محركات التدفق المحوري.. ثورة السيارات الكهربائية والهجينة

في ظل التقدم المستمر في صناعة السيارات والتركيز المتزايد على الكفاءة في استهلاك الوقود وتقليل الانبعاثات، أصبحت السيارات الكهربائية والهجينة تكتسب شعبية متزايدة، ومن أجل تشجيع اعتماد هذه المركبات الصديقة للبيئة، يتم العمل باستمرار على تحسين التقنيات ذات الصلة، أحد الأمثلة البارزة على هذه الابتكارات هو تطوير واستخدام محركات التدفق المحوري في السيارات الكهربائية والهجينة عالية الأداء، تاليا محركات التدفق المحوري.. ثورة السيارات الكهربائية والهجينة.

تعرف على مفهوم محركات التدفق المحوري:

ما هو محرك التدفق المحوري؟

محرك التدفق المحوري هو نوع من المحركات الكهربائية التي تستخدم تصميمًا فريدًا لتوليد عزم دوران عالٍ وكفاءة محسنة، على عكس المحركات التقليدية التي تستخدم الملفات والمغناطيسات الثابتة، يعتمد محرك التدفق المحوري على حركة الموائع المغناطيسية لتوليد الطاقة.

مكونات محرك التدفق المحوري:

يتكون محرك التدفق المحوري من العناصر الرئيسية التالية:

1. العضو الدوار: يحتوي على مجموعة من الشفرات أو الريش التي تدور حول محور مركزي.
2. المجال المغناطيسي: يتم إنشاؤه بواسطة مغناطيسات دائمة أو ملفات كهربائية.
3. الموائع المغناطيسية: سوائل خاصة تحتوي على جزيئات مغناطيسية معلقة.

مبدأ عمل محرك التدفق المحوري:

عندما يتم تطبيق تيار كهربائي على الملفات، يتم إنشاء مجال مغناطيسي يتفاعل مع الموائع المغناطيسية، هذا التفاعل يخلق قوة تدفع العضو الدوار، مما يؤدي إلى دوران المحور وتوليد عزم الدوران، من خلال التحكم في التيار الكهربائي، يمكن تنظيم سرعة وعزم دوران المحرك.

مزايا محركات التدفق المحوري في السيارات الكهربائية والهجينة:

تقدم محركات التدفق المحوري العديد من الفوائد لتطبيقات السيارات الكهربائية والهجينة:

1. الكفاءة العالية: تتميز هذه المحركات بكفاءة عالية في تحويل الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية.
2. عزم دوران عالي: يمكن لمحركات التدفق المحوري توليد عزم دوران عالٍ، مما يجعلها مناسبة للسيارات عالية الأداء.
3. تصميم مدمج: بفضل تصميمها الفريد، يمكن تصنيع هذه المحركات بحجم أصغر وأخف وزنًا مقارنة بالمحركات التقليدية.
4. انخفاض الضوضاء والاهتزاز: تعمل محركات التدفق المحوري بسلاسة وهدوء، مما يوفر تجربة قيادة مريحة.

مع استمرار التطورات في هذا المجال، يمكننا أن نتوقع رؤية المزيد من السيارات الكهربائية والهجينة المجهزة بمحركات التدفق المحوري على الطرق في المستقبل القريب.

أجزاء محرك التدفق المحوري في السيارات الكهربائية والهجينة:

تتميز محركات التدفق المحوري بتصميم فريد مقارنة بمحركات التدفق الشعاعي التقليدية، وتحتوي هذه المحركات على العديد من المكونات الرئيسية التي تساهم في كفاءة النظام والأداء العام للمركبة، وفيما يلي المكونات الأساسية لمحركات التدفق المحوري المستخدمة في السيارات:

1. الجزء الثابت:

وفقًا لمبدأ عمل محرك التدفق المحوري، يكون الجزء الثابت عادةً عبارة عن هيكل مسطح على شكل قرص، وتوجد اللفات على هذا الجزء، حيث يتم تحويل الطاقة الكهربائية إلى مجال مغناطيسي.

2. الدوار:

يعتبر الدوار الجزء الدوار في المحرك، ويحتوي على مغناطيس دائم في المحركات المتزامنة ومغناطيس كهربائي في الأنواع الأخرى، ويؤدي التفاعل بين المجال المغناطيسي المتولد في الدوار إلى إنتاج عزم الدوران وخلق قوة الدوران.

3. الجوهر أو النير:

غالبًا ما يكون الجوهر أو النير جزءًا من الجزء الثابت، ويوفر مسارًا للتدفق المغناطيسي، ويتم تصنيعه عادةً من الحديد الرقائقي أو غيره من المواد المغناطيسية لتقليل فقدان الطاقة.

4. المحامل:

تدعم المحامل الدوار، وتسمح له بالدوران بحرية بأقل قدر من الاحتكاك، وهي ضرورية للحفاظ على السلامة الميكانيكية للمحرك وضمان التشغيل السلس.

5. نظام التبريد:

نظرًا لإمكانية توليد محركات التدفق المحوري لحرارة كبيرة أثناء التشغيل، يعد وجود نظام تبريد فعال أمر ضروريًا، ويمكن أن يشمل ذلك قنوات التبريد السائلة المدمجة في هيكل المحرك أو آليات تبريد الهواء، ويسهل التصميم المسطح لهذه المحركات تبريدًا أفضل مقارنةً بالتصميمات الشعاعية التقليدية.

أهمية مبردات بطارية السيارة الكهربائية:

تساعد مجموعة متنوعة من مبردات بطارية السيارة الكهربائية الأنظمة الداخلية على العمل على النحو الأمثل، وتعزز من فعالية نظام التبريد في محرك التدفق المحوري.

6. العمود:

يتصل العمود بالدوار ويمتد خارج غلاف المحرك لنقل الطاقة الميكانيكية التي يولدها المحرك إلى نظام نقل الحركة في السيارة، مثل عمود الإدارة في السيارات العادية.

7. غلاف المحرك:

يغطي غلاف المحرك مكونات المحرك ويوفر الدعم الهيكلي، كما يحمي المكونات الداخلية من العوامل البيئية مثل الغبار والرطوبة.

8. التوصيلات الكهربائية:

تشمل التوصيلات الكهربائية المحطات الطرفية والموصلات لتزويد الطاقة الكهربائية لملفات المحرك، وتعد التوصيلات المناسبة ضرورية لتوصيل الطاقة بكفاءة والتحكم في المحركات.

عيوب فقدان الطاقة بسبب التوصيلات الكهربائية:

يعد فقدان الطاقة بسبب التوصيلات الكهربائية الفضفاضة من بين عيوب محرك التدفق المحوري الجديرة بالملاحظة، والتي يجب مراعاتها عند تصميم وتركيب هذه المحركات.

9. أجهزة الاستشعار:

تشتمل محركات التدفق المحوري غالبًا على أنواع مختلفة من مستشعرات السيارة لمراقبة معلمات مثل موضع الدوار ودرجة الحرارة والسرعة. وتوفر هذه المستشعرات ردود فعل لإلكترونيات التحكم لضمان التحكم الدقيق والتشغيل الفعال.

تتكون محركات التدفق المحوري من العديد من الأجزاء الرئيسية التي تعمل معًا لتوفير أداء عالي الكفاءة في السيارات الكهربائية والهجينة، ومن خلال فهم وظائف هذه المكونات، يمكن للمهندسين تحسين تصميم وتطوير هذه المحركات المتقدمة لتلبية متطلبات صناعة السيارات المتطورة باستمرار.

استخدامات محرك التدفق المحوري في السيارات الكهربائية والهجينة:

تتميز محركات التدفق المحوري بمجموعة من التطبيقات في المركبات الكهربائية والسيارات الهجينة، مما يعزز من مزاياها الفريدة. وفيما يلي أهم استخدامات هذه المحركات:

1. نظام الدفع الرئيسي:

تعمل محركات التدفق المحوري كمحركات دفع رئيسية في المركبات الكهربائية والهجينة، حيث تقوم بتحويل الطاقة الكهربائية من البطارية إلى طاقة ميكانيكية لتحريك عجلات السيارة، وبفضل كثافتها العالية للطاقة وكفاءتها، فإنها توفر أداءً قويًا وتسارعًا مميزًا.

مزايا استخدام محركات التدفق المحوري في نظام الدفع:

• توفير عزم دوران عالٍ وتسارع قوي
• تحسين كفاءة استهلاك الطاقة
• تصميم مدمج يسمح بتوزيع أفضل لوزن السيارة

2. نظام الدفع بالمركبة الكهربائية:

يتم دمج محركات التدفق المحوري في نظام الدفع بالمركبة الكهربائية، سواء كانت بتكوين محرك فردي أو متعدد، ويسمح تصميمها المدمج بوضعها مباشرة على المحاور أو في محاور العجلات، مما يحسن من توزيع وزن السيارة وخصائص التحكم بها.

3. مجموعة نقل الحركة الهجينة:

في السيارات الهجينة، تستخدم محركات التدفق المحوري بالتزامن مع محركات الاحتراق الداخلي، حيث توفر طاقة إضافية وتحسن من كفاءة استهلاك الوقود، وتعمل هذه المحركات في عدة أوضاع:

أ. الوضع الكهربائي فقط

يتم الاعتماد على الطاقة الكهربائية فقط لتشغيل السيارة لمسافات قصيرة.

ب. وضع المساعدة

يوفر هذا الوضع دعمًا إضافيًا أثناء التسارع أو في ظروف التحميل العالي، مما يخفف العبء على محرك الاحتراق الداخلي.

ج. الكبح التجديدي

تقوم تقنية الكبح التجديدي بتحويل الطاقة الحركية الناتجة أثناء الكبح إلى طاقة كهربائية، والتي يتم استخدامها لإعادة شحن البطارية.

تلعب محركات التدفق المحوري دورًا محوريًا في تعزيز أداء وكفاءة المركبات الكهربائية والهجينة، وبفضل استخداماتها المتنوعة في أنظمة الدفع والنقل، فإنها تساهم في تطوير سيارات أكثر صداقة للبيئة وفعالية في استهلاك الطاقة.

4. أنظمة توجيه عزم الدوران:

تلعب محركات التدفق المحوري دورًا مهمًا في أنظمة توجيه عزم الدوران النشطة، والتي تهدف إلى تعزيز استقرار السيارة والتحكم بها، ومن خلال التحكم المستقل بالطاقة الموجهة لكل عجلة، تساعد هذه المحركات في تحسين أداء الجر والانعطاف.

مزايا استخدام محركات التدفق المحوري في أنظمة توجيه عزم الدوران:

• تحسين استقرار السيارة والتحكم بها
• تعزيز أداء الجر والانعطاف
• مناسبة بشكل خاص للمركبات عالية الأداء والدفع الرباعي

5. وحدات الطاقة المساعدة:

يتم توظيف محركات التدفق المحوري في بعض المركبات كوحدات طاقة مساعدة لتشغيل الأنظمة والمكونات المختلفة، مثل مضخات التوجيه المعزز وضواغط تكييف الهواء والملحقات الكهربائية الأخرى، ويؤدي ذلك إلى تخفيف العبء على المحرك الرئيسي، مما يحسن من الكفاءة الإجمالية للسيارة.

6. المحركات داخل العجلات:

يعد التصميم المسطح والمدمج لمحركات التدفق المحوري مثاليًا لتطبيقات المحركات داخل العجلات، حيث يتم توصيل الطاقة مباشرة إلى كل عجلة، مما يلغي الحاجة إلى مكونات نظام نقل الحركة التقليدية.

مزايا استخدام محركات التدفق المحوري داخل العجلات:

• تحسين التحكم بالسيارة
• توزيع أفضل لوزن السيارة
• زيادة الكفاءة بفضل التخلص من بعض مكونات نقل الحركة

تطبيقات مزايا محرك التدفق المحوري في السيارات الكهربائية والهجينة عالية الأداء:

تتميز محركات التدفق المحوري بفوائد فريدة تجعلها مفضلة بشكل خاص في السيارات الكهربائية والهجينة عالية الأداء، ويمكن تطبيقها بشكل جذاب في مجموعة متنوعة من أنواع هياكل السيارات، وفيما يلي أهم الأسباب وراء اعتماد صناعة السيارات بشكل متزايد لمحركات التدفق المحوري:

1. تحسين الأداء:

تستخدم محركات التدفق المحوري في المركبات عالية الأداء لتعزيز التسارع والأداء العام، حيث يوفر عزم الدوران العالي الناتج عند السرعات المنخفضة تسارعًا سريعًا، وهو ما يعد ضروريًا للسيارات الرياضية والسيارات الفائقة وغيرها من المركبات عالية الأداء.

2. تمديد النطاق وتحسين الكفاءة:

تساهم الكفاءة العالية لمحركات التدفق المحوري في توسيع نطاق المركبات الكهربائية، والذي يعد من بين الاعتبارات الأساسية عند قيادة السيارة الكهربائية، ومن خلال تقليل فقدان الطاقة أثناء تحويلها، تساعد هذه المحركات على زيادة سعة البطارية المتاحة إلى أقصى حد، مما يشجع على اعتماد السيارات الكهربائية بشكل أوسع.

3. الإدارة الحرارية:

يساعد التصميم الفريد لمحركات التدفق المحوري في تحسين الإدارة الحرارية في المركبات الكهربائية والسيارات الهجينة، والتي غالبًا ما تتطلب حلولاً متقدمة خاصةً في السيارات عالية الأداء، حيث يسمح هذا التصميم بتبريد أفضل والحفاظ على الأداء أثناء ظروف القيادة الشديدة.

أهمية فهم أنظمة تبريد المركبات الكهربائية:

من المهم لمالكي المركبات الكهربائية التعرف على الأنواع المختلفة لأنظمة تبريد المركبات الكهربائية لتحقيق الإدارة الحرارية المثلى، وتلعب محركات التدفق المحوري دورًا رئيسيًا في هذا الجانب بفضل تصميمها الفريد الذي يعزز التبريد الفعال.

تقدم محركات التدفق المحوري العديد من المزايا التي تجعلها خيارًا مثاليًا للسيارات الكهربائية والهجينة عالية الأداء، فهي تساهم في تحسين الأداء وتمديد النطاق وتعزيز الكفاءة، بالإضافة إلى دورها في تحسين الإدارة الحرارية، ومع استمرار تطور صناعة السيارات، من المتوقع أن يزداد اعتماد هذه المحركات بشكل أكبر في المستقبل، لمعرفة المزيد عن السيارات تصفح موقع تيربو العرب.