Pracovný princíp a štrukturálna analýza motorického kolesa

1. Čo je motorové koleso?

Motorové koleso , bežne známy ako motorové koleso alebo motor náboja v čínštine, je pohonný systém, ktorý priamo inštaluje elektrický motor do stredu kolesa. Odlišuje sa od spôsobu, akým tradičné vozidlá prenášajú energiu na kolesá prostredníctvom zložitých mechanických štruktúr, ako sú motory, prevodovky, hnacie hriadele a diferenciály, ale umožňuje motoru priamo riadiť rotáciu kolies.

Táto konštrukcia môže ušetriť veľa častí mechanického prevodu, zvýšiť a kompaktnejšiu štruktúru vozidla, znížiť hmotnosť celého vozidla, znížiť mechanické straty a zlepšiť celkovú účinnosť prenosu. Zároveň je táto technológia obzvlášť vhodná pre ľahké a stredné vozidlá, ako sú elektrické bicykle, elektrické motocykle a elektrické vozidlá, a podporuje inovácie a aplikáciu nových technológií energetických vozidiel.

2. Pracovný princíp motorového kolesa
Premena elektrickej energie na mechanickú energiu
Motor v motorovom kolese je zvyčajne bez kefiek jednosmerného motora (BLDC) alebo synchrónnym motorom s permanentným magnetom (PMSM). Keď batéria dodáva energiu do motora cez elektronický riadiaci systém, prúd preteká vinutím statora, aby sa generovalo otáčajúce magnetické pole. Toto magnetické pole interaguje s trvalými magnetmi na rotore, aby sa vytvoril mechanický krútiaci moment.
Interakcia medzi magnetickým poľom a rotorom
Rotor je zvyčajne vyrobený z vysoko pevného trvalého magnetického materiálu a je nainštalovaný v strede osi kolesa. Keď rotujúce magnetické pole generované vinutím statora pôsobí na rotor, rotor bude priťahovaný magnetickou silou a otáča sa s ním, čím sa otáča kolesom. Tento proces je veľmi efektívny, pretože motor priamo poháňa koleso, čím sa zabráni strate energie pri tradičnom mechanickom prenose.
Krútiaci moment priamo poháňa koleso
Tradičné vozidlá musia prenášať energiu prostredníctvom viacerých mechanizmov, ako sú hnacie hriadele a prevodovky, ktoré majú mechanické straty trenia a účinnosti. Dizajn motora priamo inštaluje motor vo vnútri kolesa a krútiaci moment motora sa priamo prevedie na rotačný výkon kolesa, čo výrazne zlepšuje účinnosť prenosu energie a rýchlosť odozvy.
Riadiaci systém upravuje rýchlosť a krútiaci moment
Ovládač motora upravuje amplitúdu a frekvenciu napájacieho prúdu v reálnom čase podľa požiadaviek na zrýchlenie a spomalenie vozidla. Presným riadením rýchlosti a krútiaceho momentu motora je zaručený hladký štart, zrýchlenie a brzdenie vozidla. Zároveň je možné dosiahnuť regeneratívne brzdenie a brzdná energia sa môže priviesť späť do batérie, aby sa zlepšila vytrvalosť.

3. Štruktúra motorového kolesa
Rotor
Rotor je rotujúcou časťou motora, ktorá sa zvyčajne vyrába z vysoko výkonných materiálov permanentných magnetov, ako je napríklad bór z neodymia. Tieto trvalé magnety produkujú stabilné a silné magnetické pole, ktoré je kľúčom k generovaniu krútiaceho momentu motora. Rotor je pripevnený k osi kolesa a otáča sa pomocou pohonu motora, ktorý priamo poháňa koleso, aby sa otáčal.
Stator
Stator je pevná časť nainštalovaná vo vnútri náboja kolesa. Stator pozostáva zo železného jadra a vinutia cievky. Po zapnutí energie generuje vinutie statora rotujúce magnetické pole, ktoré interaguje s magnetickým poľom rotora, aby sa vytvorila hnacia sila. Dizajn statora vyžaduje presnosť a vinutia sú rovnomerne usporiadané tak, aby zabezpečili stabilné a efektívne magnetické pole.
Ložiskový systém
Ložiská sú kľúčové mechanické komponenty, ktoré podporujú normálnu rotáciu rotora a kolies. Kvalitné ložiská môžu znížiť trenie, zabezpečiť stabilnú prevádzku rotora a náboja a odolávať axiálnym a radiálnym silám generovaným vozidlom počas jazdy, čím sa zabezpečí trvanlivosť a spoľahlivosť pohonného systému.
Huba
Rozbočovač nesie nielen komponenty motora, ale tiež nesie mechanické zaťaženie kolesa. Je to základná štruktúra pre inštaláciu pneumatík. Rozbočovač musí mať dobrú mechanickú pevnosť a odolnosť proti korózii a tiež poskytnúť motorový kanál na rozptyl tepla, aby sa zabránil prehriatiu motora.
Senzory a kontrolné jednotky
Aby sa dosiahlo presné ovládanie, motorové koleso je vybavené polohovými senzormi (ako sú senzory efektu haly) a teplotné senzory. Senzor polohy sa používa na detekciu uhla a rýchlosti rotora v reálnom čase a jeho privádzanie späť do riadiaceho regulátora motora, ktorý podľa toho upravuje aktuálnu fázu a amplitúdu, aby sa dosiahla presná regulácia rýchlosti. Teplotný senzor chráni motor pred prehriatím a poškodením.

4. Výhody motorového kolesa

Kompaktná štruktúra a úspora priestoru: zložitý prenosový systém je eliminovaný, motor a koleso sa kombinujú do jedného a objem celého vozidla sa zníži.

Zníženie straty mechanického prenosu a zlepšenie účinnosti: trenie a strata energie sa znižujú odstránením medziproduktov, ako sú prevodové reťazce a prevodové stupne.

Jednoduchá údržba, nie je potrebné mazať reťazce alebo prevodové stupne: znížte náklady na opotrebenie a údržbu mechanických častí.

Rýchla reakcia a priamy prenos energie: krátke zrýchlenie a čas odozvy brzdenia, citlivejší zážitok z jazdy.

Ľahko dosiahnuteľné inteligentné riadenie a regeneratívne brzdenie: efektívne riadenie energie sa dosahuje prostredníctvom elektronických riadiacich systémov na zlepšenie vytrvalostného výkonu.

5. Oblasti aplikácií
Motorové koleso sa široko používa v:
Elektrické bicykle a elektrické motocykle: ľahké, ľahko inštalovateľné, vysoká účinnosť a zlepšujú zážitok z cestovania v mestách na krátke vzdialenosti.

Elektrické vozidlá: najmä mestské mikrofrekvenčné vozidlá, zjednodušujú štruktúru a zlepšujú reakciu energie.
Priemyselné automatizačné vybavenie: malé roboty, AGV (automatické riadené vozidlá) a ďalšie polia, pretože sú efektívne a kompaktné.

Inteligentné mobilné zariadenia: ako sú elektrické skútre, elektrické invalidné vozíky atď. Dajú sa ľahko integrovať a ovládať.