Zašto je brzina motora sve veća i veća zbog troškova?

predgovor

 

 

Na “2023 Dongfeng Motor Brand Spring Conference” 10. aprila, predstavljen je Mach E novi energetski brend. E označava električnu, visoku efikasnost, uštedu energije i zaštitu životne sredine.Mach E se uglavnom sastoji od tri glavne platforme proizvoda: električni pogon, baterija i energetski dodatak.

 

Među njima, Machov električni pogon ima sljedeće karakteristike:

 

  • Motor s tehnologijom rotora obloženog karbonskim vlaknima, brzina može doseći 30.000 o/min;
  • hlađenje ulja;
  • Stator sa ravnim žicama sa 1 utorom i 8 žica;
  • Samorazvijen SiC kontroler;
  • Maksimalna efikasnost sistema može dostići 94,5%.

 

U poređenju sa drugim tehnologijama,rotor presvučen karbonskim vlaknima i maksimalna brzina od 30.000 o/min postali su najizrazitije karakteristike ovog električnog pogona.

 

微信图片_20230419181816
Mach E 30000rpm električni pogon

 

Visoki broj obrtaja i niska cena suštinski su povezani

Maksimalna brzina novog energetskog motora porasla je sa početnih 10.000 o/min na sada općenito popularnih 15.000-18.000 o/min.Nedavno su kompanije lansirale više od 20.000 okretaja u minuti električnih pogonskih sistema, pa zašto je brzina novih energetskih motora sve veća i veća?

 

Da, rezultati vođeni troškovima!

 

Slijedi analiza odnosa između brzine motora i cijene motora na teoretskom i simulacijskom nivou.

 

Novi energetski čisto električni pogonski sistem općenito uključuje tri dijela, motor, kontroler motora i mjenjač.Kontroler motora je ulazni kraj električne energije, mjenjač je izlazni kraj mehaničke energije, a motor je jedinica za pretvaranje električne energije i mehaničke energije.Njegova metoda rada je da kontroler unosi električnu energiju (struja * napon) u motor.Kroz interakciju električne i magnetske energije unutar motora, on prenosi mehaničku energiju (brzina*okretni moment) u mjenjač.Mjenjač pokreće vozilo tako što podešava brzinu i obrtni moment od strane motora kroz redukcijski omjer.

 

Analizom formule momenta motora, može se vidjeti da je izlazni moment motora T2 u pozitivnoj korelaciji sa zapreminom motora.

 

微信图片_20230419181827
 

N je broj obrtaja statora, I je ulazna struja statora, B je gustina protoka vazduha, R je poluprečnik jezgra rotora, a L je dužina jezgra motora.

 

U slučaju osiguranja broja obrtaja motora, ulazne struje regulatora i gustine fluksa zračnog raspora motora, ako se smanji potražnja za izlaznim momentom T2 motora, dužina ili prečnik motora gvozdeno jezgro se može smanjiti.

 

Promena dužine jezgre motora ne podrazumeva promenu štancane matrice statora i rotora, a promena je relativno jednostavna, pa je uobičajena operacija određivanje prečnika jezgre i smanjenje dužine jezgre. .

 

Kako se dužina željeznog jezgra smanjuje, količina elektromagnetnih materijala (željeznog jezgra, magnetnog čelika, namota motora) motora se smanjuje.Elektromagnetni materijali čine relativno veliki udio troškova motora, koji čine oko 72%.Ako se obrtni moment može smanjiti, troškovi motora će se značajno smanjiti.

 

微信图片_20230419181832
 

Sastav troškova motora

 

Budući da nova energetska vozila imaju fiksnu potražnju za obrtnim momentom na kraju točka, ako se želi smanjiti izlazni obrtni moment motora, omjer brzina mjenjača mora se povećati kako bi se osigurao obrtni moment vozila na kraju kotača.

 

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 je brzina kraja točka, n2 je brzina motora, T1 je obrtni moment kraja točka, T2 je obrtni moment motora, a r je omjer redukcije.

 

A budući da nova energetska vozila i dalje imaju zahtjev za maksimalnom brzinom, maksimalna brzina vozila će se također smanjiti nakon povećanja omjera brzina mjenjača, što je nedopustivo, pa to zahtijeva povećanje brzine motora.

 

da sumiramo,nakon što motor smanji obrtni moment i ubrza, sa razumnim omjerom brzine, može smanjiti troškove motora, istovremeno osiguravajući zahtjeve za snagom vozila.

Utjecaj ubrzanja detorzije na druga svojstva01Nakon smanjenja obrtnog momenta i ubrzanja, dužina jezgre motora se smanjuje, hoće li to utjecati na snagu? Pogledajmo formulu snage.

 

微信图片_20230419181837
U je fazni napon, I je ulazna struja statora, cos∅ je faktor snage, a η je efikasnost.

 

Iz formule se vidi da u formuli izlazne snage motora nema parametara koji se odnose na veličinu motora, tako da promjena dužine jezgre motora malo utiče na snagu.

 

Slijedi rezultat simulacije vanjskih karakteristika određenog motora. U poređenju sa eksternom karakterističnom krivom, dužina gvozdenog jezgra je smanjena, izlazni moment motora postaje manji, ali se maksimalna izlazna snaga ne menja mnogo, što takođe potvrđuje gore navedeno teorijsko izvođenje.

微信图片_20230419181842

Poređenje vanjskih karakterističnih krivulja snage i momenta motora s različitim dužinama željeznog jezgra

 

02Povećanje brzine motora postavlja veće zahtjeve za izbor ležajeva, a ležajevi velike brzine su potrebni da bi se osigurao radni vijek ležajeva.

03Motori velike brzine su prikladniji za hlađenje ulja, što može otkloniti problem odabira uljne brtve, istovremeno osiguravajući rasipanje topline.

04Zbog velike brzine motora, može se uzeti u obzir korištenje motora s okruglim žicama umjesto motora s ravnom žicom kako bi se smanjio gubitak izmjenične struje namotaja pri velikoj brzini.

05Kada je broj polova motora fiksiran, radna frekvencija motora se povećava zbog povećanja brzine. Da bi se smanjili strujni harmonici, potrebno je povećati frekvenciju uključivanja energetskog modula. Stoga je SiC kontroler s visokom otpornošću frekvencije prebacivanja dobar partner za motore velike brzine.

06Kako bi se smanjio gubitak željeza pri velikoj brzini, potrebno je razmotriti odabir feromagnetnih materijala malih gubitaka i visoke čvrstoće.

07Osigurajte da se rotor ne može oštetiti zbog prevelike brzine pri 1,2 puta većoj od maksimalne brzine, kao što je optimizacija mosta za magnetnu izolaciju, premaz od karbonskih vlakana itd.

 

微信图片_20230419181847
Slika tkanja karbonskih vlakana

 

Rezimiraj

 

 

Povećanje brzine motora može uštedjeti troškove motora, ali povećanje troškova ostalih komponenti također treba uzeti u obzir u ravnoteži.Brzi motori će biti pravac razvoja električnih pogonskih sistema. Ovo nije samo način da se uštede troškovi, već i odraz tehničkog nivoa preduzeća.Razvoj i proizvodnja brzih motora i dalje je izuzetno težak. Osim primjene novih materijala i novih procesa, zahtijeva i duh izvrsnosti elektroinženjera.


Vrijeme objave: Apr-19-2023