Schlüsselelemente in der Hochgeschwindigkeitsmotorentwicklung

Mit der kräftigen Entwicklung des globalen Marktes für neue Energienfahrzeuge hat die Geschwindigkeit der Motoren erstaunliches Wachstum gezeigt. Von 18.000 U / min vor einigen Jahren bis heute über 20.000 U / min entspricht dies nicht nur einen numerischen Durchbruch, sondern auch einen strengen Test mit motorischen Design- und Herstellungstechnologien. In diesem Artikel werden verschiedene Aspekte von erörtert Hochgeschwindigkeitsmotor-Entwicklung.

01. Auswahl von Rotorpastpaarzahl ​

In Hochgeschwindigkeitsmotoren ist der Eisenverlust zu einem unvermeidlichen kritischen Faktor geworden, insbesondere in Hochgeschwindigkeitsbereichen. Es besteht eine enge Beziehung zwischen der Anzahl der Motorpolen und dem Eisenverlust, da die Häufigkeit des magnetischen Flusses im Kern mit zunehmender Motordrehzahl ebenfalls zunimmt, was zu einem signifikanten Anstieg des Eisenverlusts führt.

Beispielsweise erreicht ein 6-poliger Motor in einem Motor mit 20.000 U / min eine Arbeitsfrequenz von 1000 Hz, während ein 8-poliger Motor diesen auf 1333 Hz erhöht. Gemäß der oben genannten Berechnungsformel für Eisenverlust führt die Zunahme der Betriebsfrequenz direkt zu einem erhöhten Eisenverlust.

Im Konstruktionstrend von Hochgeschwindigkeitsmotoren können wir eine allmähliche Abnahme der Verwendung von 8/48 Pole-Slot-Kombinationen und eine Zunahme der Verwendung von 6/54 Pole-Slot-Kombinationen feststellen.

Der Grund für diese Verschiebung liegt in den oben genannten Überlegungen zum Eisenverlust. Um den Eisenverlust während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs zu verringern, wählen Designer die 6/54 Pole-Slot-Kombination, um eine bessere elektromagnetische Leistung und eine höhere Effizienz zu erzielen.

02. Auswahl des Kühlsystems

Bei Hochgeschwindigkeitsdauermagnetmotoren beeinflusst die Temperatur ihre Leistung erheblich. Da der Betriebspunkt der permanenten Magnete mit Temperaturendriften driftet, können übermäßig hohe Temperaturen sogar die DeMagnetisierung der Magnete riskieren. Darüber hinaus begrenzt die hohe Leistungsdichte von Elektromotoren in neuen Energiefahrzeugen die Kühlfläche und macht das Kühlsystem entscheidend für die Gewährleistung einer stabilen Motorleistung.

Bei der Berücksichtigung von Kühlmethoden schlage ich die Verwendung eines Ölkühlsystems für Motoren mit Geschwindigkeiten von mehr als 18.000 U / min vor. Dies liegt daran, dass Heizprobleme des Rotors besonders deutlich werden, wenn Geschwindigkeiten 16.000 U / min überschreiten. In einem wassergekühlten Motor wird der Stator hauptsächlich abgekühlt, während unter hohen Geschwindigkeiten die Verletzung der Rotorwärme effektiv durch Wasserkühlung schwierig wird.

In Bezug auf die Temperaturüberwachung einbetten die Strommotordesigns typischerweise Temperatursensoren in den Stator ein. In wassergekühlten Motoren ist die Temperaturverteilung der Statorwicklungen aufgrund stabiler Strömungskanalstrukturen relativ gleichmäßig und gut kontrolliert. In ölgekühlten Motoren führt die größere Konstruktionsflexibilität der Durchflusskanäle jedoch zu merklichen Temperaturunterschieden zwischen Wicklungen im Vergleich zu wassergekühlten Motoren. Bei der Auswahl des Sensorortes ist es daher von entscheidender Bedeutung, Bereiche mit höherer Wicklungstemperatur zu berücksichtigen, um die Temperaturdifferenz zwischen überwachten Temperatur und dem höchsten Wickelpunkt zu minimieren, was den tatsächlichen thermischen Zustand des Motors genau widerspiegelt.

03. Technologische Herausforderungen von Hochgeschwindigkeitslagern

Das Rotorunterstützungssystem ist eine Kernkomponente bei der Entwicklung von Hochgeschwindigkeitsmotoren, wobei die Auswahl der Lagertechnologie besonders kritisch ist. Gegenwärtig werden in Motorlagern üblicherweise tiefe Rillenkugellager verwendet.

In Hochgeschwindigkeitsumgebungen stehen Kugellager schwerwiegende Herausforderungen wie Überhitzung und das Risiko eines Laufens. Dies liegt daran, dass mit zunehmender Geschwindigkeit auch die Reibung und die Wärmeerzeugung innerhalb der Lager stark zunehmen, was zu einer verminderten Lagerleistung oder sogar einem Versagen führt. Daher ist die Schmierung von Hochgeschwindigkeitslagern von entscheidender Bedeutung.

Nachdem die Motordrehzahlen 18.000 U / min überschreiten, ist ein weiterer wichtiger Grund für die Empfehlung der Ölkühlung die Lagerung von Schmierungen. In wassergekühlten Motoren werden typischerweise selbstschmierende Kugellager für Lager verwendet. Während des Hochgeschwindigkeitsbetriebs stehen diese Lager jedoch vor Herausforderungen wie Fett und Leckagen und großen Temperaturunterschieden zwischen inneren und äußeren Ringen.

Im Gegensatz dazu können offene Kugellager, die in Ölkühlsystemen verwendet werden, die inneren und äußeren Ringe der Lager effektiv abkühlen, wodurch Fett-Leckageprobleme vermieden werden und einen geringeren Roll-Reibungskoeffizienten aufweisen. Es muss jedoch auf die Gestaltung von Schmierölpfaden aufmerksam gemacht werden, um eine angemessene Lagerkühlung zu gewährleisten. Im Schulterloch ist die hervorstehende Struktur eingebettet, um sicherzustellen, dass die Kühlölströmungsgeschwindigkeit vor und nach der Schulter relativ gleichmäßig ist.