Ključni elementi pri motoričnem razvoju visokega hitrosti

Z močnim razvojem svetovnega trga novih energetskih vozil je hitrost vožnje motorjev pokazala presenetljivo rast. Od 18.000 vrtljajev pred nekaj leti do udobnega presega 20.000 vrtljajev danes, to ne predstavlja le numeričnega preboja, ampak tudi strogih testov motoričnih zasnov in proizvodnih tehnologij. Ta članek obravnava več vidikov Razvoj motoriranja za visoke hitrosti.

01. Izbor Številka para pala rotorja

V motorjih z visokimi hitrostmi je izguba železa postala neizogiben kritični dejavnik, zlasti v visokih hitrostih. Med številom motoričnih drogovih in izgubo železa je tesno povezano, saj se s hitrostjo motorja povečuje tudi frekvenca sprememb magnetnega toka v jedru, kar vodi do znatnega povečanja izgube železa.

Na primer, v motorju, ki deluje pri 20.000 vrt./min, 6-polni motor doseže delovno frekvenco 1000 Hz, 8-polni motor pa to poveča na 1333 Hz. Glede na zgoraj omenjeno formulo za izračun izgube železa, povečanje delovne frekvence neposredno vodi do povečane izgube železa.

V oblikovalskem trendu motorjev z visokimi hitrostmi lahko opazimo postopno zmanjšanje uporabe 8/48 kombinacij polja in povečanje uporabe 6/54 kombinacij na reki.

Razlog za ta premik je v zgoraj omenjenih pomislekih o izgubi železa. Da bi zmanjšali izgubo železa med delovanjem visoke hitrosti, oblikovalci ponavadi izberejo kombinacijo 6/54 polja, da dosežejo boljše elektromagnetne zmogljivosti in večjo učinkovitost.

02. Izbor hladilnega sistema

Pri visokih hitrostnih motorjih z magnetnimi motorji temperatura znatno vpliva na njihovo delovanje. Ker delovna točka trajnih magnetov pluje s temperaturo, lahko pretirano visoke temperature celo tvegajo razmagnetizacijo magnetov. Poleg tega visoka gostota moči električnih motorjev v novih energetskih vozilih omejuje hladilno površino, zaradi česar je zasnova hladilnega sistema ključnega pomena za zagotavljanje stabilnih zmogljivosti motorja.

Ko razmišljate o načinih hlajenja, predlagam, da uporabite sistem hlajenja olja za motorje s hitrostmi, ki presegajo 18.000 vrt./min. To je zato, ker ogrevalne številke rotorja postanejo še posebej vidne, ko hitrosti presegajo 16.000 vrtljajev v minuti. V vodno hlajenem motorju se stator v glavnem ohladi, medtem ko pod visokimi hitrostmi učinkovito razpršitev rotorja učinkovito s hlajenjem z vodo postane zahtevna.

Kar zadeva spremljanje temperature, trenutni motorični modeli običajno vgradijo temperaturne senzorje v stator. V vodno hlajenih motorjih je zaradi stabilnih struktur pretočnih kanalov temperaturna porazdelitev statorskih navitij relativno enakomerna in dobro nadzorovana. Vendar pa v oljnih hlajenih motorjih večja zasnovana fleksibilnost pretočnih kanalov povzroči bolj opazne temperaturne razlike med navijanjem v primerjavi z vodnimi hlajenimi motorji. Zato je pri izbiri lokacije senzorja ključnega pomena razmisliti o območjih z višjimi temperaturami navitja, da se zmanjša temperaturna razlika med spremljano temperaturo in najvišjo točko navijanja, kar natančno odraža dejansko toplotno stanje motorja.

03. Tehnološki izzivi visokih hitrosti ležajev

Podporni sistem rotorja je temeljna sestavina pri razvoju motorjev za visoke hitrosti, pri čemer je izbira tehnologije ležaja še posebej kritična. Trenutno se v motoričnih ležajih običajno uporabljajo ležaji globokih žlebov.

V okolju visoke hitrosti se kroglični ležaji soočajo z resnimi izzivi, kot sta pregrevanje in tveganje za tek. To je zato, ker se s povečanjem hitrosti, trenja in toplote znotraj ležajev močno povečajo, kar vodi do zmanjšanja delovanja ležaja ali celo okvare. Zato je mazanje visokih hitrosti ključnega pomena.

Ko hitrosti motorja presežejo 18.000 vrtljajev v minuti, je še en pomemben razlog za priporočilo oljnega hlajenja. V vodno hlajenem motorju se za ležaje običajno uporabljajo samopodobni kroglični ležaji. Vendar se med delovanjem visoke hitrosti ti ležaji soočajo z izzivi, kot so uhajanje maščob in velike temperaturne razlike med notranjimi in zunanjimi obroči.

V nasprotju s tem lahko kroglični ležaji na odprtem tipu, ki se uporabljajo v oljnih hladilnih sistemih, učinkovito ohladijo notranje in zunanje obroče ležajev, pri čemer se izognejo težavam z puščanjem maščob in imajo nižji koeficient trenja. Vendar je treba pozornost nameniti zasnovi mazalnih oljnih poti, da se zagotovi ustrezno hlajenje ležaja. V ramenski luknji je vgrajena štrleča struktura, da se zagotovi, da je hitrost pretoka hladilnega olja razmeroma enakomerna pred in po rami.