عناصر اصلی در رشد موتور با سرعت بالا

با توسعه شدید بازار جهانی خودروهای انرژی جدید ، سرعت موتور رانندگی رشد حیرت انگیز را نشان داده است. از 18،000 دور در دقیقه چند سال پیش تا امروزه بیش از 20،000 دور در دقیقه بیش از حد ، این نه تنها یک پیشرفت عددی بلکه آزمایش های دقیق از طراحی و فن آوری های ساخت موتور را نشان می دهد. در این مقاله چندین جنبه از توسعه موتور پر سرعت.

01. انتخاب از روتور شماره جفت قطب

در موتورهای پر سرعت ، از بین رفتن آهن به یک عامل مهم غیرقابل اجتناب ، به ویژه در محدوده های پر سرعت تبدیل شده است. بین تعداد قطب های حرکتی و از بین رفتن آهن رابطه نزدیکی وجود دارد زیرا با افزایش سرعت موتور ، فرکانس تغییرات شار مغناطیسی در هسته نیز افزایش می یابد و منجر به افزایش قابل توجه در از دست دادن آهن می شود.

به عنوان مثال ، در یک موتور که با 20،000 دور در دقیقه کار می کند ، یک موتور 6 قطبی به فرکانس کار 1000 هرتز می رسد ، در حالی که یک موتور 8 قطبی این کار را به 1333 هرتز افزایش می دهد. با توجه به فرمول محاسبه برای از بین رفتن آهن که در بالا ذکر شد ، افزایش فرکانس کار به طور مستقیم منجر به افزایش از دست دادن آهن می شود.

در روند طراحی موتورهای پر سرعت ، می توانیم شاهد کاهش تدریجی در استفاده از ترکیبات 8/48 قطب و افزایش در استفاده از ترکیبات 6/54 قطب باشیم.

دلیل این تغییر در ملاحظات فوق الذکر از دست دادن آهن نهفته است. برای کاهش از بین رفتن آهن در حین کار با سرعت بالا ، طراحان تمایل دارند که ترکیب قطب 6/54 را برای دستیابی به عملکرد الکترومغناطیسی بهتر و راندمان بالاتر انتخاب کنند.

02. انتخاب سیستم خنک کننده

برای موتورهای آهنربای دائمی با سرعت بالا ، دما به میزان قابل توجهی بر عملکرد آنها تأثیر می گذارد. از آنجا که نقطه عملیاتی آهنرباهای دائمی با دما حرکت می کند ، دمای بیش از حد بالا حتی ممکن است باعث عواقب دفع آهن ربا شود. علاوه بر این ، چگالی قدرت بالای موتورهای برقی در وسایل نقلیه انرژی جدید ، سطح خنک کننده را محدود می کند و طراحی سیستم خنک کننده را برای اطمینان از عملکرد پایدار حرکتی بسیار مهم می کند.

هنگام در نظر گرفتن روشهای خنک کننده ، پیشنهاد می کنم از یک سیستم خنک کننده روغن برای موتورهایی با سرعت بیش از 18000 دور در دقیقه استفاده کنید. این امر به این دلیل است که وقتی سرعت بیش از 16000 دور در دقیقه باشد ، میزان گرمایش روتور به ویژه برجسته می شود. در یک موتور خنک شده با آب ، استاتور در درجه اول خنک می شود ، در حالی که با سرعت زیاد ، گرمای روتور را به طور مؤثر از طریق خنک کننده آب از بین می برد.

با توجه به نظارت بر دما ، طرح های فعلی موتور به طور معمول سنسورهای دما را در داخل استاتور جاسازی می کنند. در موتورهای خنک شده با آب ، به دلیل ساختارهای پایدار کانال جریان ، توزیع دما سیم پیچ استاتور نسبتاً یکنواخت و کنترل شده است. با این حال ، در موتورهای خنک کننده روغن ، انعطاف پذیری بیشتر در کانال های جریان منجر به اختلاف دما قابل توجه بیشتر بین سیم پیچ ها در مقایسه با موتورهای خنک شده با آب می شود. بنابراین ، هنگام انتخاب محل سنسور ، در نظر گرفتن مناطقی با افزایش دمای سیم پیچ برای به حداقل رساندن اختلاف دما بین دمای تحت کنترل و بالاترین نقطه سیم پیچ ، بسیار دقیق نشان دهنده وضعیت حرارتی واقعی موتور است.

03. چالش های فن آوری یاتاقان های پر سرعت

سیستم پشتیبانی روتور یک مؤلفه اصلی در توسعه موتورهای پر سرعت است که انتخاب فناوری تحمل بسیار مهم است. در حال حاضر ، یاتاقان های توپ شیار عمیق معمولاً در یاتاقان های حرکتی استفاده می شود.

در محیط های پر سرعت ، یاتاقان های توپ با چالش های جدی مانند گرمای بیش از حد و خطر دویدن روبرو هستند. این امر به این دلیل است که با افزایش سرعت ، اصطکاک و تولید گرما در داخل یاتاقان ها نیز به شدت افزایش می یابد و منجر به کاهش عملکرد بلبرینگ یا حتی خرابی می شود. بنابراین ، روغن کاری یاتاقان های پر سرعت بسیار مهم است.

پس از افزایش سرعت موتور از 18000 دور در دقیقه ، یکی دیگر از دلایل مهم توصیه خنک کننده روغن ، تحمل روغن کاری است. در موتورهای خنک شده با آب ، یاطاقان توپ به خودی خود معمولاً برای یاتاقان ها استفاده می شود. با این حال ، در حین کار با سرعت بالا ، این یاتاقان ها با چالش هایی مانند نشت گریس و اختلاف دمای زیاد بین حلقه های داخلی و بیرونی روبرو هستند.

در مقابل ، یاتاقان های توپ از نوع باز که در سیستم های خنک کننده روغن مورد استفاده قرار می گیرد می تواند حلقه های داخلی و بیرونی یاتاقان ها را به طور مؤثر خنک کند ، از مشکلات نشت گریس و داشتن ضریب اصطکاک نورد پایین تر جلوگیری کند. با این حال ، باید به طراحی مسیرهای روغن روغن کاری توجه شود تا از خنک کننده تحمل کافی اطمینان حاصل شود. در سوراخ شانه ، ساختار بیرون زده تعبیه شده است تا اطمینان حاصل شود که سرعت جریان روغن خنک کننده قبل و بعد از شانه نسبتاً یکنواخت است.