چرا سرعت موتور به دلیل هزینه بیشتر و بیشتر می شود؟

پیشگفتار

 

 

در "کنفرانس بهار برند موتور دانگ فنگ 2023" در 10 آوریل، برند انرژی جدید Mach E منتشر شد. E مخفف الکتریکی، راندمان بالا، صرفه جویی در انرژی و حفاظت از محیط زیست است.Mach E عمدتا از سه پلت فرم محصول اصلی تشکیل شده است: درایو الکتریکی، باتری و مکمل انرژی.

 

در میان آنها، قسمت درایو الکتریکی ماخ دارای ویژگی های زیر است:

 

  • موتور با فن آوری روتور پوشش داده شده با فیبر کربن، سرعت می تواند به 30000 دور در دقیقه برسد.
  • خنک کننده روغن؛
  • استاتور سیم تخت با 1 شکاف و 8 سیم؛
  • کنترل کننده SiC خود توسعه یافته؛
  • حداکثر راندمان سیستم می تواند به 94.5٪ برسد.

 

در مقایسه با سایر فناوری ها،روتور پوشش داده شده با فیبر کربن و حداکثر سرعت 30000 دور در دقیقه به برجسته ترین ویژگی این محرک الکتریکی تبدیل شده است.

 

微信图片_20230419181816
درایو الکتریکی 30000 دور در دقیقه ماخ E

 

RPM بالا و کم هزینه ذاتا لینک

حداکثر سرعت موتور انرژی جدید از 10000 دور در دقیقه اولیه به 15000 تا 18000 دور در دقیقه که اکنون به طور کلی محبوب است افزایش یافته است.اخیراً شرکت‌ها سیستم‌های محرک الکتریکی با سرعت 20000 دور در دقیقه راه‌اندازی کرده‌اند، پس چرا سرعت موتورهای انرژی جدید بیشتر و بیشتر می‌شود؟

 

بله، نتایج هزینه محور!

 

در ادامه به تحلیل رابطه بین سرعت موتور و هزینه موتور در سطوح تئوری و شبیه سازی می پردازیم.

 

سیستم محرک الکتریکی خالص انرژی جدید به طور کلی شامل سه بخش موتور، کنترل کننده موتور و جعبه دنده است.کنترل کننده موتور انتهای ورودی انرژی الکتریکی، گیربکس انتهای خروجی انرژی مکانیکی و موتور واحد تبدیل انرژی الکتریکی و انرژی مکانیکی است.روش کار آن این است که کنترل کننده انرژی الکتریکی (جریان * ولتاژ) را به موتور وارد می کند.از طریق برهمکنش انرژی الکتریکی و انرژی مغناطیسی در داخل موتور، انرژی مکانیکی (سرعت*گشتاور) را به گیربکس ارسال می کند.جعبه دنده با تنظیم سرعت و گشتاور خروجی توسط موتور از طریق نسبت کاهش دنده، وسیله نقلیه را به حرکت در می آورد.

 

با تجزیه و تحلیل فرمول گشتاور موتور، می توان دریافت که گشتاور خروجی موتور T2 با حجم موتور همبستگی مثبت دارد.

 

微信图片_20230419181827
 

N تعداد دورهای استاتور، I جریان ورودی استاتور، B چگالی شار هوا، R شعاع هسته روتور و L طول هسته موتور است.

 

در صورت اطمینان از تعداد دور موتور، جریان ورودی کنترلر و چگالی شار شکاف هوای موتور، اگر تقاضا برای گشتاور خروجی T2 موتور کاهش یابد، طول یا قطر هسته آهن را می توان کاهش داد.

 

تغییر طول هسته موتور شامل تغییر قالب مهر زنی استاتور و روتور نیست و تغییر نسبتاً ساده است، بنابراین عملیات معمولی تعیین قطر هسته و کاهش طول هسته است. .

 

با کاهش طول هسته آهنی، مقدار مواد الکترومغناطیسی (هسته آهنی، فولاد مغناطیسی، سیم پیچ موتور) موتور کاهش می یابد.مواد الکترومغناطیسی بخش نسبتاً زیادی از هزینه موتور را تشکیل می دهند که حدود 72٪ را شامل می شود.اگر بتوان گشتاور را کاهش داد، هزینه موتور به میزان قابل توجهی کاهش می یابد.

 

微信图片_20230419181832
 

ترکیب هزینه موتور

 

از آنجایی که خودروهای انرژی جدید تقاضای ثابتی برای گشتاور انتهای چرخ دارند، اگر قرار است گشتاور خروجی موتور کاهش یابد، نسبت سرعت گیربکس باید افزایش یابد تا گشتاور انتهای چرخ خودرو تضمین شود.

 

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 سرعت انتهای چرخ، n2 سرعت موتور، T1 گشتاور انتهای چرخ، T2 گشتاور موتور و r نسبت کاهش است.

 

و از آنجایی که وسایل نقلیه با انرژی جدید همچنان نیاز به حداکثر سرعت را دارند، حداکثر سرعت خودرو نیز پس از افزایش نسبت سرعت گیربکس کاهش می یابد که غیرقابل قبول است، بنابراین این امر مستلزم افزایش سرعت موتور است.

 

برای جمع بندی،پس از کاهش گشتاور و افزایش سرعت موتور، با نسبت سرعت معقول، می تواند هزینه موتور را کاهش دهد و در عین حال از تقاضای برق وسیله نقلیه اطمینان حاصل کند.

تأثیر افزایش سرعت پیچش بر دیگر خواص01بعد از کاهش گشتاور و افزایش سرعت، طول هسته موتور کم می شود، آیا در قدرت تاثیر می گذارد؟ بیایید به فرمول قدرت نگاه کنیم.

 

微信图片_20230419181837
U ولتاژ فاز، I جریان ورودی استاتور، cos∅ ضریب توان و η بازده است.

 

از فرمول مشخص می شود که در فرمول قدرت خروجی موتور هیچ پارامتری مربوط به سایز موتور وجود ندارد، بنابراین تغییر طول هسته موتور تاثیر چندانی در توان ندارد.

 

در زیر نتیجه شبیه سازی مشخصات خارجی یک موتور مشخص است. در مقایسه با منحنی مشخصه خارجی، طول هسته آهنی کاهش می یابد، گشتاور خروجی موتور کوچکتر می شود، اما حداکثر توان خروجی تغییر چندانی نمی کند، که این نیز مشتق نظری فوق را تأیید می کند.

微信图片_20230419181842

مقایسه منحنی های مشخصه خارجی قدرت و گشتاور موتور با طول های مختلف هسته آهنی

 

02افزایش سرعت موتور الزامات بیشتری را برای انتخاب یاتاقان ها ایجاد می کند و برای اطمینان از عمر کاری یاتاقان ها به یاتاقان های با سرعت بالا نیاز است.

03موتورهای با سرعت بالا برای خنک کردن روغن مناسب تر هستند، که می تواند مشکل انتخاب مهر و موم روغن را برطرف کند و در عین حال از اتلاف گرما اطمینان حاصل کند.

04با توجه به سرعت بالای موتور می توان استفاده از موتور سیم گرد را به جای موتور سیم تخت برای کاهش تلفات AC سیم پیچ در سرعت بالا در نظر گرفت.

05هنگامی که تعداد قطب های موتور ثابت باشد، فرکانس کاری موتور به دلیل افزایش سرعت افزایش می یابد. به منظور کاهش هارمونیک های جریان، باید فرکانس سوئیچینگ ماژول قدرت را افزایش داد. بنابراین، یک کنترل کننده SiC با مقاومت فرکانس سوئیچینگ بالا، شریک خوبی برای موتورهای پرسرعت است.

06به منظور کاهش تلفات آهن در سرعت بالا، انتخاب مواد فرومغناطیسی کم تلفات و استحکام بالا ضروری است.

07اطمینان حاصل کنید که روتور به دلیل سرعت بیش از حد 1.2 برابر حداکثر سرعت، مانند بهینه سازی پل جداسازی مغناطیسی، پوشش فیبر کربن و غیره آسیب نبیند.

 

微信图片_20230419181847
تصویر بافت فیبر کربن

 

خلاصه کنید

 

 

افزایش سرعت موتور می تواند در هزینه موتور صرفه جویی کند، اما افزایش هزینه سایر قطعات نیز باید به طور متعادل در نظر گرفته شود.موتورهای پرسرعت مسیر توسعه سیستم های محرک الکتریکی خواهند بود. این نه تنها راهی برای صرفه جویی در هزینه ها است، بلکه بازتابی از سطح فنی یک شرکت است.توسعه و تولید موتورهای پرسرعت همچنان بسیار دشوار است. علاوه بر کاربرد مواد جدید و فرآیندهای جدید، نیاز به روحیه تعالی مهندسان برق نیز دارد.


زمان ارسال: آوریل 19-2023