Elementi chiave nello sviluppo motorio ad alta velocità

Con il vigoroso sviluppo del nuovo mercato globale dei veicoli energetici, la velocità dei motori di guida ha mostrato una crescita sorprendente. Da 18.000 giri / min diversi anni fa a oltre 20.000 giri / min oggi, ciò rappresenta non solo una svolta numerica, ma anche i test rigorosi di progettazione motoria e tecnologie di produzione. Questo articolo discute diversi aspetti di Sviluppo motorio ad alta velocità.

01. Selezione di rotore Numero coppia di palo del

Nei motori ad alta velocità, la perdita di ferro è diventata un inevitabile fattore critico, specialmente nelle gamme ad alta velocità. Vi è una stretta relazione tra il numero di poli motori e la perdita di ferro perché all'aumentare della velocità del motore, aumenta anche la frequenza dei cambiamenti del flusso magnetico nel nucleo, portando a un aumento significativo della perdita di ferro.

Ad esempio, in un motore che opera a 20.000 giri / min, un motore a 6 poli raggiunge una frequenza di lavoro di 1000 Hz, mentre un motore a 8 poli aumenta questo a 1333 Hz. Secondo la formula di calcolo per la perdita di ferro sopra menzionata, l'aumento della frequenza operativa porta direttamente ad un aumento della perdita di ferro.

Nella tendenza di progettazione dei motori ad alta velocità, possiamo vedere una graduale riduzione dell'uso di combinazioni di slot pole da 8/48 e un aumento dell'uso di combinazioni di slot pole 6/54.

La ragione di questo spostamento sta nelle considerazioni di cui sopra della perdita di ferro. Per ridurre la perdita di ferro durante il funzionamento ad alta velocità, i progettisti tendono a scegliere la combinazione di slot pole 6/54 per ottenere migliori prestazioni elettromagnetiche e maggiore efficienza.

02. Selezione del sistema di raffreddamento

Per i motori a magneti permanenti ad alta velocità, la temperatura influisce in modo significativo sulle loro prestazioni. Poiché il punto operativo dei magneti permanenti vanno alla deriva con la temperatura, temperature eccessivamente elevate possono persino rischiare la demagnetizzazione dei magneti. Inoltre, l'elevata densità di potenza dei motori elettrici nei nuovi veicoli energetici limita la superficie di raffreddamento, rendendo la progettazione del sistema di raffreddamento cruciale per garantire prestazioni del motore stabile.

Quando si considera metodi di raffreddamento, suggerisco di utilizzare un sistema di raffreddamento dell'olio per motori con velocità superiori a 18.000 giri / min. Questo perché i problemi di riscaldamento del rotore diventano particolarmente importanti quando le velocità superano i 16.000 giri / min. In un motore raffreddato ad acqua, lo statore viene raffreddato principalmente, mentre a velocità elevate, la dissipazione del calore del rotore effettivamente attraverso il raffreddamento dell'acqua diventa impegnativa.

Per quanto riguarda il monitoraggio della temperatura, i disegni del motore di corrente in genere incorporano i sensori di temperatura all'interno dello statore. Nei motori raffreddati ad acqua, a causa delle strutture stabili del canale di flusso, la distribuzione della temperatura degli avvolgimenti dello statore è relativamente uniforme e ben controllata. Tuttavia, nei motori raffreddati a petrolio, la maggiore flessibilità di progettazione dei canali di flusso comporta differenze di temperatura più evidenti tra gli avvolgimenti rispetto ai motori raffreddati ad acqua. Pertanto, quando si selezionano la posizione del sensore, è fondamentale considerare le aree con una maggiore temperatura di avvolgimento aumenta per ridurre al minimo la differenza di temperatura tra la temperatura monitorata e il punto di avvolgimento più alto, riflettendo accuratamente lo stato termico effettivo del motore.

03. Sfide tecnologiche di cuscinetti ad alta velocità

Il sistema di supporto del rotore è un componente principale nello sviluppo di motori ad alta velocità, con la selezione della tecnologia dei cuscinetti particolarmente critica. Attualmente, i cuscinetti a sfera per scanalature profondi sono comunemente usati nei cuscinetti motori.

In ambienti ad alta velocità, i cuscinetti a sfere affrontano serie sfide come il surriscaldamento e il rischio di correre. Questo perché l'aumento della velocità, l'attrito e la generazione di calore all'interno dei cuscinetti aumentano bruscamente, portando a una riduzione delle prestazioni dei cuscinetti o persino al fallimento. Pertanto, la lubrificazione di cuscinetti ad alta velocità è cruciale.

Dopo che le velocità del motore hanno superato i 18.000 giri / min, un altro motivo importante per raccomandare il raffreddamento dell'olio è la lubrificazione dei cuscinetti. Nei motori raffreddati ad acqua, i cuscinetti a sfere auto-lubrificanti vengono generalmente utilizzati per i cuscinetti. Tuttavia, durante il funzionamento ad alta velocità, questi cuscinetti affrontano sfide come perdite di grasso e grandi differenze di temperatura tra anelli interni ed esterni.

Al contrario, i cuscinetti a sfera di tipo aperto utilizzati nei sistemi di raffreddamento dell'olio possono raffreddare efficacemente gli anelli interni ed esterni dei cuscinetti, evitando problemi di perdita di grasso e con un coefficiente di attrito di rotolamento inferiore. Tuttavia, è necessario prestare attenzione alla progettazione di percorsi di olio di lubrificazione per garantire un raffreddamento del cuscinetto adeguato. Nel foro della spalla, la struttura sporgente è incorporata per garantire che la velocità di flusso dell'olio di raffreddamento sia relativamente uniforme prima e dopo la spalla.