Why is the speed of the motor getting higher and higher driven by cost?

предговор

На „Пролетната конференция на Dongfeng Motor Brand 2023“ на 10 април беше пусната новата марка енергийна мощност Mach E. E означава електрически, висока ефективност, енергоспестяване и опазване на околната среда.Mach E се състои основно от три основни продуктови платформи: електрическо задвижване, батерия и енергийна добавка.

Сред тях частта за електрическо задвижване на Mach има следните характеристики:

Мотор с роторна технология с покритие от въглеродни влакна, скоростта може да достигне 30 000 rpm;
маслено охлаждане;
Плосък статор с 1 слот и 8 проводника;
Саморазработен SiC контролер;
Максималната ефективност на системата може да достигне 94,5%.

В сравнение с други технологии,роторът с покритие от въглеродни влакна и максималната скорост от 30 000 об./мин са се превърнали в най-отличителните акценти на това електрическо задвижване.

Електрическо задвижване Mach E 30000rpm

Висок RPM и ниска цена са присъщи на Linke

Максималната скорост на новия енергиен двигател се е увеличила от първоначалните 10 000 об./мин до вече популярните 15 000-18 000 об./мин.Наскоро компании пуснаха електрически задвижващи системи с повече от 20 000 оборота в минута, така че защо скоростта на новите енергийни двигатели става все по-висока и по-висока?

Да, разходно ориентирани резултати!

Следва анализ на връзката между скоростта на двигателя и цената на двигателя на теоретично и симулационно ниво.

Новата система за чисто електрическо задвижване обикновено включва три части, мотор, контролер на мотора и скоростна кутия.Моторният контролер е входът на електрическата енергия, скоростната кутия е изходът на механичната енергия, а моторът е единицата за преобразуване на електрическа енергия и механична енергия.Неговият метод на работа е, че контролерът въвежда електрическа енергия (ток * напрежение) в двигателя.Чрез взаимодействието на електрическа енергия и магнитна енергия вътре в двигателя, той извежда механична енергия (скорост*въртящ момент) към скоростната кутия.Скоростната кутия задвижва превозното средство чрез регулиране на скоростта и въртящия момент, издавани от двигателя чрез предавателното отношение.

Чрез анализиране на формулата за въртящ момент на двигателя може да се види, че изходният въртящ момент на двигателя T2 е в положителна корелация с обема на двигателя.

N е броят на завъртанията на статора, I е входният ток на статора, B е плътността на въздушния поток, R е радиусът на сърцевината на ротора и L е дължината на сърцевината на двигателя.

В случай на осигуряване на броя на завъртанията на двигателя, входния ток на контролера и плътността на потока на въздушната междина на двигателя, ако търсенето на изходния въртящ момент T2 на двигателя е намалено, дължината или диаметърът на желязното ядро може да бъде намалено.

Промяната на дължината на сърцевината на двигателя не включва промяна на матрицата за щамповане на статора и ротора и промяната е сравнително проста, така че обичайната операция е да се определи диаметърът на сърцевината и да се намали дължината на сърцевината. .

Тъй като дължината на желязното ядро намалява, количеството електромагнитни материали (желязно ядро, магнитна стомана, намотка на двигателя) на двигателя намалява.Електромагнитните материали представляват относително голяма част от цената на двигателя, което представлява около 72%.Ако въртящият момент може да бъде намален, цената на двигателя ще бъде значително намалена.

Състав на разходите за двигатели

Тъй като новите енергийни превозни средства имат фиксирано изискване за въртящ момент в края на колелото, ако трябва да се намали изходящият въртящ момент на двигателя, съотношението на скоростта на скоростната кутия трябва да се увеличи, за да се осигури въртящият момент в края на колелото на превозното средство.

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 е скоростта на края на колелото, n2 е скоростта на двигателя, T1 е въртящият момент на края на колелото, T2 е въртящият момент на двигателя и r е коефициентът на намаляване.

И тъй като новите енергийни превозни средства все още имат изискване за максимална скорост, максималната скорост на превозното средство също ще намалее след увеличаване на съотношението на скоростта на скоростната кутия, което е неприемливо, така че това изисква скоростта на двигателя да се увеличи.

За да обобщим,след като моторът намали въртящия момент и ускори, с разумно съотношение на скоростта, той може да намали цената на мотора, като същевременно гарантира търсенето на мощност на превозното средство.

Влияние на ускорението на де-усукване върху други свойства01След намаляване на въртящия момент и ускоряване, дължината на сърцевината на двигателя намалява, това ще се отрази ли на мощността? Нека да разгледаме формулата за мощност.

U е фазовото напрежение, I е входният ток на статора, cos∅ е факторът на мощността, а η е ефективността.

От формулата може да се види, че във формулата за изходната мощност на двигателя няма параметри, свързани с размера на двигателя, така че промяната на дължината на сърцевината на двигателя има малък ефект върху мощността.

По-долу е резултатът от симулацията на външните характеристики на определен двигател. В сравнение с външната характеристична крива, дължината на желязното ядро е намалена, изходният въртящ момент на двигателя става по-малък, но максималната изходна мощност не се променя много, което също потвърждава горното теоретично извеждане.

Сравнение на външни характеристични криви на мощността и въртящия момент на двигателя с различни дължини на желязната сърцевина

02Увеличаването на скоростта на двигателя поставя по-високи изисквания за избор на лагери, а високоскоростните лагери са необходими, за да се осигури експлоатационният живот на лагерите.

03Високоскоростните двигатели са по-подходящи за маслено охлаждане, което може да премахне проблема с избора на маслено уплътнение, като същевременно гарантира разсейване на топлината.

04Поради високата скорост на двигателя, може да се обмисли използването на мотор с кръгла жица вместо мотор с плоска жица, за да се намалят загубите на променлив ток на намотката при висока скорост.

05Когато броят на полюсите на двигателя е фиксиран, работната честота на двигателя се увеличава поради увеличаването на скоростта. За да се намалят токовите хармоници, е необходимо да се увеличи честотата на превключване на силовия модул. Следователно, SiC контролер с високо съпротивление на честотата на превключване е добър партньор за високоскоростни двигатели.

06За да се намалят загубите на желязо при висока скорост, е необходимо да се обмисли изборът на феромагнитни материали с ниски загуби и висока якост.

07Уверете се, че роторът не може да бъде повреден поради прекомерна скорост при 1,2 пъти максималната скорост, като например оптимизиране на магнитния изолационен мост, покритие от въглеродни влакна и др.

Тъкане на картина от въглеродни влакна

Обобщете

Увеличаването на скоростта на двигателя може да спести цената на двигателя, но увеличението на цената на други компоненти също трябва да се разглежда балансирано.Високоскоростните двигатели ще бъдат посоката на развитие на електрическите задвижващи системи. Това е не само начин за спестяване на разходи, но и отражение на техническото ниво на предприятието.Разработването и производството на високоскоростни двигатели все още е изключително трудно. В допълнение към прилагането на нови материали и нови процеси, това също изисква духа на високи постижения на електроинженерите.

Време на публикуване: 19 април 2023 г

Защо скоростта на двигателя става все по-висока и по-висока, водена от цената?