Γιατί η ταχύτητα του κινητήρα γίνεται όλο και μεγαλύτερη λόγω του κόστους;

πρόλογος

 

 

Στο «2023 Dongfeng Motor Brand Spring Conference» στις 10 Απριλίου, κυκλοφόρησε η νέα μάρκα ενέργειας Mach E. Το E σημαίνει ηλεκτρική, υψηλή απόδοση, εξοικονόμηση ενέργειας και προστασία του περιβάλλοντος.Το Mach E αποτελείται κυρίως από τρεις μεγάλες πλατφόρμες προϊόντων: ηλεκτρική κίνηση, μπαταρία και ενεργειακό συμπλήρωμα.

 

Μεταξύ αυτών, το τμήμα ηλεκτρικής κίνησης Mach έχει τα ακόλουθα χαρακτηριστικά:

 

  • Κινητήρας με τεχνολογία ρότορα με επίστρωση ανθρακονημάτων, η ταχύτητα μπορεί να φτάσει τις 30.000 σ.α.λ.
  • ψύξη λαδιού?
  • Επίπεδος στάτορας με 1 σχισμή και 8 καλώδια.
  • Αυτο-αναπτυγμένος ελεγκτής SiC.
  • Η μέγιστη απόδοση του συστήματος μπορεί να φτάσει το 94,5%.

 

Σε σύγκριση με άλλες τεχνολογίες,Ο ρότορας με επίστρωση ανθρακονημάτων και η μέγιστη ταχύτητα των 30.000 σ.α.λ. έχουν γίνει τα πιο χαρακτηριστικά σημεία αυτής της ηλεκτρικής κίνησης.

 

微信图片_20230419181816
Ηλεκτρική κίνηση Mach E 30000rpm

 

Υψηλό RPM και Χαμηλό Κόστος Εγγενής Σύνδεση

Η μέγιστη ταχύτητα του νέου ενεργειακού κινητήρα έχει αυξηθεί από τις αρχικές 10.000 rpm στις γενικά δημοφιλείς πλέον 15.000-18.000 rpm.Πρόσφατα, οι εταιρείες κυκλοφόρησαν περισσότερα από 20.000 rpm συστήματα ηλεκτροκίνησης, οπότε γιατί η ταχύτητα των νέων ενεργειακών κινητήρων γίνεται όλο και μεγαλύτερη;

 

Ναι, αποτελέσματα με βάση το κόστος!

 

Ακολουθεί μια ανάλυση της σχέσης μεταξύ της ταχύτητας του κινητήρα και του κόστους του κινητήρα σε θεωρητικό επίπεδο και επίπεδο προσομοίωσης.

 

Το νέο ενεργειακό σύστημα ηλεκτροκίνησης περιλαμβάνει γενικά τρία μέρη, τον κινητήρα, τον ελεγκτή κινητήρα και το κιβώτιο ταχυτήτων.Ο ελεγκτής κινητήρα είναι το άκρο εισόδου της ηλεκτρικής ενέργειας, το κιβώτιο ταχυτήτων είναι το άκρο εξόδου της μηχανικής ενέργειας και ο κινητήρας είναι η μονάδα μετατροπής ηλεκτρικής και μηχανικής ενέργειας.Η μέθοδος λειτουργίας του είναι ότι ο ελεγκτής εισάγει ηλεκτρική ενέργεια (ρεύμα * τάση) στον κινητήρα.Μέσω της αλληλεπίδρασης ηλεκτρικής ενέργειας και μαγνητικής ενέργειας στο εσωτερικό του κινητήρα, εξάγει μηχανική ενέργεια (ταχύτητα*ροπή) στο κιβώτιο ταχυτήτων.Το κιβώτιο ταχυτήτων οδηγεί το όχημα προσαρμόζοντας την ταχύτητα και τη ροπή εξόδου από τον κινητήρα μέσω της σχέσης μείωσης μετάδοσης.

 

Αναλύοντας τον τύπο ροπής κινητήρα, μπορεί να φανεί ότι η ροπή εξόδου του κινητήρα T2 συσχετίζεται θετικά με τον όγκο του κινητήρα.

 

微信图片_20230419181827
 

N είναι ο αριθμός στροφών του στάτορα, I είναι το ρεύμα εισόδου του στάτη, B είναι η πυκνότητα ροής αέρα, R είναι η ακτίνα του πυρήνα του ρότορα και L είναι το μήκος του πυρήνα του κινητήρα.

 

Στην περίπτωση διασφάλισης του αριθμού στροφών του κινητήρα, του ρεύματος εισόδου του ελεγκτή και της πυκνότητας ροής του διακένου αέρα του κινητήρα, εάν μειωθεί η ζήτηση για τη ροπή εξόδου Τ2 του κινητήρα, το μήκος ή η διάμετρος του ο πυρήνας του σιδήρου μπορεί να μειωθεί.

 

Η αλλαγή του μήκους του πυρήνα του κινητήρα δεν συνεπάγεται την αλλαγή της μήτρας σφράγισης του στάτορα και του ρότορα και η αλλαγή είναι σχετικά απλή, επομένως η συνήθης λειτουργία είναι ο προσδιορισμός της διαμέτρου του πυρήνα και η μείωση του μήκους του πυρήνα .

 

Καθώς το μήκος του πυρήνα του σιδήρου μειώνεται, μειώνεται η ποσότητα των ηλεκτρομαγνητικών υλικών (πυρήνας σιδήρου, μαγνητικός χάλυβας, περιέλιξη κινητήρα) του κινητήρα.Τα ηλεκτρομαγνητικά υλικά αντιπροσωπεύουν ένα σχετικά μεγάλο ποσοστό του κόστους του κινητήρα, αντιπροσωπεύοντας περίπου το 72%.Εάν η ροπή μπορεί να μειωθεί, το κόστος του κινητήρα θα μειωθεί σημαντικά.

 

微信图片_20230419181832
 

Σύνθεση κόστους κινητήρα

 

Επειδή τα νέα ενεργειακά οχήματα έχουν σταθερή ζήτηση για ροπή στο άκρο του τροχού, εάν πρόκειται να μειωθεί η ροπή εξόδου του κινητήρα, ο λόγος ταχύτητας του κιβωτίου ταχυτήτων πρέπει να αυξηθεί για να διασφαλιστεί η ροπή στο τέλος του τροχού του οχήματος.

 

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 είναι η ταχύτητα του άκρου του τροχού, n2 είναι η ταχύτητα του κινητήρα, T1 είναι η ροπή του άκρου του τροχού, T2 είναι η ροπή του κινητήρα και r είναι ο λόγος μείωσης.

 

Και επειδή τα νέα ενεργειακά οχήματα εξακολουθούν να έχουν την απαίτηση μέγιστης ταχύτητας, η μέγιστη ταχύτητα του οχήματος θα μειωθεί επίσης αφού αυξηθεί η αναλογία ταχύτητας του κιβωτίου ταχυτήτων, κάτι που είναι απαράδεκτο, επομένως αυτό απαιτεί την αύξηση της ταχύτητας του κινητήρα.

 

Συνοψίζοντας,αφού ο κινητήρας μειώσει τη ροπή και επιταχύνει, με μια λογική αναλογία στροφών, μπορεί να μειώσει το κόστος του κινητήρα διασφαλίζοντας παράλληλα τη ζήτηση ισχύος του οχήματος.

Επίδραση της επιτάχυνσης της αποστρέψης σε άλλες ιδιότητες01Μετά τη μείωση της ροπής και την επιτάχυνση, το μήκος του πυρήνα του κινητήρα μειώνεται, θα επηρεάσει την ισχύ; Ας δούμε τον τύπο ισχύος.

 

微信图片_20230419181837
U είναι η τάση φάσης, I είναι το ρεύμα εισόδου του στάτη, cos∅ είναι ο συντελεστής ισχύος και η είναι η απόδοση.

 

Μπορεί να φανεί από τον τύπο ότι δεν υπάρχουν παράμετροι που σχετίζονται με το μέγεθος του κινητήρα στον τύπο της ισχύος εξόδου του κινητήρα, επομένως η αλλαγή του μήκους του πυρήνα του κινητήρα έχει μικρή επίδραση στην ισχύ.

 

Ακολουθεί το αποτέλεσμα προσομοίωσης των εξωτερικών χαρακτηριστικών ενός συγκεκριμένου κινητήρα. Σε σύγκριση με την εξωτερική χαρακτηριστική καμπύλη, το μήκος του πυρήνα του σιδήρου μειώνεται, η ροπή εξόδου του κινητήρα γίνεται μικρότερη, αλλά η μέγιστη ισχύς εξόδου δεν αλλάζει πολύ, γεγονός που επιβεβαιώνει επίσης την παραπάνω θεωρητική εξαγωγή.

微信图片_20230419181842

Σύγκριση εξωτερικών χαρακτηριστικών καμπυλών ισχύος και ροπής κινητήρα με διαφορετικά μήκη πυρήνα σιδήρου

 

02Η αύξηση της ταχύτητας του κινητήρα θέτει υψηλότερες απαιτήσεις για την επιλογή των ρουλεμάν και απαιτούνται ρουλεμάν υψηλής ταχύτητας για να διασφαλιστεί η διάρκεια ζωής των ρουλεμάν.

03Οι κινητήρες υψηλής ταχύτητας είναι πιο κατάλληλοι για ψύξη λαδιού, γεγονός που μπορεί να εξαλείψει το πρόβλημα της επιλογής στεγανοποίησης λαδιού, διασφαλίζοντας παράλληλα τη διάχυση της θερμότητας.

04Λόγω της υψηλής ταχύτητας του κινητήρα, μπορεί να θεωρηθεί ότι χρησιμοποιείται ένας κινητήρας στρογγυλού σύρματος αντί για έναν κινητήρα επίπεδου καλωδίου για τη μείωση της απώλειας εναλλασσόμενου ρεύματος της περιέλιξης σε υψηλή ταχύτητα.

05Όταν ο αριθμός των πόλων του κινητήρα είναι σταθερός, η συχνότητα λειτουργίας του κινητήρα αυξάνεται λόγω της αύξησης της ταχύτητας. Προκειμένου να μειωθούν οι αρμονικές του ρεύματος, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η συχνότητα μεταγωγής της μονάδας ισχύος. Επομένως, ένας ελεγκτής SiC με υψηλή αντίσταση συχνότητας μεταγωγής είναι καλός συνεργάτης για κινητήρες υψηλής ταχύτητας.

06Προκειμένου να μειωθεί η απώλεια σιδήρου σε υψηλή ταχύτητα, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η επιλογή σιδηρομαγνητικών υλικών χαμηλής απώλειας και υψηλής αντοχής.

07Βεβαιωθείτε ότι ο ρότορας δεν μπορεί να καταστραφεί λόγω υπερβολικής ταχύτητας με 1,2 φορές τη μέγιστη ταχύτητα, όπως βελτιστοποίηση της γέφυρας μαγνητικής απομόνωσης, επίστρωση από ανθρακονήματα κ.λπ.

 

微信图片_20230419181847
Εικόνα ύφανσης από ανθρακονήματα

 

Συνοψίζω

 

 

Η αύξηση της ταχύτητας του κινητήρα μπορεί να εξοικονομήσει το κόστος του κινητήρα, αλλά η αύξηση του κόστους άλλων εξαρτημάτων πρέπει επίσης να ληφθεί υπόψη.Οι κινητήρες υψηλής ταχύτητας θα είναι η κατεύθυνση ανάπτυξης των συστημάτων ηλεκτροκίνησης. Αυτός δεν είναι μόνο ένας τρόπος εξοικονόμησης κόστους, αλλά και μια αντανάκλαση του τεχνικού επιπέδου μιας επιχείρησης.Η ανάπτυξη και η παραγωγή κινητήρων υψηλής ταχύτητας εξακολουθεί να είναι εξαιρετικά δύσκολη. Εκτός από την εφαρμογή νέων υλικών και νέων διαδικασιών, απαιτεί και το πνεύμα αριστείας των ηλεκτρολόγων μηχανικών.


Ώρα δημοσίευσης: Απρ-19-2023