Ценность мотор-колес выходит за рамки простого «установки двигателя в колесо». Реальное влияние на удобство использования и репутацию оказывают эффективность, повышение температуры, уровень шума, надежность и стабильность серийного производства. WINAMICS предлагает комплексное решение для бесщеточных мотор-колес (BLDC Hub Motors) для таких применений, как двух- и трехколесные электромобили, совместное использование транспортных средств, легкая логистика и специальные мобильные платформы. Это решение охватывает все этапы: от концептуального проектирования, проверки моделирования, изготовления прототипов, тестирования и сертификации до серийного производства , что делает циклы исследований и разработок более контролируемыми, показатели производительности — более конкретными, а цепочку поставок — более надежной.
В ходе реализации проекта мы уделяли приоритетное внимание «технологичности изготовления (DFM)» и «тестируемости (DFT)» на этапе проектирования, чтобы избежать переделок и задержек, вызванных допусками при сборке, склеиванием магнитов, процессами намотки или путями рассеивания тепла, обеспечивая тем самым приближение каждой итерации к целям массового производства.
По сравнению с коллекторными решениями, бесщеточные мотор-колеса обычно обеспечивают более высокую эффективность, более длительный срок службы и меньшие затраты на техническое обслуживание. По сравнению с цепными/ременными передачами, прямой привод от ступицы также снижает потери при передаче и источники шума. В качестве примера рассмотрим сценарии легкой мобильности: каждое увеличение общей эффективности на 3–6% часто приводит к более заметному увеличению дальности хода при той же емкости батареи. Кроме того, превосходная система терморегулирования и конструкция магнитной цепи могут значительно снизить риски снижения производительности и остановки двигателя в таких условиях, как длинные подъемы, полная нагрузка и частые циклы запуска-остановки.
Что еще более важно, мотор-колеса — это мехатронные изделия: магнитная цепь, обмотки, подшипники, уплотнения, защита от коррозии, жгут проводов, алгоритм управления, тепловой путь и процесс сборки — все это взаимосвязано. Оптимизация одной точки может легко привести к непредвиденным последствиям. Подход WINAMICS заключается в установлении пределов производительности с использованием системного инженерного мышления и в правильной настройке ключевых показателей с первого раза, сфокусировавшись на целевых условиях эксплуатации.
Мы разбиваем проекты на многократно используемые, поддающиеся количественной оценке этапы, чтобы гарантировать, что каждый шаг подкреплен данными, избегая опоры на «догадки, основанные на опыте». Типичный график проекта (скорректированный с учетом диапазона мощности, структурной сложности и требований к сертификации) выглядит следующим образом:
Пояснение к справочным данным: При условии развитой цепочки поставок и четкого спроса, время от начала проекта до мелкосерийного опытного производства легких изделий по индивидуальному заказу, как правило, составляет 8–16 недель ; для проектов со сложными конструкциями (высокая степень защиты, низкий уровень шума, высокая плотность крутящего момента) или требующих дополнительной сертификации цикл будет соответственно дольше.
Конструкция бесщеточного мотор-колеса WINAMICS не ставит перед собой цель "достичь максимума по какому-либо одному параметру", а стремится к сбалансированной оптимизации эффективности, крутящего момента, повышения температуры, уровня шума, срока службы и стоимости . Ниже приведены распространенные конструктивные соображения (которые могут быть скорректированы в соответствии с платформой вашего транспортного средства и стратегией управления):
Путем регулирования соотношения полюсов и пазов, схемы намотки (концентрированная/распределенная), класса магнитов и запаса размагничивания достигается баланс между пиковым крутящим моментом и КПД на высоких скоростях. К общим целям относятся достижение общего КПД 80–90% (в зависимости от диапазона мощности, стратегии управления и диаметра шестерни) и снижение пульсаций крутящего момента для улучшения низкоскоростной вибрации и уменьшения «сопротивления толканию».
Путь отвода тепла через ступичную конструкцию "короче, но более запутан", поэтому мы сосредоточимся на оптимизации границы раздела заливки статора и теплопроводности, теплопроводности торцевой крышки и теплового сопротивления воздушного зазора. Типичные ограничения по надежности: класс изоляции обмотки и контроль повышения температуры в критической точке; в среде с температурой 25°C целевой показатель непрерывного повышения рабочей температуры обычно контролируется в диапазоне 45–70°C (устанавливается в соответствии с классом изоляции и требованиями к сроку службы).
При выборе подшипника учитываются спектр нагрузок, ударные воздействия, предварительное натяжение при установке и срок службы; конструкция уплотнения обеспечивает баланс между низким трением и водонепроницаемостью и пылезащитой. Общие требования: уровни защиты могут составлять IP54–IP67 (опционально), а проверка герметичности и проектирование защиты от коррозии проводятся с учетом условий воздействия дождевой воды, грязи и очистки.
Для решения проблем электромагнитных помех, структурного резонанса и смещения при сборке мы прогнозируем риски на этапе моделирования и улучшаем показатели «свиста» и «резонансных точек» за счет оптимизации наклона пазов/магнитных полюсов, жесткости торцевых крышек и стратегий динамической балансировки. В серийном производстве динамическая балансировка и контроль концентричности оказывают существенное влияние на удобство использования, особенно на средних и высоких скоростях.
После установки в транспортное средство встроенные в колеса двигатели круглосуточно подвергаются воздействию реальных условий эксплуатации: высоким температурам, проливным дождям, постоянной вибрации, частому торможению и непредсказуемым действиям пользователя. Система тестирования WINAMICS делает акцент на «приближении к реальным условиям эксплуатации + отслеживаемом повторном тестировании», охватывая такие распространенные тесты, как:
Справочные данные: При одинаковых условиях напряжения и диаметра колес, при каждом увеличении КПД двигателя на 5% снижение общего энергопотребления автомобиля зачастую более значительно в условиях движения в городских условиях с частыми остановками и троганиями; при этом эффективное снижение пульсации крутящего момента может значительно улучшить рывки и сопротивление движению на низких скоростях, особенно оказывая более прямое влияние на удобство использования и количество жалоб в сценариях совместного использования/аренды.
Многие проекты терпят неудачу не на этапе проектирования, а на этапе массового производства: колебания параметров магнитов в партии, несоответствие технологических параметров заливки компаундом, отклонения в предварительной нагрузке подшипников, недостаточное натяжение жгутов проводов и некачественная сборка уплотнений... Эти проблемы проявятся в виде частоты доработок, аномальных шумов и попадания воды в течение одного-двух месяцев. WINAMICS больше фокусируется на возможностях процесса массового производства , используя данные для фиксации ключевых аспектов.
Мы поддерживаем сотрудничество с автомобильными платформами наших клиентов, включая определение интерфейсов жгутов проводов, монтажные размеры, адаптацию тормозной системы, рекомендации по согласованию контроллеров (FOC/прямоугольный импульс) и необходимые отчеты о проверке, что облегчает проведение внутренних проверок и подключение поставщиков.
Для разных сценариев предъявляются разные требования к встроенным в колеса двигателям: в системах совместного использования приоритет отдается устойчивости и низким затратам на техническое обслуживание; в легких логистических системах приоритет отдается способности преодолевать подъемы и устойчивости к перегреву; в складных/легких транспортных средствах приоритет отдается весу и плавному движению на низких скоростях. Ниже приведены некоторые более практические направления выбора (для оценки):
Основные требования: низкий уровень отказов, герметичность, коррозионная стойкость, низкий уровень шума и стабильность работы. Рекомендации: повысить уровень защиты, улучшить испытания в солевом тумане и погружении, а также оптимизировать сопротивление сжатию и момент заедания.
Основные проблемы: запуск при полной нагрузке, непрерывное движение в гору и повышение температуры. Рекомендация: улучшить тепловой контур и конструкцию системы непрерывного электропитания, а также внедрить более надежные стратегии управления и логику защиты от перегрева.
Основные требования: бесшумная работа, плавность хода, эстетичный внешний вид и малый вес конструкции. Рекомендации: оптимизация уровня шума и вибрации, стратегии динамической балансировки, улучшенная обработка поверхности и более точный контроль допусков при сборке.
Если вы разрабатываете новую модель, модернизируете существующую платформу или вам требуются более стабильные поставки в серийном производстве, мы рекомендуем начать с «условий эксплуатации и параметров установки»: диаметр/нагрузка колеса, целевая скорость, угол подъема, средний суточный пробег, требования к преодолению водных преград, платформа напряжения контроллера и габаритные размеры установки. На основе этих данных мы предоставим более практичные рекомендации по выбору двигателя и пути проверки.
Примечание: Данные, приведенные в этой статье, относятся к типичным инженерным проектам в отрасли. Конкретные показатели и циклы могут варьироваться в зависимости от диапазона мощности, диаметра колеса, конструктивной формы (прямой привод/редуктор), стратегии управления и требований сертификации. Мы приветствуем совместную оценку с учетом ваших целевых условий эксплуатации.
.png?x-oss-process=image/resize,h_100,m_lfit/format,webp)
.png?x-oss-process=image/resize,h_100,m_lfit/format,webp)
.png?x-oss-process=image/resize,h_100,m_lfit/format,webp)
.png?x-oss-process=image/resize,h_800,m_lfit/format,webp)
