Elementos-chave no desenvolvimento motor de alta velocidade

Com o vigoroso desenvolvimento do mercado global de veículos novos e de energia, a velocidade de dirigir motores mostrou um crescimento surpreendente. De 18.000 rpm há vários anos a exceder confortavelmente 20.000 rpm hoje, isso representa não apenas um avanço numérico, mas também testes rigorosos das tecnologias de design e fabricação de motores. Este artigo discute vários aspectos de Desenvolvimento motor de alta velocidade.

01. Seleção de rotor Número do par do pólo do

Em motores de alta velocidade, a perda de ferro se tornou um fator crítico inevitável, especialmente em faixas de alta velocidade. Há uma estreita relação entre o número de pólos motores e a perda de ferro, porque à medida que a velocidade do motor aumenta, a frequência de alterações de fluxo magnético no núcleo também aumenta, levando a um aumento significativo na perda de ferro.

Por exemplo, em um motor operando a 20.000 rpm, um motor de 6 polos atinge uma frequência de trabalho de 1000 Hz, enquanto um motor de 8 polos aumenta isso para 1333 Hz. De acordo com a fórmula de cálculo para perda de ferro mencionada acima, o aumento da frequência operacional leva diretamente ao aumento da perda de ferro.

Na tendência de projeto de motores de alta velocidade, podemos ver uma diminuição gradual no uso de combinações de 8/48-slot e um aumento no uso de combinações de 6/54 pólo-slot.

A razão para essa mudança está nas considerações acima mencionadas da perda de ferro. Para reduzir a perda de ferro durante a operação de alta velocidade, os designers tendem a escolher a combinação de slot-polo de 6/54 para obter melhor desempenho eletromagnético e maior eficiência.

02. Seleção do sistema de refrigeração

Para motores de ímã permanente de alta velocidade, a temperatura afeta significativamente seu desempenho. Como o ponto de operação dos ímãs permanentes desce com temperatura, temperaturas excessivamente altas podem até arriscar a desmagnetização dos ímãs. Além disso, a alta densidade de potência dos motores elétricos em veículos de energia nova limita a área da superfície de resfriamento, tornando crucial o design do sistema de refrigeração para garantir o desempenho do motor estável.

Ao considerar os métodos de resfriamento, sugiro o uso de um sistema de resfriamento de óleo para motores com velocidades superiores a 18.000 rpm. Isso ocorre porque os problemas de aquecimento do rotor se tornam particularmente proeminentes quando as velocidades excedem 16.000 rpm. Em um motor refrigerado a água, o estator é resfriado principalmente, enquanto em alta velocidade, dissipando o calor do rotor efetivamente através do resfriamento da água se torna desafiador.

Em relação ao monitoramento da temperatura, os projetos de motor de corrente normalmente incorporam sensores de temperatura dentro do estator. Em motores resfriados a água, devido a estruturas estáveis ​​do canal de fluxo, a distribuição de temperatura dos enrolamentos do estator é relativamente uniforme e bem controlada. No entanto, em motores refrigerados por óleo, a maior flexibilidade do projeto dos canais de fluxo resulta em diferenças de temperatura mais perceptíveis entre os enrolamentos em comparação com os motores resfriados a água. Portanto, ao selecionar a localização do sensor, é crucial considerar áreas com maior temperatura de enrolamento aumenta para minimizar a diferença de temperatura entre a temperatura monitorada e o ponto de enrolamento mais alto, refletindo com precisão o estado térmico real do motor.

03. Desafios tecnológicos de rolamentos de alta velocidade

O sistema de suporte ao rotor é um componente principal no desenvolvimento de motores de alta velocidade, sendo particularmente crítica a seleção de tecnologia de rolamentos. Atualmente, os rolamentos de esfera de ranhura profunda são comumente usados ​​em rolamentos de motor.

Em ambientes de alta velocidade, os rolamentos de esferas enfrentam sérios desafios, como superaquecimento e o risco de correr. Isso ocorre porque, à medida que a velocidade aumenta, o atrito e a geração de calor dentro dos rolamentos também aumentam acentuadamente, levando à diminuição do desempenho do rolamento ou até à falha. Portanto, a lubrificação de rolamentos de alta velocidade é crucial.

Após a velocidade do motor exceder 18.000 rpm, outro motivo importante para recomendar o resfriamento de óleo é a lubrificação. Em motores resfriados a água, os rolamentos de esferas auto-lubrificantes são normalmente usados ​​para rolamentos. No entanto, durante a operação em alta velocidade, esses rolamentos enfrentam desafios como vazamento de graxa e grandes diferenças de temperatura entre os anéis interno e externo.

Por outro lado, os rolamentos de esferas do tipo aberto usados ​​em sistemas de resfriamento de óleo podem resfriar efetivamente os anéis interno e externo dos rolamentos, evitando problemas de vazamento de graxa e com um coeficiente de atrito de rolamento mais baixo. No entanto, deve -se prestar atenção ao projeto de caminhos de óleo de lubrificação para garantir o resfriamento adequado do rolamento. No orifício do ombro, a estrutura saliente é incorporada para garantir que a velocidade de fluxo de óleo de resfriamento seja relativamente uniforme antes e depois do ombro.