비용 때문에 모터의 속도가 점점 더 높아지는 이유는 무엇입니까?

머리말

 

 

4월 10일 '2023 동풍자동차 브랜드 춘계 컨퍼런스'에서 마하E 신에너지 파워 브랜드가 출시됐다. E는 전기, 고효율, 에너지 절약 및 환경 보호를 의미합니다.Mach E는 주로 전기 구동, 배터리, 에너지 보충제의 세 가지 주요 제품 플랫폼으로 구성됩니다.

 

그 중 마하 전기 구동 부품은 다음과 같은 특징을 가지고 있습니다.

 

  • 탄소 섬유 코팅 로터 기술이 적용된 모터는 속도가 30,000rpm에 도달할 수 있습니다.
  • 오일 냉각;
  • 1개의 슬롯과 8개의 와이어가 있는 플랫 와이어 고정자;
  • 자체 개발한 SiC 컨트롤러;
  • 시스템의 최대 효율은 94.5%에 달할 수 있습니다.

 

다른 기술에 비해,탄소 섬유 코팅 로터와 최대 속도 30,000rpm은 이 전기 드라이브의 가장 독특한 특징이 되었습니다.

 

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마하 E 30000rpm 전기 구동

 

높은 RPM과 낮은 비용은 본질적으로 Linke

신에너지 모터의 최대 속도는 초기 10,000rpm에서 현재 일반적으로 사용되는 15,000~18,000rpm으로 향상되었습니다.최근 기업들은 20,000rpm 이상의 전기 구동 시스템을 출시했는데, 신에너지 모터의 속도가 점점 더 빨라지는 이유는 무엇입니까?

 

예, 비용 중심의 결과입니다!

 

다음은 이론 및 시뮬레이션 수준에서 모터 속도와 모터 비용 간의 관계를 분석한 것입니다.

 

신에너지 순수 전기 구동 시스템은 일반적으로 모터, 모터 컨트롤러 및 기어박스의 세 부분으로 구성됩니다.모터 컨트롤러는 전기 에너지의 입력 끝이고, 기어 박스는 기계 에너지의 출력 끝이며, 모터는 전기 에너지와 기계 에너지의 변환 단위입니다.작동 방식은 컨트롤러가 전기 에너지(전류 * 전압)를 모터에 입력하는 것입니다.모터 내부의 전기에너지와 자기에너지의 상호작용을 통해 기계적 에너지(속도*토크)를 기어박스에 출력합니다.기어박스는 기어 감속비를 통해 모터의 속도와 출력 토크를 조절하여 차량을 구동합니다.

 

모터 토크 공식을 분석하면 모터 출력 토크 T2가 모터 볼륨과 양의 상관 관계가 있음을 알 수 있습니다.

 

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N은 고정자의 회전 수, I는 고정자의 입력 전류, B는 공기 유속 밀도, R은 회전자 코어의 반경, L은 모터 코어의 길이입니다.

 

모터의 회전수, 컨트롤러의 입력 전류, 모터 에어 갭의 자속 밀도를 보장하는 경우 모터의 출력 토크 T2에 대한 요구가 감소하면 모터의 길이 또는 직경이 철심이 줄어들 수 있습니다.

 

모터 코어의 길이 변경에는 고정자와 회전자의 스탬핑 다이 변경이 포함되지 않으며 변경이 비교적 간단하므로 일반적인 작업은 코어의 직경을 결정하고 코어의 길이를 줄이는 것입니다. .

 

철심의 길이가 감소함에 따라 모터의 전자기 재료(철심, 자성강, 모터 권선)의 양이 감소합니다.전자기 재료는 모터 비용에서 상대적으로 큰 비중을 차지하며 약 72%를 차지합니다.토크를 줄일 수 있으면 모터 비용이 크게 절감됩니다.

 

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모터 비용 구성

 

신에너지 차량은 휠 엔드 토크에 대한 수요가 고정되어 있기 때문에 모터의 출력 토크를 줄이려면 차량의 휠 엔드 토크를 보장하기 위해 기어박스의 속도 비율을 높여야 합니다.

 

n1=n2/r

T1=T2×r

n1은 휠 엔드의 속도, n2는 모터의 속도, T1은 휠 엔드의 토크, T2는 모터의 토크, r은 감속비입니다.

 

그리고 신에너지 차량에는 여전히 최대 속도에 대한 요구 사항이 있기 때문에 기어박스의 속도 비율이 증가하면 차량의 최대 속도도 감소하므로 이는 허용될 수 없으므로 모터 속도를 높여야 합니다.

 

요약하자면,모터가 토크를 줄이고 속도를 높인 후 합리적인 속도 비율로 차량의 전력 수요를 보장하면서 모터 비용을 줄일 수 있습니다.

비틀림 속도 향상이 다른 특성에 미치는 영향01토크를 줄이고 속도를 높이면 모터 코어의 길이가 줄어들는데 출력에 영향을 미치나요? 전력 공식을 살펴보겠습니다.

 

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U는 상 전압, I는 고정자 입력 전류, cos∅는 역률, eta는 효율입니다.

 

모터 출력 전력 공식에는 모터 크기와 관련된 매개 변수가 없으므로 모터 코어 길이의 변화가 전력에 거의 영향을 미치지 않음을 공식에서 알 수 있습니다.

 

다음은 특정 모터의 외부 특성을 시뮬레이션한 결과입니다. 외부 특성 곡선과 비교하면 철심의 길이가 줄어들고 모터의 출력 토크는 작아지지만 최대 출력 전력은 크게 변하지 않아 위의 이론적 도출도 확인됩니다.

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철심 길이에 따른 모터 출력 및 토크의 외부 특성 곡선 비교

 

02모터 속도가 증가하면 베어링 선택에 대한 요구 사항이 높아지고 베어링의 작동 수명을 보장하려면 고속 베어링이 필요합니다.

03고속 모터는 오일 냉각에 더 적합하므로 열 방출을 보장하면서 오일 씰 선택 문제를 제거할 수 있습니다.

04모터의 속도가 빠르기 때문에 고속에서 권선의 AC 손실을 줄이기 위해 플랫 와이어 모터 대신 원형 와이어 모터를 사용하는 것을 고려할 수 있습니다.

05모터 극 수가 고정되면 속도 증가로 인해 모터의 작동 주파수가 증가합니다. 전류 고조파를 줄이기 위해서는 전원 모듈의 스위칭 주파수를 높여야 합니다. 따라서 스위칭 주파수 저항이 높은 SiC 컨트롤러는 고속 모터에 적합한 파트너입니다.

06고속에서 철손을 줄이기 위해서는 저손실, 고강도 강자성체의 선택을 고려할 필요가 있다.

07자기 격리 브리지 최적화, 탄소 섬유 코팅 등 최대 속도의 1.2배 속도로 인해 로터가 손상되지 않도록 하십시오.

 

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탄소섬유 직조 사진

 

요약

 

 

모터 속도를 높이면 모터 비용을 절감할 수 있지만, 다른 부품의 비용 증가도 균형있게 고려해야 합니다.고속 모터는 전기 구동 시스템의 개발 방향이 될 것입니다. 이는 비용을 절감할 수 있는 방법일 뿐만 아니라 기업의 기술 수준을 반영하는 것이기도 합니다.고속 모터의 개발과 생산은 여전히 ​​매우 어렵습니다. 신소재, 신공정의 적용과 더불어 전기기술자의 우수성 정신도 요구됩니다.


게시 시간: 2023년 4월 19일