Viktiga element i höghastighetsmotorutveckling

Med den kraftfulla utvecklingen av den globala marknaden för nya energifordon har hastigheten på drivmotorer visat en förvånande tillväxt. Från 18 000 varv / minut för flera år sedan till bekvämt överstigande 20 000 varv / minut idag representerar detta inte bara ett numeriskt genombrott utan också rigorösa tester av motordesign och tillverkningsteknologier. Den här artikeln diskuterar flera aspekter av höghastighetsmotorutveckling.

01. Val av Rotorpolparnummer ​

I motorer med hög hastighet har järnförlust blivit en oundviklig kritisk faktor, särskilt i höghastighetsområden. Det finns en nära relation mellan antalet motorstänger och järnförlust eftersom motorvarvtalet ökar ökar också frekvensen av magnetflödesförändringar i kärnan, vilket leder till en betydande ökning av järnförlusten.

Till exempel, i en motor som arbetar vid 20 000 varv / minut, når en 6-polig motor en arbetsfrekvens på 1000 Hz, medan en 8-polig motor ökar detta till 1333 Hz. Enligt beräkningsformeln för järnförlust som nämns ovan leder ökningen av driftsfrekvensen direkt till ökad järnförlust.

I designtrenden med höghastighetsmotorer kan vi se en gradvis minskning av användningen av 8/48 pol-slotkombinationer och en ökning av användningen av 6/54 pol-slotkombinationer.

Anledningen till denna förskjutning ligger i ovannämnda överväganden av järnförlust. För att minska järnförlust under höghastighetsdrift tenderar designers att välja 6/54 pol-slotkombination för att uppnå bättre elektromagnetiska prestanda och högre effektivitet.

02. Val av kylsystem

För höghastighets permanentmagnetmotorer påverkar temperaturen avsevärt deras prestanda. Eftersom driftspunkten för permanentmagneter driver med temperatur kan alltför höga temperaturer till och med riskera avmagnetisering av magneterna. Dessutom begränsar den höga effektdensiteten för elektriska motorer i nya energifordon kylytan, vilket gör kylsystemets design avgörande för att säkerställa stabil motorisk prestanda.

När jag överväger kylmetoder föreslår jag att du använder ett oljekylsystem för motorer med hastigheter som överstiger 18 000 varv / minut. Detta beror på att värmeproblemen av rotorn blir särskilt framträdande när hastigheterna överstiger 16 000 rpm. I en vattenkyld motor kyls statorn främst, medan under höga hastigheter blir spridning av rotorvärmen effektivt genom vattenkylning utmanande.

Beträffande temperaturövervakning bädda in nuvarande motorkonstruktioner vanligtvis temperatursensorer inuti statorn. I vattenkylda motorer, på grund av stabila flödeskanalstrukturer, är temperaturfördelningen för statorlindningar relativt enhetlig och välkontrollerad. I oljekylda motorer resulterar emellertid den större designflexibiliteten hos flödeskanaler i mer märkbara temperaturskillnader mellan lindningar jämfört med vattenkylda motorer. Därför, när du väljer sensorplatsen, är det avgörande att överväga områden med högre lindningstemperatur för att minimera temperaturskillnaden mellan övervakad temperatur och den högsta lindningspunkten, vilket exakt återspeglar motorns faktiska termiska tillstånd.

03. Teknologiska utmaningar med höghastighetslager

Rotorstödsystemet är en kärnkomponent i utvecklingen av höghastighetsmotorer, där urval av teknik är särskilt kritiskt. För närvarande används djupa spårkulslager ofta i motorlager.

I höghastighetsmiljöer möter kulager allvarliga utmaningar som överhettning och risken för att köra. Detta beror på att när hastigheten ökar ökar friktionen och värmeproduktionen inuti lagren kraftigt, vilket leder till minskad lagerprestanda eller till och med fel. Därför är smörjning av höghastighetslager avgörande.

Efter att motorhastigheterna överstiger 18 000 varv / minut är ett annat viktigt skäl för att rekommendera oljekylning med smörjning. I vattenkylda motorer används vanligtvis självsmörjande kullager för lager. Under höghastighetsoperationen möter dessa lager emellertid utmaningar som fettläckage och stora temperaturskillnader mellan inre och yttre ringar.

Däremot kan kullager med öppen typ som används i oljekylsystem effektivt kyla de inre och yttre ringarna på lagren, undvika fettläckageproblem och ha en lägre rullande friktionskoefficient. Men uppmärksamhet måste ägnas åt utformningen av smörjoljevägar för att säkerställa adekvat lagerkylning. I axelhålet är den utskjutande strukturen inbäddad för att säkerställa att kylningsoljeflödeshastigheten är relativt enhetlig före och efter axeln.