Elemente cheie în dezvoltarea motorului de mare viteză

Odată cu dezvoltarea viguroasă a pieței globale de vehicule energetice, viteza motoarelor de conducere a arătat o creștere uimitoare. De la 18.000 rpm în urmă cu câțiva ani până la depășirea confortabilă de 20.000 rpm astăzi, aceasta reprezintă nu numai o descoperire numerică, ci și teste riguroase ale tehnologiilor de proiectare și fabricație a motorului. Acest articol discută mai multe aspecte ale Dezvoltare motorie de mare viteză.

01. Selecția rotor Numărul perechii de pol

În motoarele de mare viteză, pierderea de fier a devenit un factor critic inevitabil, în special în intervalele de mare viteză. Există o relație strânsă între numărul de poli motor și pierderea de fier, deoarece odată cu creșterea vitezei motorului, frecvența modificărilor fluxului magnetic în miez crește, ceea ce duce la o creștere semnificativă a pierderii de fier.

De exemplu, într-un motor care funcționează la 20.000 rpm, un motor cu 6 poli atinge o frecvență de lucru de 1000 Hz, în timp ce un motor cu 8 poli crește acest lucru la 1333 Hz. Conform formulei de calcul pentru pierderea de fier menționată mai sus, creșterea frecvenței de funcționare duce direct la creșterea pierderii de fier.

În tendința de proiectare a motoarelor de mare viteză, putem observa o scădere treptată a utilizării combinațiilor de 8/48 pol-slot și o creștere a utilizării combinațiilor 6/54 pol-slot.

Motivul acestei schimbări constă în considerațiile menționate mai sus de pierderea fierului. Pentru a reduce pierderea de fier în timpul funcționării de mare viteză, proiectanții tind să aleagă combinația 6/54 pol-slot pentru a obține o performanță electromagnetică mai bună și o eficiență mai mare.

02. Selectarea sistemului de răcire

Pentru motoarele cu magnet permanent de mare viteză, temperatura le afectează semnificativ performanța. Deoarece punctul de operare al magneților permanenți derivă cu temperatura, temperaturile excesiv de ridicate pot risca chiar demagnetizarea magneților. Mai mult decât atât, densitatea ridicată a motoarelor electrice în vehicule cu energie noi limitează suprafața de răcire, ceea ce face ca proiectarea sistemului de răcire să fie crucială pentru asigurarea performanței stabile ale motorului.

Când iau în considerare metodele de răcire, sugerez să utilizați un sistem de răcire a uleiului pentru motoarele cu viteze care depășesc 18.000 rpm. Acest lucru se datorează faptului că problemele de încălzire ale rotorului devin deosebit de proeminente atunci când viteza depășesc 16.000 rpm. Într-un motor răcit cu apă, statorul este în primul rând răcit, în timp ce sub viteze mari, disiparea căldurii rotorului eficient prin răcirea apei devine dificilă.

În ceea ce privește monitorizarea temperaturii, proiectele motorii curente încorporează de obicei senzori de temperatură în interiorul statorului. În motoarele răcite cu apă, din cauza structurilor de canal de curgere stabile, distribuția temperaturii înfășurărilor statorului este relativ uniformă și bine controlată. Cu toate acestea, în motoarele răcite cu ulei, flexibilitatea de proiectare mai mare a canalelor de curgere are ca rezultat diferențe de temperatură mai vizibile între înfășurări în comparație cu motoarele răcite cu apă. Prin urmare, atunci când selectați locația senzorului, este crucial să luăm în considerare zonele cu temperaturi de înfășurare mai mari crește pentru a reduce diferența de temperatură între temperatura monitorizată și cel mai mare punct de înfășurare, reflectând cu exactitate starea termică a motorului.

03. Provocări tehnologice ale rulmenților de mare viteză

Sistemul de sprijin al rotorului este o componentă de bază în dezvoltarea motoarelor de mare viteză, selecția tehnologiei purtătoare fiind deosebit de critică. În prezent, rulmenții cu bile adânci se utilizează în mod obișnuit în rulmenții motorii.

În medii de mare viteză, rulmenții cu bile se confruntă cu provocări serioase, cum ar fi supraîncălzirea și riscul de a alerga. Acest lucru se datorează faptului că pe măsură ce viteza crește, frecarea și generarea de căldură în interiorul rulmenților cresc, de asemenea, ceea ce duce la scăderea performanței rulmentului sau chiar a eșecului. Prin urmare, lubrifierea rulmenților de mare viteză este crucială.

După ce viteza motorului depășesc 18.000 rpm, un alt motiv important pentru recomandarea răcirii de ulei este lubrifierea. În motoarele răcite cu apă, rulmenții cu bile auto-lubrifiante sunt utilizate de obicei pentru rulmenți. Cu toate acestea, în timpul funcționării de mare viteză, aceste rulmenți se confruntă cu provocări, cum ar fi scurgerile de grăsime și diferențele mari de temperatură între inelele interioare și exterioare.

În schimb, rulmenții cu bile de tip deschis utilizate în sistemele de răcire a uleiului pot răci eficient inelele interioare și exterioare ale rulmenților, evitând problemele de scurgere a grăsimii și având un coeficient de frecare mai mic. Cu toate acestea, trebuie acordată atenție proiectării căilor de ulei de ungere pentru a asigura răcirea adecvată a rulmentului. În gaura umărului, structura proeminentă este încorporată pentru a asigura viteza de curgere a uleiului de răcire este relativ uniformă înainte și după umăr.