Why is the speed of the motor getting higher and higher driven by cost?

предговор

На „2023 Dongfeng Motor Brand Spring Conference“ на 10 април, беше објавен новиот бренд за енергија Mach E. E е кратенка за електрична, висока ефикасност, заштеда на енергија и заштита на животната средина.Mach E главно се состои од три главни платформи за производи: електричен погон, батерија и енергетски додаток.

Меѓу нив, електричниот погонски дел Mach ги има следните карактеристики:

Мотор со технологија на роторот обложен со јаглеродни влакна, брзината може да достигне 30.000 вртежи во минута;
ладење со масло;
Рамен жичен статор со 1 слот и 8 жици;
Саморазвиен SiC контролер;
Максималната ефикасност на системот може да достигне 94,5%.

Во споредба со другите технологии,роторот обложен со јаглеродни влакна и максималната брзина од 30.000 вртежи во минута станаа најпрепознатливите карактеристики на овој електричен погон.

Електричен погон мах Е 30000 вртежи во минута

Високи вртежи во минута и ниски трошоци кои се поврзани

Максималната брзина на новиот енергетски мотор се зголеми од почетните 10.000 вртежи во минута до сега општо популарните 15.000-18.000 вртежи во минута.Неодамна, компаниите лансираа системи за електричен погон со повеќе од 20.000 вртежи во минута, па зошто брзината на новите енергетски мотори станува се поголема и поголема?

Да, резултати засновани на трошоци!

Следното е анализа на односот помеѓу брзината на моторот и цената на моторот на теоретско и симулациско ниво.

Новиот енергетски чист електричен погонски систем генерално вклучува три дела, мотор, контролер на моторот и менувач.Контролорот на моторот е влезниот крај на електричната енергија, менувачот е излезниот крај на механичката енергија, а моторот е единицата за конверзија на електричната енергија и механичката енергија.Нејзиниот метод на работа е дека контролорот внесува електрична енергија (струен * напон) во моторот.Преку интеракцијата на електричната енергија и магнетната енергија во моторот, тој испушта механичка енергија (брзина*вртежен момент) до менувачот.Менувачката кутија го придвижува возилото со прилагодување на брзината и излезниот вртежен момент од моторот преку односот на намалување на брзината.

Со анализа на формулата за вртежен момент на моторот, може да се види дека излезниот вртежен момент на моторот Т2 е во позитивна корелација со волуменот на моторот.

N е бројот на вртења на статорот, I е влезната струја на статорот, B е густината на протокот на воздух, R е радиусот на јадрото на роторот и L е должината на јадрото на моторот.

Во случај да се обезбеди бројот на вртежи на моторот, влезната струја на контролерот и густината на флуксот на воздушниот јаз на моторот, доколку се намали побарувачката за излезниот вртежен момент T2 на моторот, должината или дијаметарот на железното јадро може да се намали.

Промената на должината на јадрото на моторот не вклучува промена на матрицата за печат на статорот и роторот, а промената е релативно едноставна, така што вообичаената операција е да се одреди дијаметарот на јадрото и да се намали должината на јадрото .

Како што се намалува должината на железното јадро, се намалува количината на електромагнетни материјали (железо јадро, магнетен челик, намотување на моторот) на моторот.Електромагнетните материјали сочинуваат релативно голем дел од цената на моторот, со околу 72%.Ако вртежниот момент може да се намали, цената на моторот ќе биде значително намалена.

Состав на трошоци за мотор

Бидејќи новите енергетски возила имаат фиксна побарувачка за вртежен момент на крајот на тркалата, ако излезниот вртежен момент на моторот треба да се намали, односот на брзината на менувачот мора да се зголеми за да се обезбеди вртежен момент на крајот на тркалото на возилото.

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 е брзината на крајот на тркалото, n2 е брзината на моторот, T1 е вртежниот момент на крајот на тркалото, T2 е вртежниот момент на моторот, а r е односот на намалување.

И бидејќи новите енергетски возила сè уште имаат услов за максимална брзина, максималната брзина на возилото исто така ќе се намали откако ќе се зголеми соодносот на брзината на менувачот, што е неприфатливо, па затоа мора да се зголеми брзината на моторот.

Да резимираме,откако моторот ќе го намали вртежниот момент и ќе забрза, со разумен сооднос на брзината, тој може да ја намали цената на моторот, истовремено обезбедувајќи ја побарувачката на моќност на возилото.

Влијание на забрзувањето на деторзијата врз други својства01По намалувањето на вртежниот момент и забрзувањето, должината на јадрото на моторот се намалува, дали тоа ќе влијае на моќноста? Ајде да ја погледнеме формулата за моќност.

U е фазен напон, I е влезната струја на статорот, cos∅ е факторот на моќност, а η е ефикасност.

Од формулата може да се види дека во формулата за излезна моќност на моторот нема параметри поврзани со големината на моторот, така што промената на должината на јадрото на моторот има мало влијание врз моќноста.

Следното е резултат на симулација на надворешните карактеристики на одреден мотор. Во споредба со надворешната карактеристична крива, должината на железното јадро е намалена, излезниот вртежен момент на моторот станува помал, но максималната излезна моќност не се менува многу, што исто така го потврдува горенаведеното теоретско изведување.

Споредба на надворешните карактеристични кривини на моќноста и вртежниот момент на моторот со различни должини на железното јадро

02Зголемувањето на брзината на моторот поставува повисоки барања за избор на лежишта, а лежиштата со голема брзина се потребни за да се обезбеди работниот век на лежиштата.

03Моторите со голема брзина се посоодветни за ладење со масло, што може да ги отстрани проблемите со изборот на заптивките на маслото и истовремено да обезбеди дисипација на топлина.

04Поради големата брзина на моторот, може да се земе предвид да се користи мотор со тркалезна жица наместо мотор со рамна жица за да се намали загубата на наизменична струја на ликвидацијата при голема брзина.

05Кога бројот на моторни столбови е фиксиран, работната фреквенција на моторот се зголемува поради зголемувањето на брзината. За да се намалат тековните хармоници, потребно е да се зголеми фреквенцијата на префрлување на модулот за напојување. Затоа, SiC контролер со висока отпорност на фреквенција на префрлување е добар партнер за мотори со голема брзина.

06За да се намали загубата на железо при голема брзина, неопходно е да се земе предвид изборот на феромагнетни материјали со мала загуба и висока јачина.

07Уверете се дека роторот не може да се оштети поради прекумерна брзина со 1,2 пати поголема од максималната брзина, како што е оптимизација на мостот за магнетна изолација, облога од јаглеродни влакна итн.

Слика за ткаење на јаглеродни влакна

Резимирајте

Зголемувањето на брзината на моторот може да ја заштеди цената на моторот, но зголемувањето на трошоците на другите компоненти, исто така, треба да се земе предвид во рамнотежа.Моторите со голема брзина ќе бидат развојна насока на електричните погонски системи. Ова не е само начин да се заштедат трошоци, туку и одраз на техничкото ниво на претпријатието.Развојот и производството на мотори со голема брзина се уште е исклучително тешко. Покрај примената на нови материјали и нови процеси, тоа бара и дух на извонредност на електроинженерите.

Време на објавување: 19 април 2023 година

Зошто брзината на моторот станува се поголема и поголема водена од трошоците?