A nagy sebességű motorfejlesztés kulcselemei

A globális új energetikai járművek piacának erőteljes fejlődésével a hajtómotorok sebessége elképesztő növekedést mutatott. A néhány évvel ezelőtti 18 000-es fordulatszámtól a mai 20 000-es fordulatszám felettiig ez nemcsak számszerű áttörést jelent, hanem a motortervezési és gyártási technológiák szigorú tesztelését is. Ez a cikk több szempontot tárgyal nagy sebességű motoros fejlődés.

 

01. Válogatás a A rotor póluspár száma

A nagy sebességű motorokban a vasveszteség elkerülhetetlen kritikus tényezővé vált, különösen a nagy sebességű tartományokban. Szoros kapcsolat van a motor pólusainak száma és a vasveszteség között, mert a motor fordulatszámának növekedésével a magban a mágneses fluxus változásainak gyakorisága is nő, ami a vasveszteség jelentős növekedéséhez vezet.

Például egy 20 000 ford./perc sebességgel működő motorban egy 6 pólusú motor eléri az 1000 Hz-es üzemi frekvenciát, míg a 8 pólusú motor ezt 1333 Hz-re növeli. A fent említett vasveszteség számítási képlete szerint a működési frekvencia növekedése közvetlenül a vasveszteség növekedéséhez vezet.

A nagy sebességű motorok tervezési trendjében a 8/48-as pólusrés kombinációk használatának fokozatos csökkenését és a 6/54-es pólushornyos kombinációk használatának növekedését láthatjuk.

Ennek az eltolódásnak az oka a vasveszteség fent említett megfontolásaiban rejlik. A nagy sebességű működés során a vasveszteség csökkentése érdekében a tervezők hajlamosak a 6/54-es pólusú rés kombinációt választani a jobb elektromágneses teljesítmény és a nagyobb hatékonyság érdekében.

02. Hűtőrendszer kiválasztása

A nagy sebességű állandó mágneses motorok esetében a hőmérséklet jelentősen befolyásolja a teljesítményüket. Mivel az állandó mágnesek működési pontja a hőmérséklettől eltolódik, a túl magas hőmérséklet akár a mágnesek lemágnesezését is veszélyeztetheti. Ezen túlmenően az új energetikai járművek elektromos motorjainak nagy teljesítménysűrűsége korlátozza a hűtőfelületet, így a hűtőrendszer kialakítása döntő fontosságú a stabil motorteljesítmény biztosításához.

A hűtési módok mérlegelésekor olajhűtő rendszer használatát javaslom a 18 000 ford./perc fordulatszámot meghaladó motorokhoz. Ennek az az oka, hogy a forgórész fűtési problémái különösen szembetűnővé válnak, ha a fordulatszám meghaladja a 16 000 ford./perc értéket. Vízhűtéses motorban az állórész hűtése elsősorban, míg nagy fordulatszámon a forgórész hő hatékony elvezetése vízhűtés révén kihívást jelent.

Ami a hőmérséklet-felügyeletet illeti, a jelenlegi motortervek jellemzően hőmérséklet-érzékelőket építenek be az állórészbe. A vízhűtéses motorokban a stabil áramlási csatorna szerkezeteknek köszönhetően az állórész tekercseinek hőmérséklet-eloszlása ​​viszonylag egyenletes és jól szabályozható. Az olajhűtéses motoroknál azonban az áramlási csatornák nagyobb tervezési rugalmassága a vízhűtéses motorokhoz képest észrevehetőbb hőmérséklet-különbségeket eredményez a tekercsek között. Ezért az érzékelő helyének kiválasztásakor döntő fontosságú, hogy figyelembe vegyék azokat a területeket, ahol magasabb a tekercselési hőmérséklet-emelkedés, hogy minimalizáljuk a hőmérséklet-különbséget a figyelt hőmérséklet és a legmagasabb tekercselési pont között, pontosan tükrözve a motor tényleges hőállapotát.

03. A nagy sebességű csapágyak technológiai kihívásai

A forgórész támasztórendszer központi eleme a nagy sebességű motorok fejlesztésének, és a csapágytechnológia kiválasztása különösen kritikus. Jelenleg a mélyhornyú golyóscsapágyakat általában motorcsapágyakban használják.

Nagy sebességű környezetben a golyóscsapágyak komoly kihívásokkal néznek szembe, mint például a túlmelegedés és a futás veszélye. Ennek az az oka, hogy a sebesség növekedésével a csapágyakon belüli súrlódás és hőképződés is meredeken növekszik, ami a csapágy teljesítményének csökkenéséhez vagy akár meghibásodásához vezet. Ezért a nagy sebességű csapágyak kenése kulcsfontosságú.

Ha a motor fordulatszáma meghaladja a 18 000 ford./perc értéket, az olajhűtés javasolt másik fontos oka a csapágykenés. A vízhűtéses motorokban jellemzően önkenő golyóscsapágyakat használnak csapágyakhoz. A nagy sebességű működés során azonban ezek a csapágyak olyan kihívásokkal néznek szembe, mint a zsírszivárgás és a belső és külső gyűrűk közötti nagy hőmérséklet-különbségek.

Ezzel szemben az olajhűtő rendszerekben használt nyitott típusú golyóscsapágyak hatékonyan hűthetik a csapágyak belső és külső gyűrűit, elkerülve a zsírszivárgási problémákat és alacsonyabb gördülési súrlódási együtthatóval rendelkeznek. A megfelelő csapágyhűtés érdekében azonban figyelmet kell fordítani a kenőolaj-pályák kialakítására. A vállfuratba be van ágyazva a kiálló szerkezet, hogy a hűtőolaj áramlási sebessége viszonylag egyenletes legyen a váll előtt és után.