Miért növekszik a motor sebessége a költségek miatt?

előszó

 

 

Az április 10-i „2023 Dongfeng Motor Brand Spring Conference” rendezvényen megjelent a Mach E új energiamárka. Az E jelentése elektromos, nagy hatékonyságú, energiatakarékosság és környezetvédelem.A Mach E főként három fő termékplatformból áll: elektromos hajtás, akkumulátor és energia-kiegészítő.

 

Ezek közül a Mach elektromos meghajtó alkatrésze a következő jellemzőkkel rendelkezik:

 

  • Motor szénszálas bevonatú rotortechnológiával, a sebesség elérheti a 30 000 ford./perc értéket;
  • olajhűtés;
  • Lapos huzalos állórész 1 nyílással és 8 vezetékkel;
  • Saját fejlesztésű SiC vezérlő;
  • A rendszer maximális hatásfoka elérheti a 94,5%-ot.

 

Más technológiákkal összehasonlítvaa szénszálas bevonatú rotor és a 30 000 ford./perc maximális fordulatszám ennek az elektromos hajtásnak a legjellegzetesebb jellemzőivé váltak.

 

微信图片_20230419181816
Mach E 30000rpm elektromos hajtás

 

Magas fordulatszám és alacsony költség

Az új energiamotor maximális fordulatszáma a kezdeti 10 000-es fordulatról a most általánosan népszerű 15 000-18 000-re nőtt.A közelmúltban a vállalatok több mint 20 000-es fordulatszámú elektromos hajtásrendszert dobtak piacra, miért nő tehát az új energiamotorok sebessége egyre magasabbra?

 

Igen, költségvezérelt eredmények!

 

Az alábbiakban a motor fordulatszáma és a motor költsége közötti összefüggés elemzését mutatjuk be elméleti és szimulációs szinten.

 

Az új energiatiszta elektromos hajtásrendszer általában három részből áll, a motorból, a motorvezérlőből és a sebességváltóból.A motorvezérlő az elektromos energia bemeneti vége, a sebességváltó a mechanikai energia kimeneti vége, a motor pedig az elektromos energia és a mechanikai energia átalakító egysége.Működési módja az, hogy a vezérlő elektromos energiát (áram * feszültség) visz be a motorba.Az elektromos energia és a mágneses energia kölcsönhatása révén a motoron belül mechanikai energiát (sebesség*nyomaték) ad ki a sebességváltónak.A sebességváltó úgy hajtja meg a járművet, hogy a sebességváltón keresztül állítja be a motor által kibocsátott sebességet és nyomatékot.

 

A motor nyomatékképletét elemezve látható, hogy a T2 motor kimeneti nyomatéka pozitívan korrelál a motor térfogatával.

 

微信图片_20230419181827
 

N az állórész fordulatszáma, I az állórész bemenő árama, B a levegőáram sűrűsége, R a forgórész mag sugara, L a motormag hossza.

 

A motor fordulatszámának, a szabályozó bemeneti áramának és a motor légrés fluxussűrűségének biztosítása esetén, ha a motor T2 kimenő nyomaték igénye csökken, a motor hosszát vagy átmérőjét vasmag csökkenthető.

 

A motormag hosszának megváltoztatása nem jár az állórész és a forgórész sajtolószerszámának megváltoztatásával, és a változtatás viszonylag egyszerű, ezért a szokásos művelet a mag átmérőjének meghatározása és a mag hosszának csökkentése .

 

A vasmag hosszának csökkenésével a motor elektromágneses anyagainak (vasmag, mágneses acél, motortekercselés) mennyisége csökken.Az elektromágneses anyagok a motorköltségek viszonylag nagy részét teszik ki, mintegy 72%-ot.Ha a nyomaték csökkenthető, a motor költsége jelentősen csökken.

 

微信图片_20230419181832
 

Motor költség összetétele

 

Mivel az új energetikai járműveknek állandó kerékvégi nyomatékigényük van, ha a motor kimenő nyomatékát csökkenteni kell, a sebességváltó fordulatszámát növelni kell, hogy biztosítsa a jármű kerékvégi nyomatékát.

 

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 a kerékvég fordulatszáma, n2 a motor fordulatszáma, T1 a kerék végének nyomatéka, T2 a motor nyomatéka, és r a redukciós arány.

 

És mivel az új energetikai járműveknél továbbra is fennáll a maximális sebesség követelménye, a váltó sebességáttételének növelése után a jármű maximális sebessége is csökken, ami megengedhetetlen, ezért ehhez a motor fordulatszámát kell növelni.

 

Összefoglalva,miután a motor csökkenti a nyomatékot és felgyorsul, ésszerű fordulatszám-arány mellett csökkentheti a motor költségét, miközben biztosítja a jármű teljesítményigényét.

A detorziós gyorsítás hatása más tulajdonságokra01A nyomaték csökkentése és a gyorsítás után csökken a motormag hossza, ez befolyásolja a teljesítményt? Nézzük a teljesítményképletet.

 

微信图片_20230419181837
U a fázisfeszültség, I az állórész bemeneti árama, cos∅ a teljesítménytényező és η a hatásfok.

 

A képletből látható, hogy a motor kimenő teljesítményének képletében nincsenek a motor méretéhez kapcsolódó paraméterek, így a motormag hosszának változása csekély hatással van a teljesítményre.

 

Az alábbiakban egy bizonyos motor külső jellemzőinek szimulációs eredménye látható. A külső jelleggörbéhez képest csökken a vasmag hossza, kisebb lesz a motor kimenő nyomatéka, de a maximális kimenő teljesítmény nem sokat változik, ami szintén megerősíti a fenti elméleti levezetést.

微信图片_20230419181842

A motor teljesítményének és nyomatékának külső jelleggörbéinek összehasonlítása különböző vasmaghosszúságokkal

 

02A motor fordulatszámának növekedése magasabb követelményeket támaszt a csapágyak kiválasztásánál, a csapágyak élettartamának biztosításához pedig nagy sebességű csapágyakra van szükség.

03A nagy sebességű motorok alkalmasabbak az olajhűtésre, ami kiküszöbölheti az olajtömítés kiválasztásával kapcsolatos problémákat, miközben biztosítja a hőelvezetést.

04A motor nagy fordulatszáma miatt megfontolható a laposhuzalos motor helyett körhuzalos motor alkalmazása, hogy csökkentse a tekercselés váltóáramú veszteségét nagy fordulatszámon.

05Ha a motor pólusainak száma rögzített, a fordulatszám növekedése miatt a motor működési frekvenciája megnő. Az áramharmonikusok csökkentése érdekében növelni kell a teljesítménymodul kapcsolási frekvenciáját. Ezért a nagy kapcsolási frekvencia ellenállású SiC vezérlő jó partner a nagy sebességű motorokhoz.

06A nagy sebességnél jelentkező vasveszteség csökkentése érdekében mérlegelni kell az alacsony veszteségű és nagy szilárdságú ferromágneses anyagok kiválasztását.

07Győződjön meg arról, hogy a rotor nem sérülhet meg a maximális fordulatszám 1,2-szeresénél előforduló túlzott fordulatszám miatt, például a mágneses leválasztó híd optimalizálása, szénszálas bevonat stb.

 

微信图片_20230419181847
Szénszálas szövés kép

 

Összefoglalni

 

 

A motor fordulatszámának növelése megtakaríthatja a motor költségeit, de más alkatrészek költségnövekedését is mérlegelni kell.A nagysebességű motorok lesznek az elektromos hajtásrendszerek fejlesztési irányai. Ez nem csak a költségmegtakarítás módja, hanem a vállalkozás műszaki színvonalát is tükrözi.A nagy sebességű motorok fejlesztése és gyártása még mindig rendkívül nehéz. Az új anyagok és új eljárások alkalmazása mellett a villamosmérnökök kiválóságára is szükség van.


Feladás időpontja: 2023.04.19