Elementet kryesore në zhvillimin e motorëve me shpejtësi të lartë

Me zhvillimin e vrullshëm të tregut global të automjeteve me energji të re, shpejtësia e motorëve të drejtimit ka treguar rritje mahnitëse. Nga 18,000 rpm disa vite më parë deri në tejkalimin e qetë të 20,000 rpm sot, kjo përfaqëson jo vetëm një përparim numerik, por edhe teste rigoroze të teknologjive të projektimit dhe prodhimit të motorëve. Ky artikull diskuton disa aspekte të zhvillimi i motorit me shpejtësi të lartë.

 

01. Përzgjedhja e rotorit Numri i çiftit të poleve të

Në motorët me shpejtësi të lartë, humbja e hekurit është bërë një faktor kritik i pashmangshëm, veçanërisht në intervalet me shpejtësi të lartë. Ekziston një lidhje e ngushtë midis numrit të poleve motorike dhe humbjes së hekurit, sepse me rritjen e shpejtësisë së motorit, rritet edhe frekuenca e ndryshimeve të fluksit magnetik në bërthamë, duke çuar në një rritje të konsiderueshme të humbjes së hekurit.

Për shembull, në një motor që funksionon me 20,000 rpm, një motor 6-polësh arrin një frekuencë pune prej 1000 Hz, ndërsa një motor me 8 pole e rrit këtë në 1333 Hz. Sipas formulës së llogaritjes për humbjen e hekurit të përmendur më sipër, rritja e frekuencës së funksionimit çon drejtpërdrejt në rritjen e humbjes së hekurit.

Në trendin e projektimit të motorëve me shpejtësi të lartë, mund të shohim një rënie graduale të përdorimit të kombinimeve të slotave 8/48 dhe një rritje të përdorimit të kombinimeve të slotave 6/54.

Arsyeja për këtë ndryshim qëndron në konsideratat e lartpërmendura të humbjes së hekurit. Për të reduktuar humbjen e hekurit gjatë funksionimit me shpejtësi të lartë, projektuesit priren të zgjedhin kombinimin 6/54 të folesë së shtyllës për të arritur performancë më të mirë elektromagnetike dhe efikasitet më të lartë.

02. Zgjedhja e Sistemit të Ftohjes

Për motorët me magnet të përhershëm me shpejtësi të lartë, temperatura ndikon ndjeshëm në performancën e tyre. Meqenëse pika e funksionimit të magnetëve të përhershëm ndryshon me temperaturën, temperaturat tepër të larta mund të rrezikojnë edhe demagnetizimin e magneteve. Për më tepër, densiteti i lartë i fuqisë së motorëve elektrikë në automjetet me energji të re kufizon sipërfaqen e ftohjes, duke e bërë dizajnin e sistemit të ftohjes vendimtar për të siguruar performancë të qëndrueshme të motorit.

Kur shqyrtojmë metodat e ftohjes, unë sugjeroj përdorimin e një sistemi ftohjeje vaji për motorët me shpejtësi që tejkalojnë 18,000 rpm. Kjo është për shkak se problemet e ngrohjes së rotorit bëhen veçanërisht të dukshme kur shpejtësitë tejkalojnë 16,000 rpm. Në një motor të ftohur me ujë, statori ftohet kryesisht, ndërsa në shpejtësi të lartë, shpërndarja e nxehtësisë së rotorit në mënyrë efektive përmes ftohjes së ujit bëhet sfiduese.

Sa i përket monitorimit të temperaturës, modelet aktuale të motorit zakonisht vendosin sensorë të temperaturës brenda statorit. Në motorët me ftohje me ujë, për shkak të strukturave të qëndrueshme të kanaleve të rrjedhës, shpërndarja e temperaturës së mbështjelljes së statorit është relativisht e njëtrajtshme dhe e kontrolluar mirë. Megjithatë, në motorët me ftohje me vaj, fleksibiliteti më i madh i projektimit të kanaleve të rrjedhës rezulton në ndryshime më të dukshme të temperaturës midis mbështjelljeve në krahasim me motorët me ftohje me ujë. Prandaj, kur zgjidhni vendndodhjen e sensorit, është thelbësore të merren parasysh zonat me rritje më të lartë të temperaturës së mbështjelljes për të minimizuar ndryshimin e temperaturës midis temperaturës së monitoruar dhe pikës më të lartë të mbështjelljes, duke pasqyruar me saktësi gjendjen aktuale termike të motorit.

03. Sfidat teknologjike të kushinetave me shpejtësi të lartë

Sistemi mbështetës i rotorit është një komponent thelbësor në zhvillimin e motorëve me shpejtësi të lartë, ku përzgjedhja e teknologjisë së kushinetave është veçanërisht kritike. Aktualisht, kushinetat e topit me brazdë të thellë përdoren zakonisht në kushinetat motorike.

Në mjedise me shpejtësi të lartë, kushinetat e topit përballen me sfida serioze si mbinxehja dhe rreziku i vrapimit. Kjo është për shkak se me rritjen e shpejtësisë, fërkimi dhe gjenerimi i nxehtësisë brenda kushinetave gjithashtu rriten ndjeshëm, duke çuar në ulje të performancës së kushinetës apo edhe në dështim. Prandaj, lubrifikimi i kushinetave me shpejtësi të lartë është thelbësor.

Pasi shpejtësia e motorit tejkalon 18,000 rpm, një arsye tjetër e rëndësishme për rekomandimin e ftohjes së vajit është lubrifikimi i kushinetave. Në motorët me ftohje me ujë, për kushinetat zakonisht përdoren kushineta vetëlubrifikuese. Megjithatë, gjatë funksionimit me shpejtësi të lartë, këto kushineta përballen me sfida të tilla si rrjedhja e yndyrës dhe ndryshimet e mëdha të temperaturës midis unazave të brendshme dhe të jashtme.

Në të kundërt, kushinetat e topit të tipit të hapur të përdorur në sistemet e ftohjes së vajit mund të ftohin në mënyrë efektive unazat e brendshme dhe të jashtme të kushinetave, duke shmangur problemet e rrjedhjes së yndyrës dhe duke pasur një koeficient më të ulët të fërkimit të rrotullimit. Megjithatë, duhet t'i kushtohet vëmendje projektimit të shtigjeve të vajit të lubrifikimit për të siguruar ftohje adekuate të kushinetave. Në vrimën e shpatullave, struktura e dalë është e ngulitur për të siguruar që shpejtësia e rrjedhës së vajit të ftohjes të jetë relativisht e njëtrajtshme para dhe pas shpatullës.