Qu'est-ce que Vertex ?
Créé pour les unités CVC résidentielles, le moteur Vertex ½ HP EC a été conçu pour utiliser une nouvelle technologie avec une ingénierie innovante pour emballer la même quantité de puissance trouvée dans un moteur standard de 48 cadres dans une taille de 42 cadres. Sa carcasse et son boîtier électronique sont entièrement fabriqués en matériaux composites et la géométrie optimisée permet au Vertex ½ HP d'être plus léger que les moteurs métalliques traditionnels et, en fin de compte, d'être plus compétitif en termes de prix.
A enfant prodige
naît
Le Vertex ½ HP est le fruit de l'imagination du PDG d'East West, Scott Ellyson, et de l'ingénieur mécanicien principal, Andrew Semidey, Ph.D. Avant de travailler ensemble, Scott réfléchissait à la manière d'utiliser l'expertise d'East West en matière de fabrication et d'ingénierie de moteurs électriques pour en concevoir un qui soit à la fois très efficace et rentable. Ignorant les plans de Scott, Andrew concevait indépendamment un concept de refroidissement utilisant des géométries moulées par injection pour réduire sa taille, son poids et son coût global. Très vite, Andrew a été appelé à travailler dans le centre de conception d'East West pour diriger l'équipe chargée de marier les deux concepts et de donner vie à cette idée.
Nous aimons les grandes
Défis
- Réduire les coûts tout en maintenant une performance maximale
- Maximiser les performances de refroidissement
- Composants d'emballage
- Encapsulation d'un circuit imprimé double face
- Rationaliser le passage à la fabrication
Suite
Solutions
- Prototypage rapide avancé
- Conception électromagnétique
- Conception mécanique
- Conception thermique
- Optimisation des fluides
- Moulage par injection de plastique
- Conception pour la fabrication (DFM)
- Essais et validation
- Surmoulage avancé
Faire confiance à la processus.
Le concept initial du Vertex ½ HP était de créer un moteur EC et un contrôleur combinés en matériaux composites. Pour y parvenir, la première étape a été la conception électromagnétique. Les ingénieurs électriciens d'East West ont dû non seulement concevoir le circuit imprimé, mais aussi étudier plusieurs options d'aimants et de conducteurs afin de déterminer les matériaux les mieux adaptés à chaque niveau d'efficacité - en gardant toujours à l'esprit que l'objectif était un coût minimal pour un rendement maximal. Le concept initial du Vertex ½ HP était de créer un moteur EC et un contrôleur combinés, fabriqués à partir de matériaux composites.
Après avoir simulé plus d'un modèle de rotor pour optimiser les composants électromagnétiques, les sélections finales pour chaque étage comprenaient un hybride de néo-ferrite de cuivre, une ferrite de cuivre et une ferrite d'aluminium. Pour maintenir le coût à un niveau bas, la réduction du contenu matériel a été réalisée en utilisant les aimants à un niveau proche de l'utilisation maximale et en incorporant le bon système de refroidissement.
Jouer
Cool
L'un des défis les plus importants de l'équipe était l'optimisation du flux pour le moteur afin de s'assurer que le moteur et le contrôleur étaient correctement refroidis. Le concept de refroidissement exclusif de Vertex a été développé pour relever ces défis en utilisant des pièces moulées par injection. L'impression 3D a été utilisée pour créer les géométries de flux et vérifier leurs performances. Après plusieurs itérations rapides, les géométries optimales ont été déterminées pour maximiser les performances de refroidissement et minimiser la taille et le coût. Cette optimisation de la dynamique des fluides a permis d'augmenter considérablement la densité de puissance et de réduire les coûts.
En utilisant ce que l'Est et l'Ouest
fait le meilleur.
Pour réduire encore les coûts, les géométries d'écoulement moulées par injection ont été intégrées directement dans le carter du moteur par surmoulage de l'assemblage du stator enroulé en composite PET. Pour obtenir un prototype fonctionnel, un outil de moulage par injection complet est nécessaire. En règle générale, les outils de moulage par injection sont coûteux et les délais d'exécution sont longs, ce qui pose un problème de prototypage important. Au lieu de cela, notre équipe de conception a pu exploiter les capacités de moulage par injection des installations d'East West au Viêt Nam, ce qui a permis de réduire le délai de réception des prototypes et, en fin de compte, d'accélérer le processus de production finale.
Encapsulation d'un circuit imprimé double face
Au cours de cette étape, l'équipe de conception a dû mettre au point un processus permettant d'encapsuler complètement le circuit imprimé. Les méthodes traditionnelles de surmoulage n'étaient pas applicables en raison de la conception à double face du circuit imprimé et de l'importance d'utiliser le moins de matériau possible pour minimiser les coûts. Bien que l'équipe se soit d'abord adressée à plusieurs groupes extérieurs pour obtenir de l'aide afin de déterminer le meilleur processus d'encapsulation du contrôleur, aucun n'a été en mesure de trouver une solution qui correspondrait à l'objectif de coût. Nos ingénieurs ont donc relevé le défi eux-mêmes et, grâce à de nombreuses itérations rapides, l'équipe a mis au point des moules en silicone en deux parties à l'aide de moules imprimés en 3D, une alternative plus rapide et moins coûteuse que les moules en métal suggérés par ces groupes tiers. L'utilisation de moules imprimés en 3D a permis de créer les géométries complexes nécessaires pour encapsuler le contrôleur avec de l'époxy tout en préservant les zones clés de l'époxy. L'injection sous pression a été utilisée pour injecter l'époxy dans ces moules en silicone. Ils ont ensuite été placés dans une chambre à vide pour éliminer les bulles d'air supplémentaires entourant le circuit imprimé et le contrôleur. Le processus final est simplifié dans la vidéo ci-dessous.
Une fois le projet passé en phase de production, ce processus a été reproduit en utilisant une machine de distribution à l'usine qui mélange l'époxy de manière à éliminer l'air du matériau et, une fois la pression injectée dans les moules en silicone personnalisés, une chambre à vide séparée élimine toutes les bulles supplémentaires qui subsistent. La créativité et l'innovation de l'équipe de conception lui ont permis d'encapsuler avec succès le circuit imprimé double face du moteur et de réduire les coûts en supprimant tout matériau non essentiel.
Pour L'infini
Et au-delà.
Avec la mise en production du moteur Vertex ½ HP EC, l'équipe de conception développe la famille Vertex avec d'autres modèles, y compris un ¼ HP et 1/3 HP, afin de fournir aux clients des produits adaptés à leurs besoins uniques. La chaîne d'approvisionnement étendue d'East West permet d'adapter le moteur Vertex à des applications spécifiques tout en maintenant la compétitivité des coûts et en réduisant les délais de mise sur le marché.
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