Een permanente magneetmotor is een type borstelloze elektromotor die gebruikmaakt van lange, uitgelijnde magneten in plaats van wikkelingen.
Dit soort motor kan worden gebruikt in de Chevy Bolt[1], de Chevy Volt en de Tesla Product 3.[2] Verschillende andere Tesla-versies gebruiken klassieke inductiemotoren.[3] De voorste motoren in de vierwielaangedreven Tesla Product 3 zijn ook inductiemotoren.
Elektromotoren met een verlengde reactietijd zijn voor diverse hoogrendementstoepassingen, zoals elektrische auto's, veel beter dan inductiemotoren of motoren met vlakke wikkelingen. De hoofdontwerper van de Tesla-motor werd geciteerd met een toelichting op deze positieve aspecten: "Het is algemeen bekend dat motoren met lange-termijnmagneten het voordeel hebben van pre-excitatie door de magneten, wat resulteert in een prestatievoordeel. Inductiemotoren hebben een ideale fluxregeling, waardoor de prestaties verbeterd kunnen worden. Beide technologieën maken een variabele-snelheidstransmissie met één versnelling mogelijk als aandrijflijn voor auto's. Daarom bevat onze Model 3, zoals u weet, nu een motor met lange-termijnmagneten. Met het oog op de algehele prestaties en efficiëntie voldeed de motor met lange-termijnmagneten veel beter aan onze eisen voor kostenminimalisatie en was deze ideaal voor de focus op aantallen en efficiëntie. Kwantitatief gezien is het de variatie die het potentieel van de motor bepaalt, en het is een afweging tussen motorkosten, aantallen en batterijkosten die bepaalt welke technologie in de toekomst zal worden toegepast."
Het magnetische veld voor een synchrone machine kan worden gecreëerd door gebruik te maken van permanente magneten van neodymium-boor-ijzer, samarium-kobalt of ferriet op de rotor. In sommige motoren worden deze magneten met lijm op het oppervlak van de rotor gemonteerd, zodat het magnetische veld radiaal door de luchtspleet kan worden gericht. In andere ontwerpen zijn de magneten in het rotoroppervlak ingebed of in sleuven net onder het oppervlak geplaatst. Een ander type permanente magneetmotor maakt gebruik van in de omtrekrichting gerichte magneten in radiale sleuven die magnetische flux leveren aan ijzeren polen, die op hun beurt een radiaal veld in de luchtspleet creëren.
Dynamische modellering van een planetaire motor
Een planetaire tandwielmotor bestaat uit een reeks tandwielen die perfect synchroon draaien, waardoor ze een hoger koppel kunnen leveren dan een tandwielmotor. In tegenstelling tot de planetaire motor zijn tandwielmotoren eenvoudiger te bouwen en goedkoper, maar ze zijn beter geschikt voor toepassingen die een lager koppel vereisen. Dat komt omdat elk tandwiel de volledige belasting draagt. Hieronder volgen enkele belangrijke verschillen tussen de twee typen tandwielmotoren.
planetaire tandwielsysteem
Een planetaire tandwieloverbrenging is een type tandwielmechanisme dat koppel overbrengt van de ene bron naar de andere, meestal een roterende beweging. Bovendien vereist dit type tandwieloverbrenging dynamische modellering om de duurzaamheid en betrouwbaarheid ervan te onderzoeken. Eerdere studies omvatten zowel ontkoppelde als gekoppelde modellen voor de analyse van planetaire tandwieloverbrengingen. Het gecombineerde model houdt rekening met zowel de structurele stijfheid van de as als de stijfheid van de lagerondersteuning. In sommige toepassingen kan het flexibele planetaire tandwielstelsel de dynamische respons van het systeem beïnvloeden.
Bij een planetaire overbrenging is het axiale eindvlak van het cilindrische gedeelte draaibaar ten opzichte van de scheidingsplaat. Dit mechanisme houdt smeermiddel vast en voorkomt tevens dat vreemde deeltjes in het planetaire overbrengingssysteem terechtkomen. Een planetaire overbrenging is een uitstekende keuze als uw planetaire motor een hoge snelheid heeft. Een hoogwaardig planetair overbrengingssysteem kan betere prestaties leveren dan conventionele systemen.
Een planetair tandwielstelsel is een complex mechanisme, bestaande uit 3 bewegende schakels die met elkaar verbonden zijn door scharnieren. Het zonnewiel fungeert als ingang en de planeetwielen als uitgang. Ze draaien om hun assen met een overbrengingsverhouding die wordt bepaald door het aantal tanden op elk tandwiel. Het zonnewiel heeft 24 tanden, terwijl de planeetwielen driekwart daarvan hebben. Deze verhouding maakt een planetaire motor extreem efficiënt.
planetaire tandwieloverbrenging
Om de vrije trillingsrespons van een planetaire motoroverbrenging te voorspellen, is het essentieel om een wiskundig model voor het systeem te ontwikkelen. Voorheen werden statische en dynamische modellen gebruikt om het gedrag van planetaire motoroverbrengingen te bestuderen. In deze studie is een dynamisch model ontwikkeld om de effecten van belangrijke ontwerpparameters op de trillingsrespons te onderzoeken. Belangrijke parameters voor planetaire tandwieloverbrengingen zijn onder andere de stijfheid van de constructie en de vertanding, en de massa en locatie van de as en de lagersteunen.
Het ontwerp van de planetaire tandwieloverbrenging bestaat uit verschillende trappen die met variabele ingangssnelheden kunnen werken. Het ontwerp van de tandwieloverbrenging maakt de overdracht van hoge koppels mogelijk door de belasting over meerdere planetaire tandwielen te verdelen. Bovendien heeft de planetaire tandwieloverbrenging meerdere tanden die tijdens de werking gelijktijdig in elkaar grijpen. Dit ontwerp zorgt ook voor een hoger rendement en een groter overdraagbaar koppel. Hieronder volgen nog enkele andere voordelen van planetaire tandwieloverbrengingen. Al deze voordelen maken planetaire tandwieloverbrengingen tot een van de meest populaire typen planetaire motoren.
De compacte afmetingen van planetaire tandwielen zorgen voor een uitstekende warmteafvoer. Hoge snelheden en constante prestaties vereisen smering. Dit smeermiddel kan ook geluid en trillingen verminderen. Maar als deze eigenschappen niet wenselijk zijn voor uw toepassing, kunt u een ander type tandwieloverbrenging kiezen. Als u daarentegen hoge prestaties wilt behouden, is een planetaire motoroverbrenging de beste keuze. Wat zijn dan de voordelen van planetaire motoroverbrengingen?
planetaire tandwieloverbrenging met vaste overbrengingsverhouding
De planetaire tandwieloverbrenging is een veelvoorkomend type transmissie in diverse machines. De belangrijkste voordelen zijn een hoog rendement, compactheid, een grote overbrengingsverhouding en een gunstige vermogen-gewichtsverhouding. Dit type tandwieloverbrenging is een combinatie van rechte tandwielen, enkelvoudige schroefvormige tandwielen en visgraatvertandingen. Visgraatplanetaire tandwieloverbrengingen hebben een lagere axiale kracht en een hoog draagvermogen. Ze worden veel gebruikt in zware machines en transmissies van grote voertuigen.
Om een planetaire tandwieloverbrenging met een vaste overbrengingsverhouding te gebruiken, moeten de eerste en tweede planeet in een draagpositie staan. De eerste planeet wordt zo gedraaid dat de tanden ervan in de tanden van de zon grijpen. De tweede planeet kan echter niet draaien. Deze moet in een draagpositie staan zodat hij in de zon kan grijpen. Dit vereist een hoge mate van precisie, waardoor de planetaire tandwieloverbrenging meestal uit meerdere sets bestaat. Een korte analyse zal dit ontwerp vereenvoudigen.
Het planetaire tandwielstelsel bestaat uit 3 componenten. Het buitenste ringtandwiel wordt ondersteund door een ringtandwiel. Elk tandwiel staat onder een specifieke hoek ten opzichte van de andere. Hierdoor kunnen de tandwielen met een constante snelheid draaien en de beweging overbrengen. Dit ontwerp is ook populair in fietsen en andere kleine voertuigen. Als het planetaire tandwielstelsel uit meerdere trappen bestaat, kunnen meerdere ringtandwielen worden gedeeld. Een stationair ringtandwiel wordt ook gebruikt in slijpmechanismen. Planetaire tandwielen zijn doorgetrokken in cilindrische snijbladen. Het ringtandwiel staat stil en de planetaire tandwielen draaien om een zonne-as. In dit ontwerp heeft het buitenste ringtandwiel een planetaire tandwielverhouding van -3/2.
planetaire tandwieloverbrenging met een helixhoek van 0°
De koppelverdeling in een planetaire overbrenging is scheef, wat het draagvermogen van een naaldlager en daarmee de levensduur van het lager drastisch vermindert. Om beter te begrijpen hoe dit een tandwieloverbrenging kan beïnvloeden, bekijken we twee studies naar de lastverdeling in een planetaire overbrenging met een helixhoek van 0 graden. De eerste studie werd uitgevoerd met een zeer gespecialiseerd programma van lagerfabrikant INA/FAG. De rode lijn geeft de lastverdeling weer langs een naaldrol in een tandwiel met een helixhoek van 0 graden, terwijl de groene lijn overeenkomt met dezelfde lastverdeling in een tandwiel met een helixhoek van 15 graden.
Een andere methode om de helixhoek van een tandwiel te bepalen, is door de verhouding tussen het zonnewiel en het planeetwiel te bekijken. Het zonnewiel bevindt zich normaal gesproken aan de ingangszijde, terwijl de planeetwielen zich aan de uitgangszijde bevinden. Het zonnewiel staat stil. De twee tandwielen grijpen in op een ringtandwiel dat 45 graden met de klok mee draait. Beide tandwielen zijn bevestigd aan pinnen die de planeetwielen ondersteunen. In de onderstaande afbeelding ziet u de tangentiële en axiale tandwielkrachten in een planetaire tandwieloverbrenging.
Een andere methode om het vermogensverlies in een planetaire tandwieloverbrenging te berekenen, is het gebruik van een automatische versnellingsbak. Dit type overbrenging biedt een evenwichtige prestatie op het gebied van zowel vermogensefficiëntie als belastbaarheid. Ondanks de complexiteit biedt deze methode een nauwkeurigere analyse van de invloed van de helixhoek op het vermogensverlies in een planetaire tandwieloverbrenging. Als u geïnteresseerd bent in het verminderen van het vermogensverlies van een planetaire tandwieloverbrenging, lees dan verder!
planetaire tandwieloverbrenging met rechte tandwielen
Een planetaire tandwieloverbrenging is een type mechanisch aandrijfsysteem dat gebruikmaakt van rechte tandwielen die in tegengestelde richting binnen een vlak bewegen. Rechte tandwielen behoren tot de meest eenvoudige tandwieltypen, omdat ze geen speciale vertanding of hoeken vereisen om te functioneren. In plaats daarvan gebruiken rechte tandwielen een complexe tandvorm om te bepalen waar de tanden contact maken. Dit bepaalt op zijn beurt de hoeveelheid vermogen, koppel en snelheid die ze kunnen produceren.
Een tweetraps planetaire tandwieloverbrenging met rechte tandwielen kan ook met variabele ingangssnelheden werken. Voor een dergelijke configuratie is een wiskundig model van de tandwieloverbrenging ontwikkeld. Simulatie van het dynamische gedrag brengt de niet-stationaire effecten aan het licht en de resultaten komen goed overeen met de experimentele gegevens. Omdat de verhouding tussen de rechte tandwielen niet constant is, wordt dit een dedendum genoemd.
Een planetaire tandwieloverbrenging met rechte tandwielen is een type epicyclische tandwieloverbrenging. In dit geval lopen rechte tandwielen tussen tandwielen die zowel inwendige als uitwendige tanden hebben. De omtreksbeweging van de rechte tandwielen is analoog aan de rotatie van planeten in ons zonnestelsel. Een planetaire tandwieloverbrenging bestaat uit vier hoofdonderdelen. Het planeetwiel bevindt zich in het zonnewiel en roteert om de beweging over te brengen op het zonnewiel. De planeetwielen zijn gemonteerd op een scharnierdrager die is verbonden met de uitgaande as.
planetaire tandwieloverbrenging met schroefvormige tandwielen
Een planetaire tandwieloverbrenging met spiraalvormige tanden is een extreem krachtig transmissiesysteem dat een hoge vermogensdichtheid kan leveren. Spiraalvormige tandwielen worden gebruikt om de efficiëntie te verhogen door een efficiënter alternatief te bieden voor conventionele wormwielen. Dit type transmissie heeft het potentieel om de algehele prestaties van een systeem te verbeteren, en de voordelen reiken veel verder dan alleen de vermogensdichtheid. Maar wat maakt dit transmissiesysteem zo aantrekkelijk? Wat zijn de belangrijkste factoren om te overwegen bij het ontwerpen van dit type transmissiesysteem?
De meest eenvoudige planetaire overbrenging bestaat uit een zonnewiel, planeetwielen en een ringwiel. Het aantal planeetwielen varieert, maar de basisstructuur van planetaire overbrengingen is vergelijkbaar. Bij een eenvoudige planetaire overbrenging drijft het zonnewiel een dragerconstructie aan. Het aantal planeetwielen kan variëren van 2 tot 6. Een planetaire overbrenging heeft een lage massatraagheid en is compact en betrouwbaar.
De eigenschappen van de vertandingsfase van een planetaire tandwieloverbrenging zijn van bijzonder belang bij het ontwerpen van de profielen. Diverse parameters, zoals het verschil in vertandingsfase en aanpassingen aan het tandprofiel, moeten grondig worden bestudeerd om de dynamische eigenschappen van een planetaire tandwieloverbrenging volledig te begrijpen. Deze factoren, samen met andere, bepalen de prestaties van de schroefvormige tandwielen. Het is daarom essentieel om de vertandingsfase van een planetaire tandwieloverbrenging te begrijpen om deze effectief te kunnen ontwerpen.
