Motorun hızı neden maliyete bağlı olarak giderek artıyor?

önsöz

 

 

10 Nisan'da düzenlenen “2023 Dongfeng Motor Markası Bahar Konferansı”nda Mach E yeni enerji gücü markası piyasaya sürüldü. E, elektrik, yüksek verimlilik, enerji tasarrufu ve çevre koruma anlamına gelir.Mach E temel olarak üç ana ürün platformundan oluşur: elektrikli tahrik, pil ve enerji takviyesi.

 

Bunlar arasında Mach elektrikli tahrik parçası aşağıdaki özelliklere sahiptir:

 

  • Karbon fiber kaplı rotor teknolojisine sahip motor, hız 30.000 rpm'ye ulaşabilir;
  • yağ soğutma;
  • 1 yuvalı ve 8 telli düz telli stator;
  • Kendi geliştirdiği SiC kontrolörü;
  • Sistemin maksimum verimliliği %94,5'e ulaşabilir.

 

Diğer teknolojilerle karşılaştırıldığında,karbon fiber kaplı rotor ve 30.000 rpm'lik maksimum hız, bu elektrikli tahrikin en belirgin özellikleri haline geldi.

 

微信图片_20230419181816
Mach E 30000rpm elektrikli tahrik

 

Yüksek RPM ve Düşük Maliyet Doğal Olarak Linke

Yeni enerji motorunun maksimum hızı, başlangıçtaki 10.000 dev/dak'dan artık genel olarak popüler olan 15.000-18.000 dev/dak'ya yükseldi.Son zamanlarda şirketler 20.000 devir/dakikanın üzerinde elektrikli tahrik sistemlerini piyasaya sürdüler, peki neden yeni enerji motorlarının hızı giderek artıyor?

 

Evet, maliyet odaklı sonuçlar!

 

Aşağıda motor hızı ile motorun maliyeti arasındaki ilişkinin teorik ve simülasyon düzeylerinde bir analizi bulunmaktadır.

 

Yeni enerji saf elektrikli tahrik sistemi genellikle üç parçadan oluşur: motor, motor kontrolörü ve dişli kutusu.Motor kontrolörü elektrik enerjisinin giriş ucudur, dişli kutusu mekanik enerjinin çıkış ucudur ve motor elektrik enerjisinin ve mekanik enerjinin dönüşüm ünitesidir.Çalışma yöntemi, kontrolörün motora elektrik enerjisi (akım * voltaj) girmesidir.Motorun içindeki elektrik enerjisi ve manyetik enerjinin etkileşimi sayesinde, mekanik enerjiyi (hız*tork) dişli kutusuna aktarır.Dişli kutusu, motorun hızını ve tork çıkışını dişli redüksiyon oranı aracılığıyla ayarlayarak aracı tahrik eder.

 

Motor tork formülünü analiz ederek motor çıkış torku T2'nin motor hacmiyle pozitif korelasyon gösterdiği görülebilir.

 

微信图片_20230419181827
 

N, statorun dönüş sayısıdır, I, statorun giriş akımıdır, B, hava akı yoğunluğudur, R, rotor çekirdeğinin yarıçapıdır ve L, motor çekirdeğinin uzunluğudur.

 

Motorun dönüş sayısının, kontrolörün giriş akımının ve motor hava boşluğunun akı yoğunluğunun sağlanması durumunda, motorun çıkış torku T2 talebi azalırsa, motorun uzunluğu veya çapı azalır. demir çekirdek azaltılabilir.

 

Motor çekirdeğinin uzunluğunun değiştirilmesi, stator ve rotorun damgalama kalıbının değiştirilmesini gerektirmez ve değişiklik nispeten basittir, bu nedenle olağan işlem, çekirdeğin çapını belirlemek ve çekirdeğin uzunluğunu azaltmaktır. .

 

Demir çekirdeğin uzunluğu azaldıkça motorun elektromanyetik malzemelerinin (demir çekirdek, manyetik çelik, motor sargısı) miktarı azalır.Elektromanyetik malzemeler motor maliyetinin nispeten büyük bir kısmını oluşturur ve yaklaşık %72'ye karşılık gelir.Tork azaltılabilirse motor maliyeti önemli ölçüde azalacaktır.

 

微信图片_20230419181832
 

Motor maliyeti bileşimi

 

Yeni enerji araçlarının tekerlek ucu torkuna yönelik sabit bir talebi olduğundan, motorun çıkış torku azaltılacaksa, aracın tekerlek ucu torkunu sağlamak için vites kutusunun hız oranının arttırılması gerekir.

 

n1=n2/r

T1=T2×r

n1 tekerlek ucunun hızı, n2 motorun hızı, T1 tekerlek ucunun torku, T2 motorun torku ve r redüksiyon oranıdır.

 

Ve yeni enerji araçlarında hala maksimum hız gereksinimi olduğu için, vites kutusunun hız oranı artırıldığında aracın maksimum hızı da düşecektir ki bu kabul edilemez, dolayısıyla motor hızının arttırılması gerekir.

 

Özetle,motor torku azaltıp hızlandıktan sonra makul bir hız oranıyla aracın güç talebini sağlarken motorun maliyetini de azaltabilir.

Burulma hızının diğer özellikler üzerindeki etkisi01Torku azaltıp hızlandıktan sonra motor çekirdeğinin uzunluğu azalır, gücü etkiler mi? Güç formülüne bakalım.

 

微信图片_20230419181837
U faz voltajı, I stator giriş akımı, cos∅ güç faktörü ve η verimliliktir.

 

Formülden görüleceği üzere motor çıkış gücü formülünde motor büyüklüğü ile ilgili herhangi bir parametre bulunmadığından motor çekirdeğinin uzunluğunun değişmesinin güce çok az etkisi olmaktadır.

 

Aşağıda belirli bir motorun harici özelliklerinin simülasyon sonucudur. Dış karakteristik eğriyle karşılaştırıldığında demir çekirdeğin uzunluğu azalır, motorun çıkış torku küçülür, ancak maksimum çıkış gücü fazla değişmez, bu da yukarıdaki teorik çıkarımı doğrular.

微信图片_20230419181842

Farklı demir çekirdek uzunluklarıyla motor gücü ve torkunun harici karakteristik eğrilerinin karşılaştırılması

 

02Motor hızının artması, rulman seçiminde daha yüksek gereksinimleri ortaya çıkarmakta ve rulmanların çalışma ömrünün sağlanması için yüksek hızlı rulmanlara ihtiyaç duyulmaktadır.

03Yüksek hızlı motorlar yağ soğutmaya daha uygundur, bu da ısı dağılımını sağlarken yağ keçesi seçimi sorununu ortadan kaldırabilir.

04Motorun hızının yüksek olması nedeniyle, yüksek hızda sargının AC kaybını azaltmak için düz telli motor yerine yuvarlak telli motor kullanılması düşünülebilir.

05Motor kutup sayısı sabitlendiğinde hızın artmasına bağlı olarak motorun çalışma frekansı da artar. Akım harmoniklerini azaltmak için güç modülünün anahtarlama frekansının arttırılması gerekmektedir. Bu nedenle, yüksek anahtarlama frekansı direncine sahip bir SiC kontrol cihazı, yüksek hızlı motorlar için iyi bir ortaktır.

06Yüksek hızda demir kaybını azaltmak için kayıp oranı düşük ve mukavemeti yüksek ferromanyetik malzemelerin seçiminin dikkate alınması gerekir.

07Manyetik izolasyon köprüsünün optimizasyonu, karbon fiber kaplama vb. gibi maksimum hızın 1,2 katı aşırı hız nedeniyle rotorun hasar görmeyeceğinden emin olun.

 

微信图片_20230419181847
Karbon fiber dokuma resmi

 

Özetle

 

 

Motor hızının artması motor maliyetinden tasarruf sağlayabilir ancak diğer bileşenlerin maliyet artışının da dengeli olarak dikkate alınması gerekir.Elektrikli tahrik sistemlerinin gelişim yönü yüksek hızlı motorlar olacaktır. Bu sadece maliyetten tasarruf etmenin bir yolu değil, aynı zamanda işletmenin teknik düzeyinin bir yansımasıdır.Yüksek hızlı motorların geliştirilmesi ve üretimi hala son derece zordur. Yeni malzemelerin ve yeni süreçlerin uygulanmasının yanı sıra elektrik mühendislerinin mükemmellik ruhunu da gerektirir.


Gönderim zamanı: Nis-19-2023