Miksi moottorin nopeus kasvaa ja kasvaa kustannusten vuoksi?

esipuhe

 

 

"2023 Dongfeng Motor Brand Spring Conference" -tapahtumassa 10. huhtikuuta julkaistiin uusi Mach E -energiabrändi. E tarkoittaa sähköä, korkeaa hyötysuhdetta, energiansäästöä ja ympäristönsuojelua.Mach E koostuu pääasiassa kolmesta suuresta tuotealustasta: sähkökäyttö, akku ja lisäenergia.

 

Niistä Machin sähkökäyttöisellä osalla on seuraavat ominaisuudet:

 

  • Moottori hiilikuitupäällysteisellä roottoritekniikalla, nopeus voi olla 30 000 rpm;
  • öljyn jäähdytys;
  • Litteä lanka staattori 1 uralla ja 8 johdolla;
  • Itse kehitetty SiC-ohjain;
  • Järjestelmän suurin hyötysuhde voi olla 94,5%.

 

Verrattuna muihin teknologioihin,hiilikuidulla päällystetystä roottorista ja 30 000 rpm:n maksiminopeudesta on tullut tämän sähkökäytön erottuvampia kohokohtia.

 

微信图片_20230419181816
Sähkökäyttöinen Mach E 30000 rpm

 

Korkeat kierrosluvut ja alhaiset kustannukset

Uuden energiamoottorin maksiminopeus on noussut alkuperäisestä 10 000 rpm:stä nyt yleisesti suosituksi 15 000-18 000 rpm.Viime aikoina yritykset ovat tuoneet markkinoille yli 20 000 rpm sähkökäyttöjärjestelmiä, joten miksi uusien energiamoottoreiden nopeus kasvaa ja nousee?

 

Kyllä, kustannuslähtöisiä tuloksia!

 

Seuraavassa on analyysi moottorin nopeuden ja moottorin kustannusten välisestä suhteesta teoreettisella ja simulointitasolla.

 

Uusi energiapuhdas sähkökäyttöjärjestelmä sisältää yleensä kolme osaa, moottorin, moottoriohjaimen ja vaihteiston.Moottorin ohjain on sähköenergian syöttöpää, vaihteisto on mekaanisen energian lähtöpää ja moottori on sähköenergian ja mekaanisen energian muunnosyksikkö.Sen toimintatapa on, että säädin syöttää sähköenergiaa (virta * jännite) moottoriin.Moottorin sisällä olevan sähköenergian ja magneettisen energian vuorovaikutuksen kautta se tuottaa mekaanista energiaa (nopeus*vääntömomentti) vaihteistoon.Vaihdelaatikko käyttää ajoneuvoa säätämällä moottorin nopeutta ja vääntömomenttia välityssuhteen kautta.

 

Analysoimalla moottorin vääntömomenttikaavaa voidaan nähdä, että moottorin ulostulomomentti T2 korreloi positiivisesti moottorin tilavuuden kanssa.

 

微信图片_20230419181827
 

N on staattorin kierrosten lukumäärä, I on staattorin tulovirta, B on ilmavirran tiheys, R on roottorin sydämen säde ja L on moottorin sydämen pituus.

 

Jos varmistetaan moottorin kierrosluku, säätimen syöttövirta ja moottorin ilmavälin vuontiheys, jos moottorin lähtömomentin T2 tarvetta pienennetään, moottorin pituus tai halkaisija rautaydintä voidaan vähentää.

 

Moottorisydämen pituuden muutokseen ei liity staattorin ja roottorin leimaussuuttimen muutosta, ja muutos on suhteellisen yksinkertainen, joten tavallinen toiminta on sydämen halkaisijan määrittäminen ja sydämen pituuden pienentäminen .

 

Kun rautasydämen pituus pienenee, moottorin sähkömagneettisten materiaalien (rautaydin, magneettiteräs, moottorin käämitys) määrä vähenee.Sähkömagneettisten materiaalien osuus moottorin kustannuksista on suhteellisen suuri, noin 72 %.Jos vääntömomenttia voidaan pienentää, moottorikustannukset pienenevät merkittävästi.

 

微信图片_20230419181832
 

Moottorin kustannusten koostumus

 

Koska uusilla energiaajoneuvoilla on kiinteä pyörän päiden vääntömomenttitarve, moottorin ulostulomomenttia alennetaan, vaihteiston nopeussuhdetta on lisättävä ajoneuvon pyörän päiden vääntömomentin varmistamiseksi.

 

n1 = n2/r

T1 = T2 × r

n1 on pyörän pään nopeus, n2 on moottorin nopeus, T1 on pyörän pään vääntömomentti, T2 on moottorin vääntömomentti ja r on alennussuhde.

 

Ja koska uusissa energiaajoneuvoissa on edelleen maksiminopeusvaatimus, myös ajoneuvon maksiminopeus laskee vaihteiston nopeussuhteen nostamisen jälkeen, mikä ei ole hyväksyttävää, joten tämä edellyttää moottorin nopeuden lisäämistä.

 

Yhteenvetona,kun moottori vähentää vääntömomenttia ja kiihtyy kohtuullisella nopeussuhteella, se voi alentaa moottorin kustannuksia ja varmistaa samalla ajoneuvon tehontarpeen.

Detorsion nopeutumisen vaikutus muihin ominaisuuksiin01Vääntömomentin vähentämisen ja kiihtymisen jälkeen moottorin ytimen pituus pienenee, vaikuttaako se tehoon? Katsotaanpa tehokaavaa.

 

微信图片_20230419181837
U on vaihejännite, I on staattorin tulovirta, cos∅ on tehokerroin ja η on hyötysuhde.

 

Kaavasta voidaan nähdä, että moottorin lähtötehon kaavassa ei ole moottorin kokoon liittyviä parametreja, joten moottorin sydämen pituuden muutoksella on vain vähän vaikutusta tehoon.

 

Seuraavassa on simulointitulos tietyn moottorin ulkoisista ominaisuuksista. Ulkoiseen ominaiskäyrään verrattuna rautasydämen pituus pienenee, moottorin lähtömomentti pienenee, mutta maksimilähtöteho ei juurikaan muutu, mikä myös vahvistaa yllä olevan teoreettisen johdannon.

微信图片_20230419181842

Moottoritehon ja vääntömomentin ulkoisten ominaiskäyrien vertailu eri rautasydänpituuksilla

 

02Moottorin nopeuden nousu asettaa korkeampia vaatimuksia laakereiden valinnalle, ja nopeat laakerit ovat tarpeen laakerien käyttöiän varmistamiseksi.

03Nopeat moottorit sopivat paremmin öljyn jäähdytykseen, mikä voi poistaa öljytiivisteen valinnan ongelmat ja varmistaa lämmön haihtumisen.

04Moottorin suuresta nopeudesta johtuen voidaan harkita pyöreän lankamoottorin käyttöä litteän lankamoottorin sijaan käämityksen AC-häviön vähentämiseksi suurella nopeudella.

05Kun moottorin napojen lukumäärä on kiinteä, moottorin toimintataajuus kasvaa nopeuden lisääntymisen vuoksi. Virran yliaaltojen pienentämiseksi on tarpeen lisätä tehomoduulin kytkentätaajuutta. Siksi korkealla kytkentätaajuudella varustettu SiC-ohjain on hyvä kumppani nopeille moottoreille.

06Rautahäviön vähentämiseksi suurella nopeudella on tarpeen harkita pienihäviöisten ja suurilujuisten ferromagneettisten materiaalien valintaa.

07Varmista, että roottori ei vaurioidu liiallisesta nopeudesta 1,2 kertaa enimmäisnopeudella, kuten magneettisen eristyssillan optimointi, hiilikuitupinnoite jne.

 

微信图片_20230419181847
Hiilikuitukudontakuva

 

Tee yhteenveto

 

 

Moottorin nopeuden lisäys voi säästää moottorin kustannuksia, mutta myös muiden komponenttien kustannusten nousu on huomioitava tasapainossa.Nopeat moottorit ovat sähkökäyttöjärjestelmien kehityssuunta. Tämä ei ole vain tapa säästää kustannuksia, vaan myös heijastus yrityksen teknisestä tasosta.Nopeiden moottoreiden kehittäminen ja tuotanto on edelleen erittäin vaikeaa. Se vaatii uusien materiaalien ja uusien prosessien lisäksi myös sähköinsinöörien huippuosaamisen henkeä.


Postitusaika: 19.4.2023