Sem kjarni há-aflgjafa, ráðast afköst, áreiðanleiki og kostnaður varanlegs segulmótors (PMSM) að miklu leyti af hönnun snúnings hans. Snúningurinn, sem ber varanlegu seglana og gerir rafvélræna orkubreytingu kleift, stendur frammi fyrir mörgum hönnunaráskorunum -allt frá rafsegulafköstum og vélrænni styrk til varmastjórnunar og framleiðslukostnaðar. Þessi grein veitir ítarlega-dýptargreiningu á kjarna snúningshönnunartækni sem byggir á verkfræðiaðferðum.
I. Varanleg segulstilling: Byggingargrunnurinn
Kjarni snúningshönnunar liggur í því hvernig varanlegum seglum er raðað, þar sem þetta ákvarðar beint rafsegulfræðilega eiginleika mótorsins og vélrænni heilleika. Þrjár grundvallarstillingar eru almennt notaðar:
1. Yfirborðs-seglar (SPM):
Varanlegir seglar eru tengdir beint við ytra yfirborð snúðskjarnans. Þessi uppbygging er tiltölulega einföld og gefur góða-loftflæðisbylgjulögun. Hins vegar verða seglarnir að fullu fyrir miðflóttakrafti, sem gerir háhraðaaðgerð að flöskuhálsi. Hlífðarráðstafanir eins og ermar eru nauðsynlegar til að tryggja vélrænni heilleika.
2. Yfirborðs-innfelldir seglar:
Seglar eru felldir inn í raufar á yfirborði snúðskjarnans, sem skapar flatara skautyfirborð. Í samanburði við yfirborðs-gerðir, veitir kjarninn hliðarstuðning við seglana og eykur viðnám gegn miðflóttakrafti. Þessi uppbygging gerir einnig ráð fyrir ákveðnu áberandi hönnun, sem gagnast veikingu svæðis- fyrir hraðaframlengingu.
3. Varanlegir seglar að innan (IPM):
Þetta er almenn uppbygging fyrir toghreyfla í nýjum orkutækjum. Seglar eru að fullu felldir inn í for-vélaðar raufar í snúðskjarnanum. Kjarninn veitir öflugan vélrænan stuðning, sem gerir snúningnum kleift að standast mikla miðflóttakrafta-tilvalið fyrir háhraðanotkun. Stærsti styrkur þess liggur í sveigjanleika í hönnun: ýmsar flæðihindranir (td V-gerð, I-gerð, tvískiptur-V) gera ráð fyrir háum áberandi hlutföllum, sem eykur tregðu tog verulega og gerir mikla aflþéttleika kleift með breitt stöðugt-aflhraðasvið. Fjöllaga-segulfyrirkomulag getur hámarkað enn frekar loftflæðisbylgjuform-og dregið úr toggára. Hins vegar er þessi uppsetning flóknari, krefst meiri nákvæmni í framleiðslu og krefst vandlegrar segullekastjórnunar (sérstaklega þegar segulbrýr ná mettun).
II. Að takast á við háhraðastyrktaráskoranir-
Þó að hertir NdFeB seglar bjóða upp á framúrskarandi segulvirkni, er togstyrkur þeirra mun lægri en þrýstistyrkur þeirra. Gífurlegur miðflóttakraftur við mikinn-hraða snúning er aðal burðarvirki áskorun fyrir hönnun snúnings.
1. Byggingarval:
IPM uppbyggingin er tilvalin fyrir -háhraða PMSM vegna frábærrar vélrænnar innilokunar. Snúningskjarninn gleypir mestan hluta miðflóttakraftsins, en seglarnir verða aðallega fyrir þrýstiálagi.
2. Sleeve tækni:
Fyrir sérstakar stillingar (eins og sumar SPM snúninga) eru hár-styrktar ermar nauðsynlegar fyrir örugga notkun. Það eru tvær megingerðir:
Ermar úr ó-segulblendi stálblendi:
Bjóða upp á öflugt vélrænt aðhald og þroskaða vinnslu (td truflanir eða heitt passa). Hins vegar geta þeir leitt til viðbótar hvirfilstraumstap, sérstaklega á miklum hraða, og krefst bjartsýni þykktar og hitauppstreymisaðferða.
Samsettar ermar úr koltrefjum:
Þessir eiginleikar eru mjög sérstakir styrkir (léttir og sterkir), eru ó-leiðandi og ó-segulmagnaðir (nánast ekkert hringstraumstap) og leyfa stillanlega varmaþenslu til að passa við segulefni og draga úr hitaálagi. Þeir eru tilvalnir fyrir há-há-hraðamótora en eru dýrir og flóknir í framleiðslu (vinda, herða) og krefjast vandlegrar-áreiðanleikastýringar til lengri tíma litið.
3. Hermun-drifin hönnun:
Nútíma snúningshönnun byggir mikið á fjöleðlisfræðihermum. Vélræn burðargreining metur nákvæmlega álag og álag undir miðflótta- og varmaálagi, sem gerir kleift að fínstilla rúmfræði seguls, stærð rifa og brúar, og færibreytur erma til að ná þyngdarminnkun án þess að skerða öryggi. Rafsegulfræðilegar-varmatengdar hermunir meta hringstraumstap og hitahækkun á ermum, leiðbeina bæði rafsegul- og varmahönnun.
III. Hitastjórnun og áreiðanleikatrygging
NdFeB seglar eru afar-hitaviðkvæmir og viðkvæmir fyrir óafturkræfri afsegulmyndun við hærra hitastig. Þar sem snúningurinn verður varmaendapunktur fyrir tap (þar á meðal kopar-, járn- og hringstraumstap) og hefur takmarkaða hitaleiðni, er hitastjórnun mikilvægt.
1. Bestun hitaleiðar:
Lykillinn er að lágmarka breidd segulbrúa (samhliða því að viðhalda vélrænni styrkleika), draga úr hitauppstreymi milli segla og skafts til að auðvelda hitaleiðni. Hár-forrit gætu jafnvel samþætt olíu-kælirásir inn í snúðskaftið fyrir beina kjarnakælingu. Notkun snúningsefna með mikla hitaleiðni er einnig áhrifarík.
2. Nákvæm hitauppstreymi:
Ítarlegar hitauppstreymilíkön-þar á meðal seglum, kjarna, ermum, skafti og loftbili (í gegnum varmakerfi eða CFD)-spá fyrir nákvæmlega hitastig segla við mismunandi vinnuaðstæður (sérstaklega við hámarksafl og brekkuklifur), sem tryggir notkun innan öruggra{2} varmabila, sem er áreiðanleg{2} varmamörk.
IV. Kjarninn í IPM snúðshönnun fyrir NEV grip
Rafmagnshreyflar fyrir ný orkutæki (NEV) krefjast mikillar afkösts hvað varðar aflþéttleika, skilvirkni, hraðasvið, NVH (hávaða, titring og hörku) og kostnað. Innri varanlegur segull snúningur hefur orðið ríkjandi vegna einstaka kosta hans.
1. Stærðfræði með mikla athygli:
Sveigjanleg hönnun segulmagnaðir hindrunum (V-lögun, tvískiptur-V, U-lögun) hámarkar hlut tregðu togsins og nær fram „tvíþættum áberandi“ áhrifum. Þetta víkkar umtalsvert stöðugt aflhraðasvið, styður-hraða ferð í rafbílum og eykur bæði aflþéttleika og skilvirkni. Þessi hönnun er einnig viðbót við dreifðar stator vafningar, sem bjóða upp á betri NVH frammistöðu og hönnunarfrelsi.
2. Létt og lítil tregða:
Snúningsmassi og tregðustund er lágmarkað með hagræðingu kjarnastærðfræði (td þyngdarminnkandi holur, fínstillt rifaform) og notkun á háum-styrk, lágum-þéttleika efnum-sem bætir kraftmikla svörun (hröðun/hraðaminnkun) og skilvirkni kerfisins.
3. Skekkt-stöng og sundurliðuð-stöng hönnun fyrir NVH:
Með því að skipta snúningnum í áshluta í hluta með hyrndum frávikum (skekktum skautum) dregur það verulega úr keilutogi (fyrir mýkri ræsingu-), bælir niður snúningsgára (fyrir stöðuga notkun) og lækkar rafsegul titring og hávaða í ákveðinni röð. Ítarlegar útgáfur eins og V-skekkt eða kross-skekkt hönnun auka enn frekar þessi áhrif. Hins vegar verða hönnuðir að koma vandlega jafnvægi á harmonic bælingu gegn auknum áskrafti og segulleka frá sundrun.
V. Kjarnaþróun og áframhaldandi áskoranir
Hönnun snúnings er að þróast í átt að fjöl-hlutlægri sam-hagræðingu á rafsegulsviðum, vélrænni, hitauppstreymi, NVH og kostnaðarsviðum, í auknum mæli studd af gervigreindum reikniritum. Háþróuð framleiðsla (td aukefnaframleiðsla fyrir flókin kælivirki, nákvæm samsetning) er að sigrast á burðarvirkjum. Ný efni-þar á meðal hærra-hitastig og hærra-þvingunarseglar, lítið-tap og mikil-styrkur kísilstál og -hagkvæm samsett efni- knýja fram afköst næstu-kynslóða. Ofur-háhraða-hönnun fyrir eldsneytisfrumuþjöppur, orkugeymslu svifhjóls og svipuð forrit gera enn strangari kröfur um gangverki snúnings, styrkleika og tapstýringu.
Niðurstaða
Snúningshönnun PMSM er þverfaglegt verkfræðikerfi sem samþættir rafsegulfræði, uppbyggingu, efni, hitauppstreymi og framleiðslu. Allt frá því að velja varanlega segulstillinguna, til að styrkja uppbygginguna gegn háhraða miðflóttaálagi- og til að auka frammistöðu með áberandi, léttri og skekktri-stönghönnun-hverrar kjarnatækni hefur djúp áhrif á afköst hreyfilsins. Að ná tökum á þessum reglum er lykillinn að því að þróa-afkastamikil, áreiðanleg og fjölhæf PMSM.
