Miks mootori kiirus muutub kuludest suuremaks ja suuremaks?

eessõna

 

 

10. aprillil toimunud “2023. aasta Dongfengi mootoribrändide kevadkonverentsil” tuli välja uus energiabränd Mach E. E tähistab elektrilist, kõrge efektiivsusega, energiasäästu ja keskkonnakaitset.Mach E koosneb peamiselt kolmest suurest tooteplatvormist: elektriajam, aku ja energialisand.

 

Nende hulgas on Machi elektriajami osal järgmised omadused:

 

  • Mootor süsinikkiuga kaetud rootoritehnoloogiaga, kiirus võib ulatuda 30 000 p / min;
  • õlijahutus;
  • 1 pilu ja 8 juhtmega lame traadi staator;
  • Isearendatud SiC kontroller;
  • Süsteemi maksimaalne efektiivsus võib ulatuda 94,5% -ni.

 

Võrreldes teiste tehnoloogiatega,süsinikkiuga kaetud rootor ja maksimaalne pöörete arv 30 000 p/min on muutunud selle elektriajami kõige iseloomulikumaks tipphetkeks.

 

微信图片_20230419181816
Mach E 30000rpm elektriajam

 

Kõrge pöörete arv ja madalad kulud on sisuliselt seotud

Uue energiamootori maksimaalne kiirus on tõusnud esialgselt 10 000 p / min praeguseks üldiselt populaarseks 15 000-18 000 p / min.Viimasel ajal on ettevõtted turule toonud enam kui 20 000 pööret minutis elektriajamisüsteeme, miks siis uute energiamootorite kiirus aina kõrgemaks muutub?

 

Jah, kulupõhised tulemused!

 

Järgnevalt analüüsitakse mootori kiiruse ja mootori maksumuse vahelist seost teoreetilisel ja simulatsioonitasandil.

 

Uus energiapuhta elektriajamisüsteem koosneb üldiselt kolmest osast: mootorist, mootori kontrollerist ja käigukastist.Mootori kontroller on elektrienergia sisendots, käigukast on mehaanilise energia väljundots ja mootor on elektrienergia ja mehaanilise energia muundusüksus.Selle töömeetod on see, et kontroller sisestab elektrienergiat (vool * pinge) mootorisse.Mootori sees oleva elektrienergia ja magnetenergia vastasmõju kaudu väljastab see käigukasti mehaanilist energiat (kiirus*pöördemoment).Käigukast juhib sõidukit, reguleerides mootori kiirust ja pöördemomenti ülekandearvu kaudu.

 

Mootori pöördemomendi valemit analüüsides on näha, et mootori väljundmoment T2 on positiivses korrelatsioonis mootori mahuga.

 

微信图片_20230419181827
 

N on staatori pöörete arv, I on staatori sisendvool, B on õhuvoo tihedus, R on rootori südamiku raadius ja L on mootori südamiku pikkus.

 

Mootori pöörete arvu, kontrolleri sisendvoolu ja mootori õhupilu voo tiheduse tagamisel, kui mootori väljundmomendi T2 nõudlust vähendatakse, siis mootori väljundmomendi T2 vajaduse vähendamisel rauasüdamikku saab vähendada.

 

Mootori südamiku pikkuse muutmine ei hõlma staatori ja rootori stantsimisvormi muutmist ning muutmine on suhteliselt lihtne, nii et tavaline toiming on südamiku läbimõõdu määramine ja südamiku pikkuse vähendamine. .

 

Rauasüdamiku pikkuse vähenemisel väheneb mootori elektromagnetiliste materjalide (raudsüdamik, magnetteras, mootorimähis) hulk.Elektromagnetilised materjalid moodustavad suhteliselt suure osa mootorikuludest, moodustades umbes 72%.Kui pöördemomenti saab vähendada, väheneb mootori maksumus oluliselt.

 

微信图片_20230419181832
 

Mootori maksumuse koosseis

 

Kuna uutel energiasõidukitel on kindel vajadus rattaotsa pöördemomendi järele, tuleb mootori väljundpöördemomendi vähendamisel suurendada käigukasti pöörete arvu, et tagada sõiduki rattaotsa pöördemoment.

 

n1 = n2/r

T1=T2×r

n1 on ratta otsa kiirus, n2 on mootori kiirus, T1 on ratta otsa pöördemoment, T2 on mootori pöördemoment ja r on reduktsiooniaste.

 

Ja kuna uutel energiasõidukitel on endiselt maksimumkiiruse nõue, siis pärast käigukasti kiiruse suhte suurendamist väheneb ka sõiduki maksimaalne kiirus, mis on lubamatu, mistõttu tuleb mootori kiirust suurendada.

 

Kokkuvõttekspärast seda, kui mootor vähendab pöördemomenti ja kiirendab, võib see mõistliku kiiruse suhtega vähendada mootori kulusid, tagades samal ajal sõiduki energiavajaduse.

Detorsiooni kiirendamise mõju teistele omadustele01Pärast pöördemomendi vähendamist ja kiirendamist väheneb mootori südamiku pikkus, kas see mõjutab võimsust? Vaatame võimsuse valemit.

 

微信图片_20230419181837
U on faasipinge, I on staatori sisendvool, cos∅ on võimsustegur ja η on kasutegur.

 

Valemist on näha, et mootori väljundvõimsuse valemis pole mootori suurusega seotud parameetreid, mistõttu mootori südamiku pikkuse muutus mõjutab võimsust vähe.

 

Järgnevalt on toodud teatud mootori väliste omaduste simulatsiooni tulemus. Võrreldes välise karakteristikukõveraga väheneb raudsüdamiku pikkus, mootori väljundmoment muutub väiksemaks, kuid maksimaalne väljundvõimsus palju ei muutu, mis kinnitab ka ülaltoodud teoreetilist tuletust.

微信图片_20230419181842

Erinevate raudsüdamiku pikkuste mootori võimsuse ja pöördemomendi väliste karakteristikute võrdlus

 

02Mootori kiiruse tõus seab laagrite valikule kõrgemad nõuded ning laagrite tööea tagamiseks on vaja kiireid laagreid.

03Kiired mootorid sobivad paremini õlijahutuseks, mis võib kõrvaldada õlitihendi valiku probleemid, tagades samal ajal soojuse hajumise.

04Mootori suure kiiruse tõttu võib kaaluda ümmarguse juhtmega mootori kasutamist lamejuhtmelise mootori asemel, et vähendada mähise vahelduvvoolu kadu suurel kiirusel.

05Kui mootori pooluste arv on fikseeritud, suureneb mootori töösagedus kiiruse suurenemise tõttu. Voolu harmooniliste vähendamiseks on vaja suurendada toitemooduli lülitussagedust. Seetõttu on suure lülitussagedustakistusega SiC kontroller hea partner kiiretele mootoritele.

06Rauakao vähendamiseks suurel kiirusel on vaja kaaluda väikese kadu ja suure tugevusega ferromagnetiliste materjalide valikut.

07Veenduge, et rootor ei saaks kahjustada liigse kiiruse tõttu 1,2-kordsel maksimumkiirusel, näiteks magnetisolatsiooni silla optimeerimine, süsinikkiust kate jne.

 

微信图片_20230419181847
Süsinikkiust kudumise pilt

 

Tehke kokkuvõte

 

 

Mootori pöörete arvu suurendamine võib säästa mootori maksumust, kuid ka muude komponentide hinnatõusu tuleb kaaluda tasakaalus.Elektriajamisüsteemide arendussuunaks saavad kiired mootorid. See ei ole mitte ainult viis kulude kokkuhoiuks, vaid peegeldab ka ettevõtte tehnilist taset.Kiirete mootorite arendamine ja tootmine on endiselt äärmiselt keeruline. Lisaks uute materjalide ja uute protsesside rakendamisele nõuab see ka elektriinseneride meisterlikkuse vaimu.


Postitusaeg: 19. aprill 2023