Proč je rychlost motoru stále vyšší a vyšší řízena cenou?

předmluva

 

 

Na „jarní konferenci značky motorů Dongfeng 2023“ dne 10. dubna byla představena nová značka energetické energie Mach E. E znamená elektrický, vysokou účinnost, úsporu energie a ochranu životního prostředí.Mach E se skládá hlavně ze tří hlavních produktových platforem: elektrický pohon, baterie a doplněk energie.

 

Mezi nimi má část elektrického pohonu Mach následující vlastnosti:

 

  • Motor s technologií rotoru potaženého uhlíkovými vlákny, rychlost může dosáhnout 30 000 ot / min;
  • chlazení oleje;
  • Stator s plochým drátem s 1 drážkou a 8 dráty;
  • Samostatně vyvinutý SiC regulátor;
  • Maximální účinnost systému může dosáhnout 94,5 %.

 

Ve srovnání s jinými technologiemirotor potažený uhlíkovými vlákny a maximální rychlost 30 000 ot./min se staly nejvýraznějšími vrcholy tohoto elektrického pohonu.

 

微信图片_20230419181816
Elektrický pohon Mach E 30 000 ot./min

 

Vysoké otáčky a nízké náklady Intrinsically Linke

Maximální otáčky nového energetického motoru se zvýšily z původních 10 000 ot./min na nyní obecně populárních 15 000-18 000 ot./min.V poslední době společnosti uvedly na trh elektrické pohonné systémy s více než 20 000 otáčkami za minutu, tak proč je rychlost nových energetických motorů stále vyšší a vyšší?

 

Ano, výsledky řízené náklady!

 

Následuje analýza vztahu mezi rychlostí motoru a cenou motoru na teoretické a simulační úrovni.

 

Nový energeticky čistý elektrický pohonný systém obecně zahrnuje tři části, motor, ovladač motoru a převodovku.Regulátor motoru je vstupním koncem elektrické energie, převodovka je výstupním koncem mechanické energie a motor je přeměnou elektrické energie a mechanické energie.Jeho pracovní metoda spočívá v tom, že regulátor přivádí elektrickou energii (proud * napětí) do motoru.Prostřednictvím interakce elektrické energie a magnetické energie uvnitř motoru přenáší mechanickou energii (otáčky*točivý moment) do převodovky.Převodovka pohání vozidlo úpravou rychlosti a točivého momentu motoru prostřednictvím převodového poměru.

 

Analýzou vzorce točivého momentu motoru lze vidět, že výstupní točivý moment motoru T2 pozitivně koreluje s objemem motoru.

 

微信图片_20230419181827
 

N je počet závitů statoru, I je vstupní proud statoru, B je hustota toku vzduchu, R je poloměr jádra rotoru a L je délka jádra motoru.

 

V případě zajištění počtu otáček motoru, vstupního proudu regulátoru a hustoty toku vzduchové mezery motoru, pokud se sníží požadavek na výstupní moment T2 motoru, délka nebo průměr železné jádro může být sníženo.

 

Změna délky jádra motoru nezahrnuje změnu lisovacího nástroje statoru a rotoru a změna je relativně jednoduchá, takže obvyklou operací je určení průměru jádra a zmenšení délky jádra .

 

S klesající délkou železného jádra se snižuje množství elektromagnetických materiálů (železné jádro, magnetická ocel, vinutí motoru) motoru.Elektromagnetické materiály tvoří relativně velkou část nákladů na motor, tvoří asi 72 %.Pokud lze snížit točivý moment, výrazně se sníží náklady na motor.

 

微信图片_20230419181832
 

Složení ceny motoru

 

Protože nová energetická vozidla mají stálý požadavek na točivý moment na konci kola, má-li se snížit výstupní točivý moment motoru, musí se zvýšit poměr otáček převodovky, aby se zajistil točivý moment na konci kola vozidla.

 

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 je rychlost konce kola, n2 je rychlost motoru, T1 je točivý moment konce kola, T2 je točivý moment motoru a r je redukční poměr.

 

A protože nová energetická vozidla stále mají požadavek na maximální rychlost, maximální rychlost vozidla se také sníží po zvýšení převodového poměru převodovky, což je nepřijatelné, takže to vyžaduje zvýšení otáček motoru.

 

abych to shrnul,poté, co motor sníží točivý moment a zrychlí, s rozumným poměrem rychlosti, může snížit náklady na motor a zároveň zajistit spotřebu energie vozidla.

Vliv zrychlení detorze na další vlastnosti01Po snížení točivého momentu a zrychlení se zmenší délka jádra motoru, projeví se to na výkonu? Podívejme se na výkonový vzorec.

 

微信图片_20230419181837
U je fázové napětí, I je vstupní proud statoru, cos∅ je účiník a η je účinnost.

 

Ze vzorce je vidět, že ve vzorci výstupního výkonu motoru nejsou žádné parametry související s velikostí motoru, takže změna délky jádra motoru má na výkon malý vliv.

 

Následuje výsledek simulace vnějších charakteristik určitého motoru. Ve srovnání s vnější charakteristikou se zkrátí délka železného jádra, zmenší se výstupní moment motoru, ale maximální výstupní výkon se příliš nemění, což také potvrzuje výše uvedené teoretické odvození.

微信图片_20230419181842

Porovnání vnějších charakteristik výkonu motoru a točivého momentu s různými délkami železného jádra

 

02Zvýšení otáček motoru klade vyšší požadavky na výběr ložisek a rychloběžná ložiska jsou vyžadována pro zajištění životnosti ložisek.

03Vysokorychlostní motory jsou vhodnější pro chlazení oleje, což může odstranit potíže s výběrem těsnění oleje a zároveň zajistit odvod tepla.

04Vzhledem k vysoké rychlosti motoru lze uvažovat o použití motoru s kulatým drátem místo motoru s plochým drátem, aby se snížila ztráta střídavého proudu ve vinutí při vysoké rychlosti.

05Když je počet pólů motoru pevný, zvyšuje se pracovní frekvence motoru v důsledku zvýšení rychlosti. Pro snížení proudových harmonických je nutné zvýšit spínací frekvenci výkonového modulu. Proto je SiC regulátor s vysokým odporem spínací frekvence dobrým partnerem pro vysokorychlostní motory.

06Aby se snížily ztráty železa při vysoké rychlosti, je nutné zvážit výběr nízkoztrátových a vysoce pevných feromagnetických materiálů.

07Zajistěte, aby se rotor nemohl poškodit v důsledku nadměrné rychlosti při 1,2násobku maximální rychlosti, jako je optimalizace magnetického izolačního můstku, povlak z uhlíkových vláken atd.

 

微信图片_20230419181847
Obrázek tkaní z uhlíkových vláken

 

Shrnout

 

 

Zvýšení rychlosti motoru může ušetřit náklady na motor, ale zvýšení nákladů na ostatní komponenty je také třeba zvážit v rovnováze.Vysokorychlostní motory budou směr vývoje elektrických pohonných systémů. Je to nejen způsob úspory nákladů, ale také odraz technické úrovně podniku.Vývoj a výroba rychloběžných motorů je stále nesmírně obtížná. Kromě aplikace nových materiálů a nových postupů vyžaduje také ducha dokonalosti elektrotechniků.


Čas odeslání: 19. dubna 2023