Yüksek Hızlı Motor Gelişiminde Temel Unsurlar

Küresel yeni enerjili araç pazarının güçlü gelişimiyle birlikte, tahrik motorlarının hızı şaşırtıcı bir büyüme gösterdi. Birkaç yıl önce 18.000 dev/dk'dan bugün rahatça 20.000 dev/dk'nın üzerine çıkana kadar bu, yalnızca sayısal bir atılımı değil, aynı zamanda motor tasarımı ve üretim teknolojilerinde zorlu testleri de temsil ediyor. Bu makalede çeşitli yönleri ele alınmaktadır yüksek hızlı motor gelişimi.

 

01. Seçimi Rotor Kutup Çifti Numarası

Yüksek hızlı motorlarda demir kaybı, özellikle yüksek hız aralıklarında kaçınılmaz bir kritik faktör haline geldi. Motor kutup sayısı ile demir kaybı arasında yakın bir ilişki vardır çünkü motor hızı arttıkça çekirdekteki manyetik akı değişimlerinin frekansı da artar ve bu da demir kaybında önemli bir artışa neden olur.

Örneğin 20.000 rpm'de çalışan bir motorda 6 kutuplu bir motor 1000 Hz çalışma frekansına ulaşırken, 8 kutuplu bir motor bunu 1333 Hz'e çıkarmaktadır. Yukarıda belirtilen demir kaybı hesaplama formülüne göre, çalışma frekansının artması doğrudan demir kaybının artmasına neden olmaktadır.

Yüksek hızlı motorların tasarım trendinde, 8/48 kutup yuvalı kombinasyonların kullanımında kademeli bir azalma, 6/54 kutup yuvalı kombinasyonların kullanımında ise artış görebiliyoruz.

Bu değişimin nedeni yukarıda belirtilen demir kaybı hususlarında yatmaktadır. Yüksek hızlı çalışma sırasında demir kaybını azaltmak için tasarımcılar, daha iyi elektromanyetik performans ve daha yüksek verimlilik elde etmek amacıyla 6/54 kutup yuvası kombinasyonunu seçme eğilimindedir.

02. Soğutma Sistemi Seçimi

Yüksek hızlı sabit mıknatıslı motorlar için sıcaklık, performanslarını önemli ölçüde etkiler. Kalıcı mıknatısların çalışma noktası sıcaklıkla birlikte değiştiğinden, aşırı yüksek sıcaklıklar mıknatısların manyetikliğinin kaybolması riskini bile doğurabilir. Üstelik yeni enerji araçlarındaki elektrik motorlarının yüksek güç yoğunluğu, soğutma yüzey alanını sınırlayarak, soğutma sistemi tasarımını istikrarlı motor performansının sağlanması açısından hayati hale getiriyor.

Soğutma yöntemlerini değerlendirirken hızı 18.000 rpm'yi aşan motorlar için yağ soğutma sistemi kullanılmasını öneririm. Bunun nedeni rotorun ısınma sorunlarının, hızlar 16.000 rpm'yi aştığında özellikle belirgin hale gelmesidir. Su soğutmalı bir motorda, öncelikle stator soğutulurken, yüksek hızlarda rotor ısısını su soğutma yoluyla etkili bir şekilde dağıtmak zorlaşır.

Sıcaklık izlemeyle ilgili olarak, mevcut motor tasarımları genellikle sıcaklık sensörlerini statorun içine yerleştirir. Su soğutmalı motorlarda kararlı akış kanalı yapıları nedeniyle stator sargılarının sıcaklık dağılımı nispeten düzgün ve iyi kontrol edilir. Bununla birlikte, yağ soğutmalı motorlarda, akış kanallarının daha fazla tasarım esnekliği, su soğutmalı motorlara kıyasla sargılar arasında daha belirgin sıcaklık farklarına neden olur. Bu nedenle, sensör konumunu seçerken, izlenen sıcaklık ile en yüksek sargı noktası arasındaki sıcaklık farkını en aza indirgemek ve motorun gerçek termal durumunu doğru bir şekilde yansıtmak için sargı sıcaklığının daha yüksek olduğu alanları dikkate almak çok önemlidir.

03. Yüksek Hızlı Rulmanların Teknolojik Zorlukları

Rotor destek sistemi, yüksek hızlı motorların geliştirilmesinde temel bir bileşendir; rulman teknolojisi seçimi özellikle kritik öneme sahiptir. Günümüzde motor rulmanlarında yaygın olarak sabit bilyalı rulmanlar kullanılmaktadır.

Yüksek hızlı ortamlarda bilyalı rulmanlar aşırı ısınma ve çalışma riski gibi ciddi sorunlarla karşı karşıya kalır. Bunun nedeni, hız arttıkça rulmanların içindeki sürtünme ve ısı üretiminin de keskin bir şekilde artması ve bunun da rulman performansının düşmesine ve hatta arızalanmasına yol açmasıdır. Bu nedenle yüksek hızlı rulmanların yağlanması çok önemlidir.

Motor hızları 18.000 devir/dakikayı aştıktan sonra yağ soğutmanın tavsiye edilmesinin bir diğer önemli nedeni de rulman yağlamasıdır. Su soğutmalı motorlarda, rulmanlar için genellikle kendinden yağlamalı bilyalı rulmanlar kullanılır. Ancak yüksek hızlı çalışma sırasında bu rulmanlar, gres sızıntısı ve iç ve dış bilezikler arasındaki büyük sıcaklık farkları gibi zorluklarla karşı karşıya kalır.

Buna karşılık, yağ soğutma sistemlerinde kullanılan açık tip bilyalı rulmanlar, rulmanların iç ve dış halkalarını etkili bir şekilde soğutarak gres sızıntısı sorunlarını önleyebilir ve daha düşük bir yuvarlanma sürtünme katsayısına sahip olabilir. Ancak yeterli rulman soğutmasını sağlamak için yağlama yağı yollarının tasarımına dikkat edilmelidir. Omuz deliğinde, çıkıntılı yapı, soğutma yağı akış hızının omuzdan önce ve sonra nispeten eşit olmasını sağlamak için gömülüdür.