An fórsa tiomána lárnach atá i gceannas ar an ré ardéifeachtúlachta agus caomhnú fuinnimh

Arna thiomáint ag défhórsaí an chórais tionscail nua-aimseartha agus an réabhlóid fuinnimh nua, tá mótair, mar na feistí lárnacha le haghaidh comhshó fuinnimh, ag dul faoi atriall teicneolaíochta ó leictreamaighnéadach traidisiúnta go cineálacha maighnéad buan.Mótair maighnéad buan, lena buntáistí suntasacha a bhaineann le héifeachtacht ard, miniaturization agus caillteanas íseal, tar éis éirí mar "chroí cumhachta" i réimsí cosúil le feithiclí nua fuinnimh, uathoibriú tionsclaíoch, tithe cliste agus aeraspáis, ag athrú go mór ar an mbealach a úsáidtear fuinneamh i dtáirgeadh agus i saol an duine.

I. Príomhphrionsabal na Buanmhótair Maighnéad: Réabhlóid fuinnimh arna thiomáint ag réimsí maighnéadacha

Is é croílár mótair maighnéad buan ná an réimse maighnéadach seasmhach a ghintear le hábhair mhaighnéadacha buan (cosúil le bórón iarann ​​neodimiam, cóbalt samarium, etc.) a úsáid chun na foirceannadh excitation i mótair traidisiúnta a athsholáthar, agus comhshó éifeachtach fuinnimh leictreach agus fuinnimh mheicniúil a bhaint amach trí ionduchtú leictreamaighnéadach. Is féidir achoimre a dhéanamh ar a phrionsabal oibre mar "idirghníomhaíocht réimse maighnéadach" : tar éis an sruth ailtéarnach a rith tríd an bhfoirceannadh statóra, gintear réimse maighnéadach rothlach. Idirghníomhaíonn an réimse maighnéadach seo le réimse maighnéadach leanúnach na maighnéid buan ar an rotor, ag giniúint chasmhóiminte leictreamaighnéadach chun an rotor a thiomáint chun rothlú, agus ansin an t-ualach seachtrach a thiomáint chun oibriú.

I gcomparáid le mótair excitation traidisiúnta, déanann mótair maighnéad buan deireadh a chur le foirceannadh excitation, fáinní duillín, scuaba agus comhpháirteanna eile, ag baint amach dhá mhór-bhriseadh struchtúr: Ar dtús, cuireann siad deireadh le caillteanais excitation (arb ionann iad agus thart ar 10% -20% de na caillteanais iomlána mótair), feabhas suntasach ar éifeachtúlacht chomhshó fuinnimh; Sa dara háit, simplíonn sé an struchtúr mótair, laghdaítear an ráta teip agus leathnaíonn sé saol na seirbhíse. Glac mótair tiomána feithiclí nua fuinnimh mar shampla. Is féidir le héifeachtúlacht mótair shioncrónacha maighnéad buan a bhaint amach go ginearálta 90% go 97%, atá i bhfad níos airde ná an 85% go 90% de mhótair asincrónacha traidisiúnta. Is é seo an phríomhchúis freisin go bhfuil siad anois mar réiteach tiomána príomhshrutha.

ii. Buntáistí Teicniúla: Ceithre Toise d'Athmhúnlú Feidhmíochta Mótair

Feidhm leathan namótair maighnéad buanEascraíonn as a n-dul chun cinn uileghabhálach i bhfeidhmíocht, méid, tomhaltas fuinnimh agus iontaofacht, ar féidir iad a achoimriú go sonrach i gceithre phríomhbhuntáiste:

1. Ard-éifeachtúlacht agus coigilt fuinnimh: Gné caillteanas íseal faoi na coinníollacha oibriúcháin go léir

Is féidir le mótair maighnéad buan ardéifeachtúlacht a choinneáil thar raon leathan luasanna rothlacha, go háirithe faoi choinníollacha ualaigh páirteach (cosúil le feithiclí nua fuinnimh i dtrácht uirbeach), áit a bhfuil a buntáiste éifeachtúlachta níos suntasaí fós. Ag glacadh leis an mótar asincrónach trí phas a úsáidtear go coitianta sa réimse tionsclaíoch mar shampla, faoin gcumhacht chéanna, is féidir caillteanas gan ualach an mhótair maighnéad buan a laghdú níos mó ná 50%, agus is féidir an caillteanas oibriúcháin a laghdú 20% go 30%. Is féidir le húsáid fhadtéarmach méid mór leictreachais a shábháil. De réir na Gníomhaireachta Idirnáisiúnta um Fhuinneamh, dá gcuirfí mótair ard-éifeachtúlachta maighnéad buan in ionad gach mótair thionsclaíocha ar fud an domhain, d'fhéadfaí thart ar 120 milliún tonna d'astaíochtaí dé-ocsaíd charbóin a laghdú go bliantúil.

2. Dlúth agus lightweight: Dearadh struchtúrach a bhriseann trí theorainneacha spáis

Toisc go bhfuil dlús flosc maighnéadach na n-ábhar maighnéadach buan i bhfad níos airde ná mar a bhaineann le foirceannadh excitation traidisiúnta, is féidir méid agus meáchan mótair maighnéad buan a laghdú 30% go 50% faoin gcumhacht céanna. Tá an buntáiste seo ríthábhachtach go háirithe i réimsí amhail aeraspáis agus feistí leighis atá íogair don spás agus don mheáchan. Mar shampla, ní mheáchan na mótair tiomána maighnéad buana a úsáidtear i drones ach leath chomh mór le mótair thraidisiúnta, ach is féidir leo dlús cumhachta níos airde a thairiscint, rud a chuireann go mór lena marthanacht.

3. Torann íseal agus iontaofacht ard: An buntáiste oibríochta a bhaineann le costais chothabhála a laghdú

Níl aon chodanna caite go héasca ag mótair maighnéad buana mar scuaba agus fáinní duillín. Tá a struchtúr rotor simplí. Le linn oibríochta, tá creathadh agus torann íseal acu (de ghnáth faoi bhun 60 deicibeil), agus tá a ráta teip i bhfad níos ísle ná ráta mótair traidisiúnta. I línte táirgeachta tionsclaíocha, is féidir leis an meán-am idir teipeanna (MTBF) mótair maighnéad buan teacht ar níos mó ná 100,000 uair an chloig, atá 2 go 3 huaire níos mó ná mótair traidisiúnta, ag laghdú go mór costais cothabhála trealaimh agus caillteanais downtime.

4. Raon rialachán luais leathan: Solúbthacht rialaithe in oiriúint do chásanna iolracha

Trí rialú veicteoir, rialáil luas minicíochta athraitheach agus teicneolaíochtaí eile, is féidir le mótair maighnéad buan rialáil luas raon leathan a bhaint amach ó 0 go 10,000 RPM, le cruinneas rialacháin ardluais (earráid níos lú ná 0.5%) agus luas freagartha tapa (leibhéal milleasoicind). Cuireann an ghné seo ar a chumas freastal ar éilimh chásanna éagsúla: i bhfeithiclí nua fuinnimh, is féidir leis aistriú gan uaim a bhaint amach idir tosú ard-chasmhóiminte íseal-luas agus turasóireacht éifeachtach ardluais. In uirlisí meaisín cruinneas, féadann sé oibriú cobhsaí íseal-luas a sholáthar chun cruinneas próiseála a chinntiú.

iii. Réimsí Feidhmchláir: Claochlú Cumhachta Treáitear an slabhra Tionsclaíoch iomlán

Ó tháirgeadh tionsclaíoch go dtí an saol laethúil, ó iompar ar an talamh go dtí an aeraspáis, tá mótair maighnéad buan mar an príomhfhórsa tiomána d'uasghrádú teicneolaíochta i réimsí éagsúla. I measc a bpríomhchásanna iarratais tá:

1. Feithiclí nua fuinnimh: An rogha príomhshrutha do chórais tiomána

Faoi láthair, úsáideann níos mó ná 90% d'fheithiclí leictreacha íon agus feithiclí hibrideacha ar fud an domhain mótair shioncrónacha maighnéad buan mar mhótair tiomána. Mar shampla, tá múnlaí príomhshrutha ar nós Tesla Model 3 agus BYD Han feistithe le mótair maighnéad buan ardfheidhmíochta, a sholáthraíonn ní hamháin cumhacht láidir (le luasghéarú 0-100 km/h chomh tapa le 2.1 soicind), ach freisin a bhaint amach tomhaltas ísealfhuinnimh (le tomhaltas cumhachta íosta de 11.9 KWH in aghaidh an 100 km), a éascaíonn an claochlú tionscal-charbóin.

2. Uathoibriú tionsclaíoch: Trealamh lárnach chun éifeachtacht táirgthe a fheabhsú

Sa réimse tionsclaíoch, úsáidtear mótair maighnéad buan go forleathan in uirlisí meaisín, robots, lucht leanúna, caidéil uisce agus trealamh eile. Glac robots tionsclaíocha mar shampla. Is féidir leis na mótair servo maighnéad buan a úsáidtear ag na hailt suíomh ardchruinneas a bhaint amach (le cruinneas athshuímh de ± 0.001mm) agus freagra tapa, ag cur ar chumas na robots cóimeáil casta, táthú agus tascanna eile a chomhlánú, agus éifeachtacht táirgthe a fheabhsú go suntasach. Ina theannta sin, is féidir le lucht leanúna agus caidéil atá tiomáinte ag mótair maighnéad buan 20% go 40% d'fhuinneamh a shábháil i gcomparáid le mótair traidisiúnta, rud a shábháil méid mór táillí leictreachais d'fhiontair thionsclaíocha gach bliain.

3. Leictreonaic Cliste Baile agus Tomhaltóra: Bun-Comhpháirteanna chun taithí úsáideora a bharrfheabhsú

Sa saol laethúil, tá mótair maighnéad buan tar éis dul isteach i réimsí mar fhearais tí agus táirgí digiteacha. Mar shampla, is féidir leis an mótar maighnéad buan DC a ghlactar i meaisíní níocháin cliste rialáil luais gan chéim a bhaint amach, rud a fhágann go níocháin níos cothroime agus torann níos ísle. Glacann lucht leanúna fuaraithe an ríomhaire leabhar nótaí mótair maighnéad buan micrea, nach bhfuil ach méid mona ach is féidir éifeacht fuaraithe éifeachtach a sholáthar agus oibriú cobhsaí na feiste a chinntiú.

4. Aeraspáis agus Cosaint Náisiúnta: Tacaíocht Theicniúil chun Timpeallachtaí Foircní a Bhriseadh

I réimse an aeraspáis, úsáidtear mótair maighnéad buan go forleathan i rialú dearcadh satailíte, tiomáint aerfheithiclí gan fhoireann (UAV), córais treoraithe diúracáin, etc., mar gheall ar a n-iontaofacht ard agus a gcumas timpeallachtaí foircneacha a sheasamh (ag feidhmiú laistigh de raon teochta -60 ℃ go 200 ℃). Mar shampla, tá an mótar maighnéad buan atá á iompar ag taiscéalaí gealaí Chang 'e-5 na Síne ag feidhmiú go cobhsaí i dtimpeallacht na difríochta teochta foircneacha ar an ngealach, ag soláthar tacaíochta cumhachta ríthábhachtach don mhisean tuairisceáin samplach.

Iv. Dúshláin Forbartha agus Treochtaí sa Todhchaí: Dul Chun Cinn Teicneolaíochta i dtreo Ardfheidhmíochta

Cé go bhfuil rath iontach bainte amach ag mótair maighnéad buan, tá roinnt dúshlán le sárú acu fós ina bpróiseas forbartha: Ar an gcéad dul síos, bíonn ábhair mhaighnéad buan ag brath ar allmhairí. Déantar níos mó ná 90% d'ábhair maighnéad buan bórón iarainn neodimiam ardfheidhmíochta an domhain a tháirgeadh sa tSín, ach d'fhéadfadh tionchar a bheith ag ganntanas agus luaineachtaí praghsanna acmhainní tearc-chré ar chobhsaíocht an tionscail. Sa dara háit, níl an cobhsaíocht ardteochta leordhóthanach. Tá ábhair mhaighnéadacha buan bórón iarainn neodimiam traidisiúnta seans maith go dímagnetú ag teochtaí arda, rud a chuireann teorainn lena n-iarratas i gcásanna ardteochta mar innill aera agus an tionscal núicléach. Ar an tríú dul síos, tá an costas sách ard. Tá praghas na n-ábhar maighnéadach buan ardfheidhmíochta 5 go 10 n-uaire níos airde ná na n-ábhar leictreamaighnéadach traidisiúnta, rud a ardaíonn costas déantúsaíochta mótair.

Mar fhreagra ar na dúshláin seo, déanfar forbairt ar mhótair buan-mhaighnéad amach anseo a bhriseadh i dtrí mhórthreo:

1. Taighde agus forbairt Ábhair mhaighnéadacha buan nua: Briseadh trí theorainneacha acmhainní agus feidhmíochta

Tá institiúidí taighde ag forbairt go gníomhach ábhair mhaighnéadacha buan saor ó thalamh (cosúil le hábhair mhaighnéadacha buan-nítrigine agus iarann-cóbalt) agus ábhair mhaighnéadacha buan ardteochta atá resistant (cosúil le leaganacha feabhsaithe d'ábhair mhaighnéadacha buan cóbalt samarium) chun spleáchas ar acmhainní tearc-chré a laghdú agus cobhsaíocht mótair a fheabhsú i dtimpeallachtaí foircneacha. Mar shampla, tá airíonna maighnéadacha buan ag an ábhar maighnéadach iarann-nítrigine a d'fhorbair Roinn Fuinnimh na SA atá gar dóibh siúd a bhaineann le bórón iarainn neodimiam agus níl eilimintí tearc-chré ann, rud a d'fhéadfadh costais a laghdú níos mó ná 40%.

2. Intleacht agus Comhtháthú: Feabhas a chur ar fheidhmíocht na gcóras mótair

Sa todhchaí, déanfar mótair maighnéad buan a chomhtháthú go domhain le Internet of Things agus teicneolaíochtaí hintleachta saorga chun monatóireacht chliste agus rialáil oiriúnaitheach a bhaint amach. Mar shampla, is féidir monatóireacht a dhéanamh ar mhótair thionsclaíocha i bhfíor-am maidir lena stádas oibriúcháin trí bhraiteoirí, agus iad a chomhcheangal le halgartaim AI chun straitéisí rialaithe luais a bharrfheabhsú, agus ídiú fuinnimh á laghdú tuilleadh. Idir an dá linn, laghdóidh dearadh comhtháite mótair le rialtóirí agus laghdaitheoirí (cosúil leis an gcóras tiomána leictreach "il-i-aon" i bhfeithiclí nua fuinnimh) go mór méid agus meáchan, agus feabhsóidh sé éifeachtacht an chórais.

3. Déantúsaíocht agus Athchúrsáil Glas: Slabhra Inbhuanaithe Tionscail a Thógáil

Chun forbairt ísealcharbóin a bhaint amach, cuirfidh an tionscal mótair maighnéad buan chun cinn cur i bhfeidhm teicneolaíochtaí déantúsaíochta glasa, mar shampla sciath saor ó thuaslagóirí agus próisis shintéirithe íseal-teocht, chun truailliú a laghdú le linn an phróisis táirgthe. Idir an dá linn, ba cheart córas athchúrsála d'ábhair mhaighnéadacha buan a bhunú. Trí theicneolaíochtaí cosúil le díchóimeáil agus íonú, is féidir athchúrsáil acmhainní tearc-chré a bhaint amach, ag laghdú an spleáchas ar acmhainní príomhúla.

Conclúid

Ó chumhacht gaile an Réabhlóid Thionsclaíoch go mótair leictreamaighnéadacha an Aois leictreach, agus anois go dtí na mótair maighnéad buan, níor tháinig deireadh le tóir na daonnachta ar chumhacht éifeachtach. Mar cheann de chroí-theicneolaíochtaí na réabhlóide fuinnimh nua agus Tionscal 4.0, ní hamháin go bhfuil mótair maighnéad buan an eochair chun éifeachtúlacht úsáide fuinnimh a fheabhsú agus forbairt ísealcharbóin a chur chun cinn, ach freisin tacaíocht thábhachtach chun déantúsaíocht ard-deireadh a bhaint amach agus briseadh trí bhlocáidí teicneolaíochta. Le dul chun cinn leanúnach in ábhair nua agus i dteicneolaíochtaí cliste, cruthóidh mótair maighnéad buan luach i níos mó réimsí agus cuirfidh siad sruth leanúnach "cumhacht ghlas" isteach i bhforbairt inbhuanaithe na sochaí daonna.