Klíčové prvky ve vysokorychlostním vývoji motoru

S intenzivním vývojem globálního trhu s novým energetickým vozidlem ukázala rychlost jízdních motorů ohromující růst. Od 18 000 ot / min před několika lety na pohodlné přesahu 20 000 ot / min dnes to představuje nejen numerický průlom, ale také přísné testy technologií pro návrh motoru a výroby. Tento článek pojednává o několika aspektech Vysokorychlostní vývoj motoru.

01. Výběr rotorového pólu Číslo páru

U vysokorychlostních motorů se ztráta železa stala nevyhnutelným kritickým faktorem, zejména ve vysokorychlostním rozsahu. Mezi počtem pólů motoru a ztrátou železa existuje úzký vztah, protože se zvyšováním rychlosti motoru se také zvyšuje frekvence změn magnetického toku v jádru, což vede k významnému zvýšení ztráty železa.

Například u motoru pracujícího při 20 000 ot / min dosáhne 6-pólový motor pracovní frekvenci 1000 Hz, zatímco 8-pólový motor to zvyšuje na 1333 Hz. Podle výše uvedeného výpočtového vzorce pro ztrátu železa vede nárůst provozní frekvence přímo ke zvýšení ztráty železa.

V trendu návrhu vysokorychlostních motorů můžeme vidět postupné snížení používání kombinací 8/48 pólů a zvýšení využití kombinací 6/54 pólů.

Důvod tohoto posunu spočívá ve výše uvedených úvahách o ztrátě železa. Pro snížení ztráty železa během vysokorychlostního provozu mají návrháři tendenci vybrat kombinaci 6/54 pólu, aby dosáhli lepšího elektromagnetického výkonu a vyšší účinnosti.

02. Výběr systému chlazení

U vysokorychlostních motorů s permanentním magnetem teplota významně ovlivňuje jejich výkon. Vzhledem k tomu, že provozní bod trvalých magnetů se pohybuje s teplotou, mohou nadměrně vysoké teploty dokonce riskovat demagnetizaci magnetů. Navíc vysoká hustota výkonu elektrických motorů v nových energetických vozidlech omezuje plochu chladicího povrchu, což činí návrh chladicího systému zásadní pro zajištění stabilního motorického výkonu.

Při zvažování metod chlazení doporučuji použít systém chlazení oleje pro motory s rychlostmi přesahujícími 18 000 ot / min. Je to proto, že problémy s vytápěním rotoru se staly zvláště výrazné, když rychlosti přesahují 16 000 ot / min. Ve vodě chlazeném motoru je stator primárně ochlazován, zatímco při vysokých rychlostech se rozptýlení rotoru účinně vychovává chlazením vody.

Pokud jde o monitorování teploty, současné konstrukce motoru obvykle vkládají teplotní senzory uvnitř statoru. Ve vodě chlazených motorech je kvůli stabilním strukturám kanálů průtoku rozdělení teploty navíjecích statoru relativně jednotné a dobře kontrolované. V motorech chlazených olejem však má větší flexibilita konstrukcí průtokových kanálů k výraznějším teplotním rozdílům mezi vinutími ve srovnání s vodou chlazenými motory. Při výběru umístění senzoru je proto zásadní zvážit oblasti s vyšší teplotou vinutí, aby se minimalizoval teplotní rozdíl mezi monitorovanou teplotou a nejvyšším bodem vinutí, což přesně odráží skutečný tepelný stav motoru.

03. Technologické výzvy vysokorychlostních ložisek

Systém podpory rotoru je základní součástí vývoje vysokorychlostních motorů, přičemž výběr technologie ložiska je obzvláště kritický. V současné době se v motorových ložiskách běžně používají kulička s hlubokými drážky.

Ve vysokorychlostních prostředích čelí kuličkovými ložiskami vážným výzvám, jako je přehřátí a riziko běhu. Je to proto, že se zvyšováním rychlosti se tření a tvorba tepla uvnitř ložisek také prudce zvyšují, což vede ke snížení výkonu ložiska nebo dokonce selhání. Proto je mazání vysokorychlostních ložisek zásadní.

Po rychlosti motoru přesahují 18 000 ot / min, dalším důležitým důvodem pro doporučení chlazení oleje je mazání. Ve vodě chlazených motorech se pro ložiska obvykle používají samozmotací kuličková ložiska. Během vysokorychlostního provozu však tato ložiska čelí výzvám, jako je únik mastnoty a velké teplotní rozdíly mezi vnitřním a vnějším kroužkem.

Naproti tomu kuličková ložiska otevřeného typu používaná v systémech chlazení oleje mohou účinně ochladit vnitřní a vnější kroužky ložisek, zabránit problémům s únikem tuku a mít nižší koeficient tření. Pozornost však musí být věnována návrhu mazacích olejových cest, aby se zajistilo přiměřené chlazení ložiska. V otvoru ramen je vyčnívající struktura zabudována, aby se zajistilo, že rychlost toku chladicího oleje je relativně jednotná před a po rameni.