Kāpēc izmaksu dēļ motora ātrums kļūst arvien lielāks?

priekšvārds

 

 

"2023. gada Dongfeng Motor Brand Spring Conference" 10. aprīlī tika izlaists jaunais Mach E enerģijas zīmols. E apzīmē elektrisko, augstas efektivitātes, enerģijas taupīšanas un vides aizsardzības.Mach E galvenokārt sastāv no trim galvenajām produktu platformām: elektriskās piedziņas, akumulatora un enerģijas piedevas.

 

Starp tiem Mach elektriskās piedziņas daļai ir šādas īpašības:

 

  • Motors ar oglekļa šķiedras pārklājuma rotoru tehnoloģiju, ātrums var sasniegt 30 000 apgr./min;
  • eļļas dzesēšana;
  • Plakans stieples stators ar 1 slotu un 8 vadiem;
  • Pašizstrādāts SiC kontrolieris;
  • Sistēmas maksimālā efektivitāte var sasniegt 94,5%.

 

Salīdzinot ar citām tehnoloģijām,ar oglekļa šķiedru pārklātais rotors un maksimālais ātrums 30 000 apgr./min ir kļuvuši par šīs elektriskās piedziņas visizteiktākajiem elementiem.

 

微信图片_20230419181816
Mach E 30000 apgr./min elektriskā piedziņa

 

Augsti RPM un zemas izmaksas

Jaunā enerģijas motora maksimālais ātrums ir palielinājies no sākotnējiem 10 000 apgr./min līdz tagad vispār populārajam 15 000-18 000 apgr./min.Nesen uzņēmumi ir laiduši klajā vairāk nekā 20 000 apgr./min elektriskās piedziņas sistēmas, tad kāpēc jaunu enerģijas motoru ātrums kļūst arvien lielāks?

 

Jā, uz izmaksām balstīti rezultāti!

 

Tālāk ir sniegta analīze par saistību starp motora ātrumu un motora izmaksām teorētiskajā un simulācijas līmenī.

 

Jaunā enerģijas tīrā elektriskā piedziņas sistēma parasti ietver trīs daļas: motoru, motora kontrolieri un pārnesumkārbu.Motora kontrolleris ir elektriskās enerģijas ievades gals, pārnesumkārba ir mehāniskās enerģijas izejas gals, un motors ir elektriskās enerģijas un mehāniskās enerģijas pārveidošanas vienība.Tā darba metode ir tāda, ka kontrolieris ievada elektroenerģiju (strāvu * spriegumu) motorā.Elektriskās enerģijas un magnētiskās enerģijas mijiedarbības rezultātā motora iekšpusē tas izvada mehānisko enerģiju (ātrums * griezes moments) uz pārnesumkārbu.Pārnesumkārba virza transportlīdzekli, regulējot motora ātrumu un griezes momentu, izmantojot pārnesumu samazināšanas pakāpi.

 

Analizējot motora griezes momenta formulu, var redzēt, ka motora izejas griezes moments T2 ir pozitīvi korelēts ar motora tilpumu.

 

微信图片_20230419181827
 

N ir statora apgriezienu skaits, I ir statora ieejas strāva, B ir gaisa plūsmas blīvums, R ir rotora serdes rādiuss un L ir motora serdes garums.

 

Ja tiek nodrošināts motora apgriezienu skaits, regulatora ieejas strāva un motora gaisa spraugas plūsmas blīvums, ja tiek samazināts pieprasījums pēc motora izejas griezes momenta T2, dzinēja garums vai diametrs. dzelzs serdi var samazināt.

 

Motora serdes garuma maiņa neietver statora un rotora štancēšanas formas maiņu, un izmaiņas ir salīdzinoši vienkāršas, tāpēc parastā darbība ir serdeņa diametra noteikšana un serdes garuma samazināšana. .

 

Samazinoties dzelzs serdeņa garumam, samazinās motora elektromagnētisko materiālu (dzelzs serdeņa, magnētiskā tērauda, ​​motora tinuma) daudzums.Elektromagnētiskie materiāli veido salīdzinoši lielu daļu no motora izmaksām, kas veido aptuveni 72%.Ja griezes momentu var samazināt, motora izmaksas ievērojami samazināsies.

 

微信图片_20230419181832
 

Motora izmaksu sastāvs

 

Tā kā jauniem enerģijas transportlīdzekļiem ir fiksēts pieprasījums pēc riteņa gala griezes momenta, ja ir jāsamazina motora izejas griezes moments, ir jāpalielina pārnesumkārbas ātruma attiecība, lai nodrošinātu transportlīdzekļa riteņa gala griezes momentu.

 

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 ir riteņa gala ātrums, n2 ir motora ātrums, T1 ir riteņa gala griezes moments, T2 ir motora griezes moments un r ir samazināšanas koeficients.

 

Un tā kā jauniem enerģijas transportlīdzekļiem joprojām ir maksimālā ātruma prasība, pēc pārnesumkārbas ātruma attiecības palielināšanas samazināsies arī transportlīdzekļa maksimālais ātrums, kas ir nepieņemami, tāpēc ir jāpalielina motora ātrums.

 

Rezumējot,pēc tam, kad motors samazina griezes momentu un palielina ātrumu, ar saprātīgu ātruma attiecību tas var samazināt motora izmaksas, vienlaikus nodrošinot transportlīdzekļa jaudas pieprasījumu.

Detorsijas paātrinājuma ietekme uz citām īpašībām01Pēc griezes momenta samazināšanas un paātrinājuma motora serdes garums samazinās, vai tas ietekmēs jaudu? Apskatīsim jaudas formulu.

 

微信图片_20230419181837
U ir fāzes spriegums, I ir statora ieejas strāva, cos∅ ir jaudas koeficients un η ir efektivitāte.

 

No formulas var redzēt, ka motora izejas jaudas formulā nav parametru, kas saistīti ar motora izmēru, tāpēc motora serdes garuma maiņa maz ietekmē jaudu.

 

Tālāk ir sniegts noteikta motora ārējo raksturlielumu simulācijas rezultāts. Salīdzinot ar ārējo raksturlīkni, dzelzs serdes garums ir samazināts, motora izejas griezes moments kļūst mazāks, bet maksimālā izejas jauda īpaši nemainās, kas arī apstiprina iepriekš minēto teorētisko atvasinājumu.

微信图片_20230419181842

Motora jaudas un griezes momenta ārējo raksturlīkņu salīdzinājums ar dažādiem dzelzs serdes garumiem

 

02Motora apgriezienu skaita pieaugums izvirza augstākas prasības gultņu izvēlei, un, lai nodrošinātu gultņu kalpošanas laiku, ir nepieciešami ātrgaitas gultņi.

03Ātrgaitas motori ir vairāk piemēroti eļļas dzesēšanai, kas var novērst eļļas blīvējuma izvēles problēmas, vienlaikus nodrošinot siltuma izkliedi.

04Motora lielā ātruma dēļ var apsvērt iespēju izmantot apaļo vadu motoru, nevis plakanu vadu, lai samazinātu tinuma maiņstrāvas zudumus lielā ātrumā.

05Ja motora polu skaits ir fiksēts, motora darbības frekvence palielinās, palielinoties ātrumam. Lai samazinātu strāvas harmonikas, ir jāpalielina jaudas moduļa pārslēgšanas frekvence. Tāpēc SiC kontrolieris ar augstu pārslēgšanas frekvences pretestību ir labs partneris ātrgaitas motoriem.

06Lai samazinātu dzelzs zudumus lielā ātrumā, ir jāapsver zemu zudumu un augstas stiprības feromagnētisko materiālu izvēle.

07Nodrošiniet, lai rotors nevarētu tikt bojāts pārmērīga ātruma dēļ, kas 1,2 reizes pārsniedz maksimālo ātrumu, piemēram, magnētiskās izolācijas tilta optimizācija, oglekļa šķiedras pārklājums utt.

 

微信图片_20230419181847
Oglekļa šķiedras aušanas attēls

 

Apkopojiet

 

 

Motora apgriezienu skaita palielināšana var ietaupīt motora izmaksas, bet arī citu komponentu izmaksu pieaugums ir jāapsver līdzsvarā.Ātrgaitas motori būs elektriskās piedziņas sistēmu attīstības virziens. Tas ir ne tikai veids, kā ietaupīt izmaksas, bet arī atspoguļo uzņēmuma tehnisko līmeni.Ātrgaitas motoru izstrāde un ražošana joprojām ir ārkārtīgi sarežģīta. Papildus jaunu materiālu un jaunu procesu izmantošanai tas prasa arī elektroinženieru izcilības garu.


Publicēšanas laiks: 19.04.2023