Kľúčové prvky vo vysokorýchlostnom rozvoji motora

S energickým rozvojom globálneho trhu s novými energetickými vozidlami ukázala rýchlosť motorov vodiča ohromujúci rast. Od 18 000 ot./min. Pred niekoľkými rokmi až po pohodlne presahovanie 20 000 ot./min. Tento článok pojednáva o niekoľkých aspektoch vysokorýchlostný vývoj motora.

01. Výber z rotora Číslo páru

V vysokorýchlostných motoroch sa strata železa stala nevyhnutným kritickým faktorom, najmä v vysokorýchlostných rozsahoch. Existuje úzky vzťah medzi počtom motorových pólov a stratou železa, pretože so zvyšujúcou sa rýchlosťou motora sa zvyšuje aj frekvencia zmien magnetického toku v jadre, čo vedie k výraznému zvýšeniu straty železa.

Napríklad v motore pracujúcom pri 20 000 ot./min. 6-pólový motor dosahuje pracovnú frekvenciu 1 000 Hz, zatiaľ čo 8-pólový motor to zvyšuje na 1333 Hz. Podľa vyššie uvedeného vzorca výpočtu pre stratu železa, zvýšenie prevádzkovej frekvencie priamo vedie k zvýšenej strate železa.

V dizajnovom trendu vysokorýchlostných motorov vidíme postupné poklesy používania kombinácií slotových slotov 8/48 a zvýšenie použitia kombinácií stĺpov 6/54.

Dôvod tohto posunu spočíva v vyššie uvedených úvahách o strate železa. Aby sa znížila strata železa počas vysokorýchlostnej prevádzky, dizajnéri majú tendenciu zvoliť kombináciu 6/54 pólových slotov, aby sa dosiahol lepší elektromagnetický výkon a vyššiu účinnosť.

02. Výber chladiaceho systému

V prípade vysokorýchlostných motorov s permanentným magnetom teplota významne ovplyvňuje ich výkon. Pretože prevádzkový bod trvalých magnetov sa posúva s teplotou, príliš vysoké teploty môžu dokonca riskovať demagnetizáciu magnetov. Okrem toho vysoká hustota energie elektrických motorov v nových energetických vozidlách obmedzuje plochu chladiaceho povrchu, vďaka čomu je návrh chladiaceho systému rozhodujúci pre zabezpečenie stabilného výkonu motora.

Pri zvažovaní metód chladenia odporúčam používať systém chladenia oleja pre motory s rýchlosťami presahujúcimi 18 000 ot./min. Dôvodom je skutočnosť, že problémy s vykurovaním rotora sa stanú mimoriadne výraznými, keď rýchlosti presahujú 16 000 ot./min. Vo vode chladenom motore je stator primárne ochladený, zatiaľ čo pod vysokou rýchlosťou, čím sa rotorové teplo účinne rozptyľuje cez chladenie vody, sa stáva náročným.

Pokiaľ ide o monitorovanie teploty, vzory súčasného motora zvyčajne vkladajú teplotné senzory do statora. Vo vode chladených motoroch, v dôsledku stabilných štruktúr prietokového kanála, je rozloženie teploty vinutí statora relatívne rovnomerné a dobre kontrolované. Avšak v motoroch chladených olejom vedie väčšia flexibilita konštrukcie prietokových kanálov k viditeľnejším teplotným rozdielom medzi vinutiami v porovnaní s vodárenskými motormi. Preto je pri výbere umiestnenia senzora rozhodujúce zvážiť oblasti s vyššími teplotami vinutia, aby sa minimalizoval teplotný rozdiel medzi monitorovanou teplotou a najvyšším bodom vinutia, čo presne odráža skutočný tepelný stav motora.

03. Technologické výzvy vysokorýchlostných ložísk

Systém podpory rotora je hlavnou súčasťou vývoja vysokorýchlostných motorov, pričom výber technológie ložiska je obzvlášť kritický. V súčasnosti sa v motorových ložiskách bežne používajú guľôčkové ložiská Deep Groove.

V vysokorýchlostných prostrediach čelia guľôčkovým ložiskám vážnym výzvam, ako je prehriatie a riziko behu. Dôvodom je, že s rastúcou rýchlosťou, trenie a tvorba tepla vo vnútri ložísk sa tiež výrazne zvyšuje, čo vedie k zníženiu výkonnosti ložiska alebo dokonca zlyhania. Preto je rozhodujúce mazanie vysokorýchlostných ložísk.

Po rýchlosti motora prekročí 18 000 ot./min., Ďalším dôležitým dôvodom odporúčania ochladzovania oleja je mazanie. Vo vode chladených motoroch sa samočistiace guľôčkové ložiská zvyčajne používajú na ložiská. Počas vysokorýchlostnej prevádzky však tieto ložiská čelia výzvam, ako je únik tukov a veľké teplotné rozdiely medzi vnútornými a vonkajšími krúžkami.

Naopak, guľôčkové ložiská s otvoreným typom používané v systémoch chladenia oleja môžu účinne ochladiť vnútorné a vonkajšie krúžky ložísk, vyhnúť sa problémom s únikom tukov a mať nižší koeficient trenia valcovania. Pozornosť sa však musí venovať návrhu ciest mazacieho oleja, aby sa zabezpečilo primerané chladenie ložiska. V ramennom diere je vyčnievajúca štruktúra zabudovaná, aby sa zabezpečilo, že rýchlosť prietoku chladiaceho oleja je pred a po ramene pomerne rovnomerná.