Por que a velocidade do motor é cada vez maior impulsada polo custo?

prólogo

 

 

Na "2023 Dongfeng Motor Brand Spring Conference" o 10 de abril, lanzouse a nova marca de enerxía Mach E. E significa electricidade, alta eficiencia, aforro de enerxía e protección ambiental.Mach E está composto principalmente por tres plataformas principais de produtos: accionamento eléctrico, batería e suplemento de enerxía.

 

Entre eles, a parte de accionamento eléctrico Mach ten as seguintes características:

 

  • Motor con tecnoloxía de rotor revestido de fibra de carbono, a velocidade pode alcanzar as 30.000 rpm;
  • refrixeración por aceite;
  • Estator de cable plano con 1 ranura e 8 cables;
  • Controlador SiC de desenvolvemento propio;
  • A eficiencia máxima do sistema pode alcanzar o 94,5%.

 

En comparación con outras tecnoloxías,o rotor revestido de fibra de carbono e a velocidade máxima de 30.000 rpm convertéronse nos aspectos máis distintivos deste accionamento eléctrico.

 

微信图片_20230419181816
Motor eléctrico Mach E 30000 rpm

 

Alta RPM e baixo custo intrínsecamente Linke

A velocidade máxima do novo motor enerxético aumentou desde as 10.000 rpm iniciais ás 15.000-18.000 rpm.Recentemente, as empresas lanzaron máis de 20.000 rpm sistemas de accionamento eléctrico, entón por que a velocidade dos novos motores de enerxía é cada vez máis alta?

 

Si, resultados de custos!

 

A continuación móstrase unha análise da relación entre a velocidade do motor e o custo do motor a nivel teórico e de simulación.

 

O novo sistema de accionamento eléctrico puro de enerxía xeralmente inclúe tres partes, o motor, o controlador do motor e a caixa de cambios.O controlador do motor é o extremo de entrada da enerxía eléctrica, a caixa de cambios é o extremo de saída da enerxía mecánica e o motor é a unidade de conversión de enerxía eléctrica e enerxía mecánica.O seu método de traballo é que o controlador introduce enerxía eléctrica (corrente * voltaxe) no motor.A través da interacción de enerxía eléctrica e magnética no interior do motor, envía enerxía mecánica (velocidade * par) á caixa de cambios.A caixa de cambios conduce o vehículo axustando a velocidade e o par de saída do motor a través da relación de redución de engrenaxes.

 

Ao analizar a fórmula do par motor, pódese ver que o par de saída do motor T2 está correlacionado positivamente co volume do motor.

 

微信图片_20230419181827
 

N é o número de voltas do estator, I é a corrente de entrada do estator, B é a densidade de fluxo de aire, R é o raio do núcleo do rotor e L é a lonxitude do núcleo do motor.

 

No caso de garantir o número de voltas do motor, a corrente de entrada do controlador e a densidade de fluxo do espazo de aire do motor, se se reduce a demanda do par de saída T2 do motor, a lonxitude ou diámetro do motor. núcleo de ferro pódese reducir.

 

O cambio da lonxitude do núcleo do motor non implica o cambio da matriz de estampación do estator e do rotor, e o cambio é relativamente sinxelo, polo que a operación habitual é determinar o diámetro do núcleo e reducir a lonxitude do núcleo. .

 

A medida que a lonxitude do núcleo de ferro diminúe, a cantidade de materiais electromagnéticos (núcleo de ferro, aceiro magnético, enrolamento do motor) redúcese.Os materiais electromagnéticos representan unha proporción relativamente grande do custo do motor, representando preto do 72%.Se se pode reducir o par motor, o custo do motor reducirase significativamente.

 

微信图片_20230419181832
 

Composición do custo do motor

 

Debido a que os vehículos de nova enerxía teñen unha demanda fixa de par de rodadura, se se quere reducir o par de saída do motor, a relación de velocidade da caixa de cambios debe aumentarse para garantir o par de rodaxe do vehículo.

 

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 é a velocidade do extremo da roda, n2 é a velocidade do motor, T1 é o par do extremo da roda, T2 é o par do motor e r é a relación de redución.

 

E debido a que os vehículos de nova enerxía aínda teñen o requisito de velocidade máxima, a velocidade máxima do vehículo tamén diminuirá despois de aumentar a relación de velocidade da caixa de cambios, o que é inaceptable, polo que isto require que se aumente a velocidade do motor.

 

Para resumir,despois de que o motor reduce o par e se acelere, cunha relación de velocidade razoable, pode reducir o custo do motor ao tempo que se garante a demanda de enerxía do vehículo.

Influencia da aceleración da detorsión noutras propiedades01Despois de reducir o par e acelerar, a lonxitude do núcleo do motor diminúe, afectará a potencia? Vexamos a fórmula do poder.

 

微信图片_20230419181837
U é a tensión de fase, I é a corrente de entrada do estator, cos∅ é o factor de potencia e η é a eficiencia.

 

A partir da fórmula pódese ver que non hai parámetros relacionados co tamaño do motor na fórmula da potencia de saída do motor, polo que o cambio da lonxitude do núcleo do motor ten pouco efecto sobre a potencia.

 

O seguinte é o resultado da simulación das características externas dun determinado motor. En comparación coa curva característica externa, a lonxitude do núcleo de ferro redúcese, o par de saída do motor faise menor, pero a potencia máxima de saída non cambia moito, o que tamén confirma a derivación teórica anterior.

微信图片_20230419181842

Comparación de curvas características externas de potencia e par motor con diferentes lonxitudes de núcleo de ferro

 

02O aumento da velocidade do motor presenta requisitos máis altos para a selección de rodamentos, e son necesarios rodamentos de alta velocidade para garantir a vida útil dos rodamentos.

03Os motores de alta velocidade son máis axeitados para o arrefriamento de aceite, o que pode eliminar o problema da selección do selo de aceite ao tempo que garante a disipación da calor.

04Debido á alta velocidade do motor, pódese considerar utilizar un motor de fío redondo en lugar dun motor de fío plano para reducir a perda de CA do enrolamento a alta velocidade.

05Cando o número de polos do motor é fixo, a frecuencia de funcionamento do motor aumenta debido ao aumento da velocidade. Para reducir os harmónicos actuais, é necesario aumentar a frecuencia de conmutación do módulo de potencia. Polo tanto, un controlador SiC con alta resistencia de frecuencia de conmutación é un bo compañeiro para motores de alta velocidade.

06Para reducir a perda de ferro a alta velocidade, é necesario considerar a selección de materiais ferromagnéticos de baixa perda e alta resistencia.

07Asegúrese de que o rotor non se poida danar debido a unha velocidade excesiva a 1,2 veces a velocidade máxima, como a optimización da ponte de illamento magnético, o revestimento de fibra de carbono, etc.

 

微信图片_20230419181847
Imaxe de tecido de fibra de carbono

 

Resume

 

 

O aumento da velocidade do motor pode aforrar o custo do motor, pero tamén hai que considerar o aumento do custo doutros compoñentes.Os motores de alta velocidade serán a dirección de desenvolvemento dos sistemas de accionamento eléctrico. Esta non é só unha forma de aforrar custos, senón tamén un reflexo do nivel técnico dunha empresa.O desenvolvemento e produción de motores de alta velocidade aínda é moi difícil. Ademais da aplicación de novos materiais e novos procesos, tamén esixe o espírito de excelencia dos enxeñeiros eléctricos.


Hora de publicación: 19-Abr-2023