myös saatava moottorin tehokkaan lämmön hajoamiskanavan moottorin ylikuumenemisen estämiseksi.
Anturit ja ohjausyksiköt
Tarkan ohjauksen saavuttamiseksi moottoripyörä on varustettu sijaintiantureilla (kuten Hall Effect -antureilla) ja lämpötila -antureilla. Paikka-anturia käytetään roottorin reaaliaikaisen kulman ja nopeuden havaitsemiseen ja syöttämiseen moottorin ohjaimeen, joka säätää virran vaihetta ja amplitudia vastaavasti tarkan nopeuden säätelyn saavuttamiseksi. Lämpötila -anturi suojaa moottoria ylikuumenemiselta ja vaurioilta.

4. moottoripyörän edut

Kompakti rakenne ja tilan säästö: Kompleksin voimansiirtojärjestelmä eliminoidaan, moottori ja pyörä yhdistetään yhdeksi ja koko ajoneuvon tilavuus vähenee.

Mekaanisen siirron menetyksen vähentäminen ja tehokkuuden parantaminen: Kitka ja energian menetys vähenevät poistamalla välilinkit, kuten siirtoketjut ja hammaspyörät.

Yksinkertainen huolto, ei tarvitse voittaa ketjuja tai hammaspyöriä: Vähennä mekaanisten osien kulumista ja ylläpitokustannuksia.

Nopea vastaus ja suora voimansiirto: lyhyt kiihtyvyys ja jarrutusvasteaika, herkempi ajokokemus.

Älykäs valvonta- ja regeneratiivinen jarrutus: Tehokas energianhallinta saavutetaan elektronisten ohjausjärjestelmien avulla kestävyyden suorituskyvyn parantamiseksi.

5. Sovellusalueet
Moottoripyörää käytetään laajasti:
Sähköpolkupyörät ja sähkömoottoripyörät: kevyt, helppo asentaa, korkea hyötysuhde ja parantaa lyhyen matkan matkan kokemuksia kaupungeissa.

Sähköajoneuvot: Erityisesti kaupunkien mikro -ajoneuvot, yksinkertaistavat rakennetta ja parantavat energiavastetta.
Teollisuusautomaatiolaitteet: Pienet robotit, AGV (automaattiset ohjatut ajoneuvot) ja muut kentät, koska ne ovat tehokkaita ja kompakteja.

Älykkäät mobiililaitteet: kuten sähköiskokoot, sähköiset pyörätuolit jne., On helppo integroida ja hallita.