Yuqori tezlikdagi motorlar uchun oltita asosiy texnologiya

Yuqori tezlikdagi motorlar uchun oltita asosiy texnologiya

"Kichikroq o'lcham va yuqori quvvatga intilish natijasida dvigatelning tezligi dastlabki kunlarda ikki yoki uch ming inqilobdan o'n minglab, yuz minglab inqilobgacha ko'tarildi. yuqori tezlik quvvat zichligi va xom ashyodan foydalanishni yaxshiladi." Shu sababli, yuqori tezlik kuchli tendentsiya bo'lib, yangi energiya drayverini misol qilib oladi, Toyota Priusning birinchi avlodining maksimal tezligi atigi 6000 r / min, to'rtinchi avlod mahsulotining tezligi esa 17000 r / min ga etadi. Ushbu nashrda biz tezlik motorlarini qo'llash va ularning orqasida turgan asosiy texnologiyalarni ko'rib chiqish uchun yuqoriroq istiqbolga egamiz. "

Yuqori tezlik va o'ta yuqori tezlik keng qo'llash istiqbollariga ega, lekin ayni paytda dvigatelga juda katta qiyinchiliklarni keltirib chiqaradi, biz bu muammolarni bir xil toifaga birlashtiramiz va oltita toifa borligini aniqlaymiz: issiqlik tarqalishi, tanlash, rotor tuzilishi, tebranish shovqini , samarali dizayn, podshipniklar.

 

01. Issiqlikning tarqalishi muammosi

 

Dvigatelning yo'qolishi tezlikning geometrik soni bilan ortadi va yuqori yo'qotish natijasida hosil bo'lgan issiqlik dvigatelning harorat ko'tarilishini juda tez oshiradi, yuqori tezlikda ishlashni ta'minlash uchun yaxshi issiqlik tarqalishi bilan sovutish usulini loyihalash kerak. Ko'rishimiz mumkinki, yuqori tezlikda dvigatelni sovutishning umumiy usullari:

 

Quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, "ichki majburiy havo sovutish", o'rash va yadrodagi issiqlikni olish uchun kuchli sovuq havo to'g'ridan-to'g'ri dvigatelga zarba berishi mumkin, bu odatda havo kompressorlarida, shamollatgichlarda, samolyot motorlarida va kuchli bo'lgan boshqa holatlarda paydo bo'ladi. shamoldan foydalanish mumkin.

2 "ichki yog 'sovutish" Dvigatel yopiq va himoyalangan bo'lishi kerak bo'lgan dastur muhitida yoki kuchli shamolda, eng ko'p ishlatiladigan ichki yog'ni sovutish usuli, masalan, yuqori haroratda ishlatiladigan stator yividagi yog'ni sovutish kombinatsiyasi. AVL tomonidan ishlab chiqilgan tezkor vosita. Ba'zi motorlar, shuningdek, o'rash moyini quyish sovutish va stator moyini sovutish, shuningdek, rotor moyini sovutish va boshqalar kombinatsiyasini qo'llaydi.

Yuqori quvvat zichligiga erishish uchun issiqlik ishlab chiqarish va sovutish yuqori tezlikda ishlaydigan motorlar duch kelishi kerak bo'lgan muhim muammolardir.

 

02. Dvigatel tanlash muammosi

 

Doimiy magnitli vosita yoki induksion vosita? Boshqa turdagi motorlar bo'ladimi, masalan, o'zgaruvchan istaksizlik, yuqori tezlikda ishlaydigan vosita turini tanlash har doim standart javobsiz savol bo'lib kelgan. Umuman olganda, quvvat zichligi va samaradorligi nuqtai nazaridan, doimiy magnitli motorlarni tanlash foydali bo'ladi, induksion motorlar va o'chirilgan istalmagan motorlar ishonchlilikdan tanlanadi. Biroq, katta tebranish shovqini tufayli, o'chirilgan istaksizlikni qo'llash kamroq bo'ladi.

 

 

Quyidagi rasmda turli tezlik va quvvatlar ostida yuqori tezlikda ishlaydigan motorlarning turini taqsimlash qonuni ko'rsatilgan va dvigatelning "quvvat * tezlik qiymati" kontur egri chizig'i sifatida chizilgan va biz ba'zi umumiy kontekstni topishimiz mumkin: "Ultra yuqori tezlikda ilovalar, asinxron motorlar eng ko'p va asinxron motorlar va doimiy magnit motorlar yuqori tezlikda ishlaydigan ilovalarda birga mavjud". Ushbu tamoyilga amal qilinar ekan, biz diapazondagi ehtiyojlarga qarab motor turini tanlashimiz mumkin.

03. Rotor tuzilishi bilan bog'liq muammolar

 

Yuqori tezlikli dvigatelning rotor tuzilishi engib o'tishi kerak bo'lgan markazdan qochma kuchlanish odatda "yuqori tezlik" diapazonida, metall niqobi ostida, rotorning o'zi tuzilishida (masalan, lpm ning baliq skeleti, IM ning rotor tuzilishi) ishlatiladi. , va hokazo, va uglerod tolasi o'rash "ultra-yuqori tezlik" oralig'ida ishlatiladi, yoki oddiygina rotorni energiya saqlash volanining motori kabi mustahkam birlashtirilgan strukturaga aylantiradi.

Doimiy magnitlangan yuqori tezlikda ishlaydigan motorlarning ko'pchiligi rotor qobig'ining tuzilishidan foydalanadi va bu dizayn ham juda o'ziga xosdir, ya'ni doimiy magnitni himoya qilish va qobiqning ishdan chiqishini oldini olish uchun. Shuning uchun, quyidagi rasmda ko'rsatilganidek, kuchlanish kontsentratsiyasidan qochishga harakat qiling, agar magnit butun atrofni to'ldirmasa, g'ilof va magnitda stress kontsentratsiyasi bo'ladi, shuning uchun yuqori tezlikda doimiy magnitlangan vosita to'liq halqadan foydalanadi. magnit, agar to'liq bo'lmasa, aylanani to'ldirish uchun ham ishlatiladi.

04. Vibratsiyali shovqin muammosi

 

Vibratsiyali shovqin muammosi yuqori tezlikda ishlaydigan motorlar uchun asosiy to'siqdir. Oddiy motorlar bilan taqqoslaganda, rotor dinamikasi tufayli rotorning kritik tezlik muammosi va milning burilish tebranish muammosi kabi tebranish muammolari mavjud. Yuqori chastotali elektromagnit kuchdan kelib chiqadigan qichqiriq muammosi ham mavjud va yuqori tezlikda ishlaydigan vosita elektromagnit quvvat chastotasi yuqoriroq, tarqatish diapazoni kengroq va stator tizimining rezonansini rag'batlantirish oson.

Kritik tezlik tebranishini oldini olish uchun yuqori tezlikda ishlaydigan motorlarning rotor dizayni juda muhim va jiddiy modal tahlil va sinovni talab qiladi. Dizaynda optimallashtirish o'zgaruvchisi sifatida uzunlik va diametr nisbatidan foydalanish kerak: rotor dizayni juda qalin va qisqa, bu kritik tezlikning yuqori chegarasini oshirishi mumkin va rezonansga moyil emas, lekin qiyinchilik. markazdan qochma stressni bartaraf etish uchun rotor ortadi. O'z navbatida, rotor dizayni nozik, markazdan qochma kuchi muammosi yaxshilanadi, lekin kritik tezlik o'zgaradi, rezonans ehtimoli ortadi va elektromagnit quvvat ham kamayadi. Shu sababli, rotorning dizayni qayta-qayta muvozanatlashtirilishi kerak, bu yuqori tezlikda ishlaydigan vosita dizaynining ustuvor yo'nalishi hisoblanadi.

 

 

05. Samarali savollar

 

Dvigatelning yo'qolishi tezlikning geometrik soni bilan ortadi, yuqori yo'qotishlar vosita samaradorligini tezda pasaytirishga olib keladi, yuqori samaradorlikka erishish uchun barcha turdagi yo'qotishlarni boshqarish kerak. Misol tariqasida temir iste'molini oladigan bo'lsak, girdob oqimi yo'qotilishini kamaytirish uchun odatda 0,10 mm va 0,08 mm bo'lgan ultra yupqa kremniy po'lat plitalar ishlatiladi. Ultra yupqa gofretlar girdobli oqim yo'qotishlarini kamaytirishi mumkin, ammo histerezis yo'qotishlarini yaxshilay olmaydi, shuning uchun ultra yupqa choyshablardagi temir histerezis yo'qolishi ko'pchilikni tashkil qiladi, oddiy varaqlardagi girdab oqimining yo'qolishi esa ko'pchilikni tashkil qiladi. Histerezni yo'qotishni yaxshilash uchun siz quyidagi uchta usuldan boshlashingiz mumkin:

 

1. Magnit maydonning sinusoidligini yaxshilash va harmonik temir iste'molini kamaytirish uchun magnit sxema dizaynini optimallashtirish;

2. Magnit yukni kamaytirish, issiqlik yukini oshirish va asosiy temir iste'molini kamaytirish;

3. Materiallarni tanlashdan boshlab, kichik histerezis yo'qolishi bilan silikon po'lat plitalarni tanlang.

Temirni iste'mol qilishdan tashqari, yuqori tezlikda ishlaydigan motorlar, shuningdek, quruq yuqori chastotali o'zgaruvchan magnit maydonlarning kirib borishi natijasida paydo bo'lgan, ko'pincha magnit, metall qobiq va stator o'rash yuzalaridan tashqarida paydo bo'ladigan AC yo'qotishlariga ham qo'shimcha e'tibor beradi. Magnitning o'zgaruvchan tok yo'qotilishini misol sifatida oladigan bo'lsak, tez-tez ishlatiladigan usul magnitni bir nechta segmentlarga bo'lishdir, ular radial segmentlar yoki eksenel segmentlar bo'lishi mumkin. Segmentatsiya girdab oqimining aylanma maydonini kamaytirishi va AC yo'qotilishini kamaytirishi mumkin, quyida keltirilgan rasm segmentatsiyadan keyin girdab oqimi maydonining simulyatsiyasi bo'lib, ko'rinib turibdiki, segmentlangan zarralar qanchalik ko'p bo'lsa, o'zgaruvchan tokning yo'qolishi shunchalik kichik bo'ladi. Segmentatsiyadan ko'ra ko'proq echimlar mavjud bo'lib, ular kosmos bilan cheklangan va kengaytirilmaydi.

Yuqori tezlikli dvigatelda eng yuqori chastotali magnit maydon komponenti inverterning PWM tashuvchisi tomonidan kiritiladi, chunki impuls modulyatsiyasining ishlash printsipi muqarrar ravishda yuqori chastotali oqim harmonikasini ishlab chiqaradi, bu esa o'z navbatida yuqori chastotali magnit maydonni ishlab chiqaradi. , va yuqori chastotali magnit maydon magnit va stator va rotor yuzasiga kirib, yuqori chastotali yo'qotish hosil qiladi. Ba'zi yuqori tezlikda ishlaydigan motorlar PWM yon tarmoqli harmonikasini yaxshilash uchun ko'p darajali haydovchi tuzilmasidan foydalanadi.

06. Rulmanlar bilan bog'liq muammolar

Yuqori tezlikli motorlarning rulmanlarini tanlash asosiy masala bo'lib, odatda magnit levitatsiya, havo rulmanlari, toymasin mexanik rulmanlar va balli mexanik rulmanlarning to'rtta toifasi mavjud. Magnit rulmanlar yuqori quvvatga ega bo'lgan ilovalarda, havo rulmanlari esa kichikroq quvvat va o'lchamdagi ilovalarda qo'llaniladi. Mexanik rulmanlar ko'pincha yog 'moylashni talab qiladi va ko'plab yog'siz ilovalarda cheklangan.

Yuqori tezlikda ishlaydigan motorlarning ko'plab asosiy muammolari va texnologiyalari hali ham mavjud va bu muammolarni bir vaqtning o'zida boshqarish kerak, bu oddiy motorlar bilan solishtirganda nisbatan yuqori va qiyin. Kuch-magnit-termal-NVH multifizikli ulanish dizaynini qabul qilish zarurati yangi muammo va yangi imkoniyatdir.

Ushbu maqolada sakkizta toifadagi ilovalar va yuqori tezlikdagi motorlarning oltita asosiy texnologiyasi keltirilgan. Umuman olganda, yuqori tezlikda ishlaydigan motorlar istiqbolli va texnik jihatdan qiyin dastur hisoblanadi. Ba'zi texnologiyalar bizdan uzoqdek tuyuladi, ammo rivojlanish nuqtai nazaridan, "sayoz yuqori tezlik - o'rta-yuqori tezlik - ultra-ultra-yuqori tezlik" venasi rivojlanib borayotganini ko'rishimiz mumkin. O'n yil oldingi bilan solishtirganda, 10,000 yoki 20,000 aylanadigan motorlar endi keng tarqalgan. Shuning uchun yuqori tezlik "uzoq muddatlilik" bo'lib, sanoatning naqshini asta-sekin o'zgartiradi. Shu sababli, u yangi sohalarda imkoniyatlarni qidiradimi yoki mavjud mahsulotlarning raqobatbardoshligini oshirishdan qat'i nazar, yuqori tezlikdagi texnologiya uzoq muddatli sarmoyaga arziydigan sohadir.