چگالی گشتاور در جعبه دنده‌های سیاره‌ای می‌تواند حدود ۴۶٪ بیشتر از طرح‌های محور موازی باشد، عمدتاً به این دلیل که بار را بین چندین چرخ دنده سیاره‌ای توزیع می‌کند. این امر باعث می‌شود آنها برای وسایل نقلیه الکتریکی بسیار کارآمد باشند و به خودروها اجازه می‌دهد تا شتاب بهتری داشته باشند و در عین حال وزن سیستم انتقال قدرت را بین ۱۴ تا ۲۲ درصد کاهش دهند. تحقیقات سال ۲۰۲۳ که به دنبال حداکثر کردن چگالی توان بودند، یافته جالبی نیز نشان دادند. سیستم‌های فشرده سیاره‌ای حدود ۸ تا ۱۲ سانتی‌متر مکعب فضا برای هر کیلووات تولیدی موتور صرفه‌جویی می‌کنند. این رقم ممکن است زیاد به نظر نرسد، اما در طراحی وسایل نقلیه الکتریکی که پر از باتری هستند، واقعاً مهم است.
دنده‌های سیاره‌ای با طراحی توزیع بار آنها می‌توانند حدود ۳۳٪ گشتاور بیشتری نسبت به سیستم‌های معمول دنده هلیکال تحمل کنند، در حالی که دقیقاً همان فضای فیزیکی را اشغال می‌کنند. وقتی سازندگان خلاقیت به خرج می‌دهند و در مورد شکل دندانه‌های دنده و محل قرارگیری یاتاقان‌ها تغییرات ایجاد می‌کنند، به اعداد گشتاوری در حدود ۱۶۵۰ تا ۲۲۰۰ نیوتن‌متر در داخل این محفظه‌های فشرده ۹٫۵ لیتری دست می‌یابند. این مقدار در محاسبه، معادل تقریباً ۲۱٫۳ نیوتن‌متر بر سانتی‌متر مکعب می‌شود. به عنوان مثال، شرکت بورگوارنر، یکی از نام‌های بزرگ در این صنعت، از طریق آزمایش‌های واقعی نشان داده است که سیستم‌های هوشمند خنک‌کنندگی آنها، خروجی توان را حتی در شرایط سخت کاری موتور—مانند بالا رفتن از سربالایی‌های تند یا حمل بارهای سنگین در مسافت‌های طولانی—پایدار نگه می‌دارند. این نوع مدیریت حرارتی تفاوت عمده‌ای در حفظ عملکرد تحت شرایط سخت کاری ایجاد می‌کند.
موتور گیربکس سیاره‌ای جریان مستقیم (DC) ترکیبی از موتورهای بی‌جرقه با سرعت چرخش بالا و کاهنده‌های چند مرحله‌ای است که همه آنها در فضاهایی به اندازه ۱۲۰ در ۱۸۰ میلی‌متر جای داده شده‌اند. این طراحی فشرده، نصب آنها را بر روی سیستم‌های ماژولار اسکیت‌برد بسیار آسان می‌کند. حدود اواخر سال گذشته، حدود چهار پنجم خودروهای الکتریکی جدید از این موتورهای سیاره‌ای مستقیماً متصل برای چرخ‌های عقب خود استفاده می‌کردند. در مدل‌های سه مرحله‌ای، این گیربکس‌ها قادر به انجام کاهش دنده در محدوده تقریبی ۱۸ به ۱ تا ۳۴ به ۱ هستند. چیزی که قابل توجه است عملکرد عالی آنها حتی در شرایط دمایی مختلف است، که بازده مکانیکی آنها را بین ۹۲٪ تا کمی بالاتر از ۹۴٪ حفظ می‌کند. این سطح از عملکرد در طراحی سیستم‌های حمل و نقل کارآمد اهمیت زیادی دارد.
بازده مکانیکی سیستم‌های دنده سیاره‌ای معمولاً به حدود ۹۵ تا ۹۸ درصد در هر مرحله می‌رسد، زیرا بار به طور همزمان بین چندین جفت دنده توزیع می‌شود. وقتی سازندگان شکل دندانه‌ها را بهینه می‌کنند و از مواد بهتری استفاده می‌کنند، اتلاف ناشی از اصطکاک لغزشی حدود ۲۱ درصد کاهش می‌یابد؛ این رقم نسبت به دنده‌های معمولی با محور موازی بر اساس تحقیقی که سال گذشته در مجله Nature منتشر شده، قابل دستیابی است. این موضوع چرا برای خودروهای برقی مهم است؟ این موتورهای دنده‌ای سیاره‌ای جریان مستقیم (DC) می‌توانند بازده بالای خود را در محدوده وسیع‌تری از سرعت حفظ کنند. این امر در مورد خودروهایی که به طور مداوم در ترافیک شهری توقف و حرکت می‌کنند و طی روزهای متعدد شتاب‌گیری‌های پی‌درپی دارند، اهمیت زیادی دارد.
جفت‌سازی کاهنده‌های سیاره‌ای با موتورهای مغناطیس دائم، بازده کلی پیشرانه را در شرایط واقعی به میزان 9.34٪ افزایش می‌دهد. چیدمان هممحور طول مسیر انتقال توان را به حداقل می‌رساند و باعث کاهش 18٪ اتلاف ناشی از اینرسی در حین شتاب‌گیری می‌شود. بلبرینگ‌های مخروطی که به‌صورت استراتژیک قرار گرفته‌اند، اصطکاک دورانی را نیز کاهش می‌دهند و به کاهش 6.7٪ اتلاف انرژی در هنگام ترمز بازیابی‌کننده کمک می‌کنند.
استفاده از روغن‌های پیشرفته مبتنی بر روغن‌های سنتتیک با پایداری حرارتی بالا، دمای کارکرد را در شرایط سخت و پیوسته با گشتاور بالا حدود ۲۳ درجه سانتی‌گراد کاهش می‌دهد. هنگامی که سازندگان کانال‌های خنک‌کننده را همراه با مواد تغییر فاز در طراحی‌های خود به‌کار می‌گیرند، توانایی دفع حدود ۴۱ درصد بیشتر گرما را نسبت به روش‌های خنک‌سازی غیرفعال معمولی دارند. این امر تفاوت بزرگی ایجاد می‌کند، زیرا از تجزیه روغن در مناطق حساس و بسیار داغ جلوگیری می‌کند. در نتیجه، جعبهدندههای سیاره‌ای مدرن حتی در بارهای پایدار ۲۵۰ نیوتن‌متر به راندمانی حدود ۸۹ درصد دست می‌یابند. علاوه بر این، مزیت دیگری وجود دارد که امروزه کمتر مورد توجه قرار می‌گیرد اما به همان اندازه مهم است: این دنده‌ها حدود ۱۹ درصد نسبت به دنده‌های هلیکال سنتی ساکت‌تر کار می‌کنند که به معنای کاهش آلودگی صوتی برای کارگران کارخانه و جوامع اطراف آن است.
گیربکس‌های سیاره‌ای با توزیع بار گشتاور به‌طور همزمان بین چندین چرخ دنده سیاره‌ای، برخلاف اینکه تمام فشار را در یک زمان روی یک قطعه وارد کنند، کار می‌کنند. این طراحی هوشمندانه از سایش و فرسودگی جلوگیری می‌کند و به همین دلیل این گیربکس‌ها می‌توانند به‌طور قابل اعتمادی عملیاتی با گشتاوری بالاتر از ۲۵۰ نیوتن متر را تحمل کنند. اغلب مدل‌های باکیفیت با فولاد سخت‌شده یا آلیاژهای خاصی ساخته می‌شوند که در برابر پرش‌های ناگهانی گشتاور که هنگام شتاب‌گیری سریع وسایل نقلیه الکتریکی (EV) رخ می‌دهد، مقاومت می‌کنند. محتوای کربن بالا در این قطعات فولادی، استحکامی در حدود ۱۲۰۰ مگاپاسکال یا بیشتر به آنها می‌دهد که بدین معناست که در شرایط عادی کاری خم نمی‌شوند یا شکسته نمی‌شوند. آزمایش‌های واقعی نیز چیزهای قابل توجهی نشان داده‌اند: پس از انجام بیش از ده هزار چرخه کاری، این سیستم‌های گیربکسی همچنان سطح عملکرد خود را حفظ کرده‌اند و تنها افت بسیار کمی در حد ۰٫۸٪ در بازدهی داشته‌اند. این سطح از دوام، آنها را به‌مراتب پیش از طراحی‌های سنتی با محور موازی قرار می‌دهد و در آزمون‌های طول عمری که توسط تولیدکنندگان انجام شده، تقریباً دو سوم بیشتر عمر می‌کنند.
موتورهای دنده‌ای سیاره‌ای برای سیستم‌های DC امکان تطابق صحیح اینرسی را فراهم می‌کنند، زمانی که دینامیک روتور با آنچه در چرخ‌ها و محورها اتفاق می‌افتد هماهنگ شود، و این بدان‌جایی است که نسبت دنده مناسب تنظیم شده باشد. هنگامی که این هم‌ترازی اتفاق بیفتد، در مقایسه با سیستم‌های مستقیم رایج، حدود 39 درصد کاهش در ارتعاشات پیچشی مشاهده می‌شود، بنابراین خودروها از صفر تا 60 مایل بر ساعت بسیار روان‌تر شتاب می‌گیرند و بدون جهش‌های آزاردهنده حرکت می‌کنند. آزمایش‌های میدانی نشان می‌دهند که وقتی همه چیز به‌درستی تطبیق داده شود، مهندسان به‌طور متوسط حدود 22 درصد پاسخ‌گویی سریع‌تر از حلقه‌های جریان دارند. این موضوع مهم است زیرا علاوه بر کاهش اثر ناهمواری آزاردهنده (کُجینگ)، باعث افزایش عمر یاتاقان‌ها نیز می‌شود — داده‌های میدانی نشان می‌دهند که در شرایط رانندگی شهری معمولی که ترافیک متوقف و حرکت می‌کند، عمر یاتاقان‌ها حدود 17 درصد بهبود می‌یابد.
سیستم سیاره‌ای در موتورهای گیربکسی DC امکان دستیابی به نسبت دنده‌هایی در محدوده ۳:۱ تا بیش از ۱۰۰:۱ را فراهم می‌کند، زمانی که چندین مرحله با هم استفاده شوند. این محدوده وسیع به مهندسان اجازه می‌دهد عملکرد این موتورها را دقیقاً بر اساس نیازهای خاص تنظیم کنند. برخی کاربردها مانند صعود از تپه‌ها به حداکثر توان در سرعت‌های پایین نیاز دارند، در حالی که برخی دیگر بهره‌وری بهتری را در سرعت‌های بالا (مانند حرکت در بزرگراه) می‌طلبد. طبق تحقیقات منتشر شده در سال گذشته، استفاده از سیستم‌های دو مرحله‌ای سیاره‌ای سرعت حداکثری موتور را حدود ۳۸ درصد کاهش می‌دهد، اما همچنان مقدار گشتاور خروجی را بدون تغییر نگه می‌دارد. این بدین معناست که سازندگان می‌توانند موتورهایی کوچک‌تر و سبک‌تر بسازند بدون آنکه از عملکرد آنها کاسته شود.
اغلب خودروهای الکتریکی از کاهنده‌های سیاره‌ای تک‌سرعته به دلیل راندمان ۹۲ تا ۹۵ درصدی و بسته‌بندی فشرده آنها استفاده می‌کنند. با این حال، تحقیقات انجام‌شده در مورد خودروهای تجاری الکتریکی نشان می‌دهد که سیستم‌های چندسرعته می‌توانند در شرایط بار سنگین، برد خودرو را تا ۱۲ تا ۱۸ درصد افزایش دهند. نقطه ضعف این سیستم‌ها پیچیدگی بیشتر است: جعبهدندههای چندسرعته به ۲۳ درصد قطعه بیشتری نیاز دارند، اما امکان کوچک‌سازی موتورها را از طریق تنظیم بهینه دنده‌ها فراهم می‌کنند.
گیربکس‌های سیاره‌ای به خوبی در وسایل نقلیه هیبریدی عمل می‌کنند، زیرا می‌توانند بار را بین چندین جزء تقسیم کرده و ورودی را همزمان از موتورهای سنتی و موتورهای الکتریکی مدیریت کنند. این سیستم‌های دنده، تغییر بین حالت بنزینی و الکتریکی را نسبت به سایر گزینه‌ها بسیار روان‌تر می‌کنند. در مورد ترمز بازیابی‌کننده، این گیربکس‌ها معمولاً حدود ۱۵ تا ۲۲ درصد از انرژی که معمولاً هنگام توقف از دست می‌رود را دوباره جمع‌آوری می‌کنند. تحقیقات در مورد نحوه بهینه مدیریت انرژی چیز جالبی را نیز نشان می‌دهد. وقتی مهندسان نسبت دنده‌ها را به درستی تنظیم کنند، خودروهای مجهز به گیربکس سیاره‌ای در شرایط ترافیک شهری با توقف‌ها و حرکت‌های مکرر، تقریباً ۹٫۳ درصد انرژی بیشتری نسبت به سیستم‌هایی که در تمام طول کار از نسبت دنده ثابت استفاده می‌کنند، بازیابی می‌کنند. این ویژگی آنها را برای تولیدکنندگانی که به دنبال بهبود مصرف سوخت بدون قربانی کردن عملکرد هستند، بسیار جذاب می‌کند.
سیستم‌های دنده سیاره‌ای به دلیل سه بخش اصلی که با هم کار می‌کنند، عملکرد چشمگیر خود را به دست می‌آورند: در مرکز همه چیز دنده خورشیدی قرار دارد، سپس تعدادی دنده سیاره‌ای کوچک‌تر وجود دارند که به چیزی معروف به حامل متصل شده‌اند، و در نهایت دنده حلقوی بزرگی که همه چیز را احاطه کرده است. در بیشتر موارد، دنده خورشیدی نقطه آغاز انتقال توان است و دنده‌های سیاره‌ای را به حرکت درمی‌آورد. این دنده‌های کوچک در واقع همزمان با دنده خورشیدی و دنده حلقوی تماس دارند و سیستمی شگفت‌انگیز ایجاد می‌کنند که در آن نیرو در چندین نقطه توزیع می‌شود. چیزی که این پیکربندی را بسیار عالی می‌کند، فضای بسیار کمی است که اشغال می‌کند در حالی که همچنان توان را به خوبی منتقل می‌کند. به همین دلیل است که این آرایش‌های سیاره‌ای در وسایل نقلیه الکتریکی مدرن همه‌جا دیده می‌شوند، به ویژه زمانی که همراه موتورهای جریان مستقیم (DC) استفاده می‌شوند، جایی که هر اینچ فضا مهم است اما کارایی حداکثری نمی‌تواند فدای آن شود.
بیشتر سیستم‌های محرکه خودروهای برقی دارای چرخ‌دنده خورشیدی هستند که به عنوان محور اصلی ورودی عمل می‌کند و گشتاور را به چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای منتقل می‌کند. وقتی این چرخ‌دنده‌های کوچک به دور چرخ‌دنده خورشیدی می‌چرخند و همزمان با چرخ‌دنده حلقوی ثابت درگیر می‌شوند، اثر کاهش سرعت مناسبی ایجاد می‌شود. آنچه این پیکربندی را بسیار مناسب می‌کند، تماس همزمان چندین دندانه است. این امر توزیع توان را به‌طور نسبتاً یکنواختی در سراسر سیستم پخش می‌کند که به معنای توانایی بهتر در تحمل بار و سایش کمتر قطعات در طول زمان است. برای وسایل نقلیه‌ای که چرخه‌های زیادی را تجربه می‌کنند، مانند تاکسی‌ها یا ون‌های تحویل کالا، مقاومت در برابر سایش در بلندمدت اهمیت زیادی دارد.
چندین چرخ‌دنده سیاره‌ای به‌طور ذاتی گشتاور را در سراسر سیستم متعادل می‌کنند، که این امر به جعبه دنده‌های سیاره‌ای اجازه می‌دهد بارهای پیوسته تا ۳۳٪ بالاتر از سیستم‌های معمولی چرخ‌دنده‌های خورجینی تحمل کنند. این توزیع خودکار بار باعث دوام بیشتر در شرایط تنش نامتقارن ناشی از شتاب سریع و ترمز تجدیدپذیر می‌شود و طراحی‌های سیاره‌ای را به‌ویژه در محیط‌های demanding EV مقاوم می‌کند.
چگالی گشتاور به مقدار گشتاوری اشاره دارد که یک جعبه دنده نسبت به اندازه آن می‌تواند تحمل کند. جعبه دنده‌های سیاره‌ای به دلیل توزیع بار بین چندین چرخ‌دنده، چگالی گشتاور بالایی ارائه می‌دهند که این امر بازده را افزایش داده و سایش را کاهش می‌دهد.
چرخ‌دنده‌های سیاره‌ای با ارائه طراحی‌های فشرده و چگالی گشتاور بالا، پیشرانه‌های خودروهای برقی (EV) را بهبود می‌بخشند که این امر منجر به پیشرانه‌های سبک‌تر و مدیریت بهینه توان می‌شود. همچنین این چرخ‌دنده‌ها به حفظ بازده بالا در سرعت‌های مختلف کمک می‌کنند که برای رانندگی شهری با حرکت و توقف مکرر بسیار مهم است.
بله، جعبه دنده‌های سیاره‌ای به خوبی با وسایل نقلیه هیبریدی سازگار هستند، زیرا می‌توانند توزیع بار را مدیریت کرده و انتقال روانی بین منابع توان سنتی و الکتریکی فراهم کنند و بنابراین برای سیستم‌های ترمز تجدیدپذیر نیز ایده‌آل هستند.
جعبه دنده‌های سیاره‌ای حدود ۱۹٪ نسبت به دنده‌های مارپیچ سنتی بی‌صدا هستند و این امر به کاهش آلودگی صوتی برای هم کارگران صنعتی و هم جوامع اطراف کمک می‌کند.
اخبار داغکپی رایت © 2025 توسط شرکت چانگوی ترانسمیشن (جیانگسو) کو، لمیتد — سیاست حریم خصوصی
EN
