Zašto brzina motora postaje sve veća i veća zbog troškova?

predgovor

 

 

Na “2023 Dongfeng Motor Brand Spring Conference” 10. travnja, Mach E je novi brend energetske snage. E označava električni, visoku učinkovitost, uštedu energije i zaštitu okoliša.Mach E se uglavnom sastoji od tri glavne proizvodne platforme: električni pogon, baterija i energetski dodatak.

 

Među njima, Machov električni pogonski dio ima sljedeće karakteristike:

 

  • Motor s tehnologijom rotora presvučenog ugljičnim vlaknima, brzina može doseći 30 000 o/min;
  • hlađenje uljem;
  • Stator s ravnom žicom s 1 utorom i 8 žica;
  • Samorazvijeni SiC kontroler;
  • Maksimalna učinkovitost sustava može doseći 94,5%.

 

U usporedbi s drugim tehnologijama,rotor obložen ugljičnim vlaknima i najveća brzina od 30.000 o/min postali su najizrazitiji vrhunci ovog električnog pogona.

 

微信图片_20230419181816
Električni pogon Mach E 30000rpm

 

Visok RPM i niska cijena suštinski Linke

Maksimalna brzina novog energetskog motora porasla je s početnih 10.000 o/min na sada općenito popularnih 15.000-18.000 o/min.Nedavno su tvrtke lansirale električne pogonske sustave s više od 20.000 o/min, pa zašto je brzina novih energetskih motora sve veća i veća?

 

Da, rezultati vođeni troškovima!

 

Slijedi analiza odnosa između brzine motora i cijene motora na teoretskoj i simulacijskoj razini.

 

Novi energetski čisti električni pogon općenito uključuje tri dijela, motor, upravljač motora i mjenjač.Kontroler motora je ulazna strana električne energije, mjenjač je izlazna strana mehaničke energije, a motor je jedinica za pretvorbu električne energije i mehaničke energije.Njegov način rada sastoji se u tome da regulator uvodi električnu energiju (struja * napon) u motor.Kroz interakciju električne energije i magnetske energije unutar motora, on šalje mehaničku energiju (brzina*okretni moment) mjenjaču.Mjenjač pokreće vozilo podešavanjem brzine i izlaznog momenta motora kroz omjer redukcije prijenosa.

 

Analizirajući formulu momenta motora, može se vidjeti da je izlazni moment motora T2 u pozitivnoj korelaciji s volumenom motora.

 

微信图片_20230419181827
 

N je broj zavoja statora, I je ulazna struja statora, B je gustoća protoka zraka, R je radijus jezgre rotora, a L je duljina jezgre motora.

 

U slučaju osiguranja broja okretaja motora, ulazne struje regulatora i gustoće fluksa zračnog raspora motora, ako se smanji zahtjev za izlaznim momentom T2 motora, duljina ili promjer željezna jezgra može se smanjiti.

 

Promjena duljine jezgre motora ne uključuje promjenu matrice za utiskivanje statora i rotora, a promjena je relativno jednostavna, pa je uobičajena operacija određivanje promjera jezgre i smanjenje duljine jezgre. .

 

Kako se duljina željezne jezgre smanjuje, smanjuje se količina elektromagnetskih materijala (željezna jezgra, magnetski čelik, namot motora) u motoru.Elektromagnetski materijali čine relativno veliki udio u cijeni motora, oko 72%.Ako se zakretni moment može smanjiti, trošak motora će se značajno smanjiti.

 

微信图片_20230419181832
 

Struktura troškova motora

 

Budući da nova energetska vozila imaju fiksnu potražnju za momentom na kraju kotača, ako se želi smanjiti izlazni moment motora, mora se povećati omjer brzine mjenjača kako bi se osigurao moment na kraju kotača vozila.

 

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 je brzina kraja kotača, n2 je brzina motora, T1 je zakretni moment kraja kotača, T2 je zakretni moment motora, a r je omjer redukcije.

 

A budući da nova energetska vozila još uvijek imaju zahtjev za maksimalnom brzinom, maksimalna brzina vozila također će se smanjiti nakon povećanja omjera brzine mjenjača, što je neprihvatljivo, pa to zahtijeva povećanje brzine motora.

 

Ukratko,nakon što motor smanji okretni moment i ubrza, s razumnim omjerom brzine, može smanjiti trošak motora, a istovremeno osigurati potrebu za snagom vozila.

Utjecaj ubrzanja detorzije na druga svojstva01Nakon smanjenja momenta i ubrzanja, duljina jezgre motora se smanjuje, hoće li to utjecati na snagu? Pogledajmo formulu snage.

 

微信图片_20230419181837
U je fazni napon, I je ulazna struja statora, cos∅ je faktor snage, a η je učinkovitost.

 

Iz formule je vidljivo da u formuli izlazne snage motora nema parametara vezanih uz veličinu motora, pa promjena duljine jezgre motora malo utječe na snagu.

 

Slijedi rezultat simulacije vanjskih karakteristika određenog motora. U usporedbi s vanjskom karakterističnom krivuljom, duljina željezne jezgre je smanjena, izlazni moment motora postaje manji, ali se maksimalna izlazna snaga ne mijenja mnogo, što također potvrđuje gornji teorijski izvod.

微信图片_20230419181842

Usporedba vanjskih karakterističnih krivulja snage i momenta motora s različitim duljinama željezne jezgre

 

02Povećanje brzine motora postavlja veće zahtjeve za odabir ležajeva, a ležajevi velike brzine su potrebni kako bi se osigurao radni vijek ležajeva.

03Motori velike brzine su prikladniji za hlađenje uljem, što može ukloniti probleme s odabirom uljne brtve, a istovremeno osigurava odvođenje topline.

04Zbog velike brzine motora, može se razmotriti korištenje motora s okruglom žicom umjesto motora s ravnom žicom kako bi se smanjio gubitak izmjenične struje namota pri velikoj brzini.

05Kada je broj polova motora fiksan, radna frekvencija motora raste zbog povećanja brzine. Kako bi se smanjili strujni harmonici, potrebno je povećati sklopnu frekvenciju modula snage. Stoga je SiC regulator s visokim otporom frekvencije prebacivanja dobar partner za motore velike brzine.

06Kako bi se smanjio gubitak željeza pri velikim brzinama, potrebno je razmotriti odabir feromagnetskih materijala s malim gubicima i velikom čvrstoćom.

07Osigurajte da se rotor ne može oštetiti zbog pretjerane brzine pri 1,2 puta većoj od maksimalne brzine, kao što je optimizacija magnetskog izolacijskog mosta, premaza od karbonskih vlakana itd.

 

微信图片_20230419181847
Slika tkanja karbonskih vlakana

 

Rezimirati

 

 

Povećanje brzine motora može uštedjeti trošak motora, ali povećanje troškova ostalih komponenti također treba uzeti u obzir u ravnoteži.Brzi motori bit će smjer razvoja električnih pogonskih sustava. To nije samo način uštede troškova, već i odraz tehničke razine poduzeća.Razvoj i proizvodnja brzohodnih motora još uvijek je iznimno težak. Osim primjene novih materijala i novih procesa, to zahtijeva i duh izvrsnosti inženjera elektrotehnike.


Vrijeme objave: 19. travnja 2023