Sự phát triển của ngành công nghiệp động cơ dây phẳng

Tại sao cải tiến hiệu suất 1% của động cơ dây phẳng có thể gây ra những thay đổi lớn trong ngành?

Gần đây, chủ đề nóng nhất trong lĩnh vực xe năng lượng mới từ gió pin lithium hóa ra lại là động cơ chỉ chiếm 10% trong giá thành của xe. Với động cơ dây phẳng liên quan đến cổ phiếu Jingda, giá cổ phiếu của Founder Motor và các công ty khác đã tăng gần gấp đôi, và lý do là sự cải thiện hiệu quả 1% trong ứng dụng của động cơ dây phẳng. Tại sao cải tiến hiệu suất 1% này có thể gây ra thay đổi lớn trong ngành?

Xuyên suốt lịch sử, dù là thể thao hay cuộc chiến kinh doanh, bậc thầy của cuộc đấu tay đôi, khi đến gần giới hạn

Mọi cải tiến của 1% thường có thể mang lại nhiều hiệu quả hơn 1%.

Nhìn lại sự phát triển của động cơ dây phẳng , Chevrolet Volt và Pruis thế hệ thứ tư của Toyota đã bắt đầu ứng dụng động cơ dây phẳng , trong khi nghiên cứu của Trung Quốc trong lĩnh vực này bắt đầu muộn. Nhưng gần đây, Tesla, SAIC New Energy, ZEEKR, BYD và các công ty xe năng lượng mới khác đã đẩy nhanh tốc độ thay thế động cơ dây tròn bằng động cơ dây phẳng .

Và lý do thay thế là:

Động cơ dây phẳng có thể tăng hiệu suất lên 1% so với động cơ thông thường.

Vật lý cho ta biết bản chất của công cơ học là quá trình biến đổi năng lượng từ dạng này sang dạng khác.

Đối với động cơ, mục tiêu là chuyển đổi năng lượng điện thành năng lượng cơ học. Và do định luật bảo toàn năng lượng, giới hạn của hiệu suất chuyển đổi này là 99,99……%, vô cùng gần nhưng không phải 100%.

Đối với động cơ điện, tổn thất đến từ các khía cạnh này.

Hiệu suất chuyển đổi của động cơ đồng bộ nam châm vĩnh cửu có thể đạt tới 96%-97%, cao hơn nhiều so với động cơ đốt trong chỉ có hiệu suất nhiệt 30-40%.

Làm thế nào để đi xa hơn về con số này? Đó là sự đồng thuận của ngành công nghiệp để sử dụng cuộn dây stato hợp lý hơn và làm việc với mức tiêu thụ đồng, đây là tổn thất năng lượng lớn nhất.

Công nghệ cuộn dây phẳng là giải pháp cho những nhu cầu này.

1) Hiệu quả cao

Nhiều đồng hơn trên một đơn vị diện tích. So với động cơ dây tròn truyền thống, động cơ dây phẳng có thể tăng tỷ lệ đầy đủ của các rãnh đồng trần từ 20% lên 30%, giảm điện trở cuộn dây và do đó giảm tổn thất đồng một cách hiệu quả.

So với cuộn dây tròn, động cơ dây phẳng có thể nhồi nhét nhiều diện tích dây hơn trong cùng điều kiện. Dây càng dày và điện trở càng thấp thì càng ít năng lượng bị mất trong dây do sinh nhiệt.

Thứ hai, kích thước cuối ngắn hơn. Động cơ kẹp tóc có kích thước đầu cuộn dây ngắn hơn so với động cơ dây tròn và tổng chiều cao của đầu ngắn hơn 5 ~ 10 mm, giúp giảm hiệu quả mức tiêu thụ đồng của cuộn dây cuối và cải thiện hơn nữa hiệu suất của động cơ.

Đồng ở cuối không đóng góp vào công suất động cơ mà chỉ đóng vai trò kết nối, tạo ra tổn thất điện bổ sung, vì vậy càng ngắn càng tốt.

Những tối ưu hóa cấu trúc này có thể làm cho hiệu suất động cơ trung bình, so với động cơ không sử dụng công nghệ dây phẳng , tăng hơn 1%.

Tuy nhiên, sau tất cả, cải tiến chỉ là 1%. Cải tiến “1%” có ý nghĩa như thế nào đối với các kỹ sư trong phòng thí nghiệm? Về trải nghiệm người dùng, những gì có thể được mang lại cho người dùng?

Đầu tiên, từ biểu đồ đặc tính của động cơ, chúng ta có thể thấy rằng động cơ cuộn dây phẳng bốn khe, diện tích hiệu quả nhất được mở rộng đáng kể.

Việc mở rộng theo hướng trục ngang cho thấy phạm vi tốc độ của khoảng thời gian hiệu quả nhất đã trở nên lớn hơn. Từ điều kiện làm việc tốc độ thấp trong thành phố tắc nghẽn đến điều kiện bay tốc độ cao, hiệu quả cao nhất có thể đạt được.

Thứ hai, cái gọi là “1%” đề cập đến sự khác biệt về hiệu suất trung bình giữa hai loại trong điều kiện WLTC, cao hơn 1.12% đối với động cơ dây phẳng . Tuy nhiên, ở đầy đủ các điều kiện trung bình, hiệu số giữa hai giá trị hiệu suất đạt tới 2%. Ở các điểm vận hành tốc độ thấp và mô-men xoắn cao, hiệu quả thậm chí có thể được cải thiện lên tới 10%.

(Lưu ý: WLTC là tiêu chuẩn kiểm tra mức tiêu thụ nhiên liệu năng lượng mới sẽ sớm được triển khai.)

Tất nhiên, công nghệ dây dẹt không chỉ mang lại hiệu quả cao.

2) Mật độ năng lượng cao hơn

Động cơ kẹp tóc tăng tỷ lệ đầy đủ của khe đồng trần từ 20% lên 30%, mức cao hiện tại ở Trung Quốc có thể đạt tỷ lệ đầy đủ của khe đồng 75%, có nhiều cơ hội phát triển hơn trong tương lai. Trong cùng một thể tích, động cơ dây phẳng có thể được đóng gói trong nhiều cuộn dây stato hơn, do đó động cơ dây phẳng có thể tạo ra công suất và mô-men xoắn cao hơn trong cùng một tổn thất.

Hiện tại, mật độ công suất cao nhất của động cơ cuộn dây phẳng ở Trung Quốc đạt 5kW/kg, trong khi động cơ thông thường gặp nút cổ chai ở mức 3kw/kg. “Kế hoạch phát triển ngành công nghiệp năng lượng mới và tiết kiệm năng lượng” của Trung Quốc yêu cầu động cơ phải đạt công suất 4kw/kg trở lên, vì vậy việc áp dụng động cơ dây phẳng đã trở nên tất yếu.