글로벌 신에너지 자동차 시장의 활발한 발전과 함께 구동 모터의 속도도 놀라운 성장을 보이고 있습니다. 몇 년 전 18,000rpm에서 오늘날 20,000rpm을 여유롭게 초과하는 수치는 수치적 혁신일 뿐만 아니라 모터 설계 및 제조 기술에 대한 엄격한 테스트를 의미합니다. 이 문서에서는 다음의 여러 측면을 설명합니다. 고속 모터 개발.
고속 모터에서 철 손실은 특히 고속 범위에서 피할 수 없는 중요한 요소가 되었습니다. 모터의 회전수가 증가함에 따라 코어의 자속 변화 빈도도 증가하여 철손이 크게 증가하기 때문에 모터 극 수와 철손 사이에는 밀접한 관계가 있습니다.
예를 들어, 20,000rpm으로 작동하는 모터에서 6극 모터는 작동 주파수 1000Hz에 도달하는 반면, 8극 모터는 이를 1333Hz로 증가시킵니다. 위에서 언급한 철손 계산식에 따르면 운전 주파수의 증가는 철손의 증가로 직접적으로 연결됩니다.
고속모터의 설계 추세에서는 8/48 폴-슬롯 조합의 사용이 점차 감소하고 6/54 폴-슬롯 조합의 사용이 증가하는 것을 볼 수 있습니다.
이러한 변화의 이유는 앞서 언급한 철 손실에 대한 고려 사항에 있습니다. 고속 작동 중 철 손실을 줄이기 위해 설계자는 더 나은 전자기 성능과 더 높은 효율성을 달성하기 위해 6/54 폴 슬롯 조합을 선택하는 경향이 있습니다.
02. 냉각시스템 선정
고속 영구자석 모터의 경우 온도는 성능에 큰 영향을 미칩니다. 영구 자석의 작동점은 온도에 따라 변하기 때문에 온도가 지나치게 높으면 자석이 감자될 위험이 있습니다. 더욱이, 신에너지 차량에 사용되는 전기 모터의 높은 출력 밀도는 냉각 표면적을 제한하므로 냉각 시스템 설계는 안정적인 모터 성능을 보장하는 데 중요합니다.
냉각 방법을 고려할 때 18,000rpm을 초과하는 속도의 모터에는 오일 냉각 시스템을 사용하는 것이 좋습니다. 이는 속도가 16,000rpm을 초과할 때 로터의 가열 문제가 특히 두드러지기 때문입니다. 수냉식 모터에서는 고정자가 주로 냉각되는 반면, 고속에서는 수냉식을 통해 회전자 열을 효과적으로 발산하는 것이 어려워집니다.
온도 모니터링과 관련하여 현재 모터 설계는 일반적으로 고정자 내부에 온도 센서를 내장합니다. 수냉식 모터에서는 안정적인 흐름 채널 구조로 인해 고정자 권선의 온도 분포가 비교적 균일하고 잘 제어됩니다. 그러나 오일 냉각식 모터에서는 흐름 채널의 설계 유연성이 높기 때문에 수냉식 모터에 비해 권선 간의 온도 차이가 더 눈에 띄게 나타납니다. 따라서 센서 위치를 선택할 때 권선 온도 상승이 더 높은 영역을 고려하여 모니터링된 온도와 가장 높은 권선 지점 간의 온도 차이를 최소화하고 모터의 실제 열 상태를 정확하게 반영하는 것이 중요합니다.
03. 고속베어링의 기술적 과제
로터 지지 시스템은 고속 모터 개발의 핵심 구성 요소이며 베어링 기술 선택이 특히 중요합니다. 현재 모터 베어링에는 깊은 홈 볼 베어링이 일반적으로 사용됩니다.
고속 환경에서 볼 베어링은 과열 및 작동 위험과 같은 심각한 문제에 직면합니다. 속도가 빨라질수록 베어링 내부의 마찰과 발열도 급격히 늘어나 베어링 성능이 저하되거나 심지어 고장이 나기 때문이다. 따라서 고속 베어링의 윤활은 매우 중요합니다.
모터 속도가 18,000rpm을 초과한 후 오일 냉각을 권장하는 또 다른 중요한 이유는 베어링 윤활입니다. 수냉식 모터에서는 일반적으로 자체 윤활 볼 베어링이 베어링으로 사용됩니다. 그러나 고속 작동 중에 이러한 베어링은 그리스 누출 및 내부 링과 외부 링 사이의 큰 온도 차이와 같은 문제에 직면합니다.
대조적으로, 오일 냉각 시스템에 사용되는 개방형 볼 베어링은 베어링의 내부 및 외부 링을 효과적으로 냉각하여 그리스 누출 문제를 방지하고 구름 마찰 계수를 낮출 수 있습니다. 그러나 적절한 베어링 냉각을 보장하려면 윤활유 경로 설계에 주의를 기울여야 합니다. 숄더홀에는 돌출구조를 내장하여 숄더 전후의 냉각오일 유속이 비교적 균일하도록 하였습니다.
