Der Drehzahlbereich des Autoantriebsmotors ist oft relativ groß, aber kürzlich kam ich mit einem Fahrzeugprojekt im Ingenieurwesen in Kontakt und hatte das Gefühl, dass die Anforderungen des Kunden sehr anspruchsvoll waren.Es ist nicht zweckmäßig, hier die spezifischen Daten anzugeben.Im Allgemeinen beträgt die Nennleistung mehrere hundert Kilowatt, die Nenndrehzahl n(N) und die maximale Drehzahl n(max) bei konstanter Leistung beträgt etwa das 3,6-fache von n(N);Der Motor wird nicht mit der höchsten Drehzahl bewertet.Leistung, die in diesem Artikel nicht behandelt wird.
Der übliche Weg besteht darin, die Nenndrehzahl entsprechend zu erhöhen, sodass der Bereich der Drehzahl mit konstanter Leistung kleiner wird.Der Nachteil besteht darin, dass die Spannung am ursprünglichen Nenndrehzahlpunkt abnimmt und der Strom größer wird;Wenn man jedoch bedenkt, dass der Strom des Fahrzeugs bei niedriger Geschwindigkeit und hohem Drehmoment höher ist, ist es im Allgemeinen akzeptabel, den Nenngeschwindigkeitspunkt auf diese Weise zu verschieben.Es kann jedoch sein, dass die Automobilindustrie zu kompliziert ist.Da der Kunde verlangt, dass der Strom im gesamten Konstantleistungsbereich grundsätzlich unverändert bleibt, müssen wir andere Methoden in Betracht ziehen.
Das erste, was mir in den Sinn kommt, ist, dass wir die Nennleistung entsprechend reduzieren und n(max) ansteigen wird, da die Ausgangsleistung die Nennleistung nicht erreichen kann, nachdem sie den maximalen Drehzahlpunkt n(max) konstanter Leistung überschritten hat Ein bisschen wie ein NBA-Superstar „Can't beat Just Join“ oder wenn Sie die Prüfung mit 58 Punkten nicht bestanden haben und dann die Passlinie auf 50 Punkte setzen), dient dies dazu, die Kapazität des Motors zu erhöhen, um die Geschwindigkeitsfähigkeit zu verbessern.Wenn wir beispielsweise einen 100-kW-Motor entwerfen und die Nennleistung dann mit 50 kW markieren, wird dann der konstante Leistungsbereich nicht erheblich verbessert?Wenn 100 kW die Geschwindigkeit um das Zweifache überschreiten können, ist es kein Problem, die Geschwindigkeit bei 50 kW um mindestens das Dreifache zu überschreiten.
Natürlich kann diese Idee nur in der Denkphase bleiben.Jeder weiß, dass das Volumen der in Fahrzeugen verwendeten Motoren stark begrenzt ist und es fast keinen Platz für hohe Leistung gibt, und auch die Kostenkontrolle ist sehr wichtig.Daher kann diese Methode das eigentliche Problem immer noch nicht lösen.
Lassen Sie uns ernsthaft darüber nachdenken, was dieser Wendepunkt bedeutet.Bei n(max) ist die maximale Leistung die Nennleistung, also das maximale Drehmoment mit einem Vielfachen von k(T)=1,0;Wenn k(T)>1,0 an einem bestimmten Geschwindigkeitspunkt ist, bedeutet dies, dass eine konstante Leistungserweiterung möglich ist.Stimmt es also, dass die Fähigkeit zur Geschwindigkeitserweiterung umso stärker ist, je größer k(T) ist?Kann der Drehzahlregelungsbereich mit konstanter Leistung von 3,6 erreicht werden, solange k(T) am Punkt n(N) der Nenndrehzahl groß genug ausgelegt ist?
Wenn die Spannung bestimmt wird und die Streureaktanz unverändert bleibt, ist das maximale Drehmoment umgekehrt proportional zur Drehzahl, und das maximale Drehmoment nimmt mit zunehmender Drehzahl ab;Tatsächlich ändert sich auch die Streureaktanz mit der Geschwindigkeit, worauf später noch eingegangen wird.
Die Nennleistung (Drehmoment) des Motors hängt eng mit verschiedenen Faktoren wie dem Isolationsgrad und den Wärmeableitungsbedingungen zusammen.Im Allgemeinen beträgt das maximale Drehmoment das 2- bis 2,5-fache des Nenndrehmoments, d. h. k(T)≈2-2,5.Mit zunehmender Motorkapazität nimmt k(T) tendenziell ab.Wenn die konstante Leistung bei der Drehzahl n(N)~n(max) gemäß T=9550*P/n aufrechterhalten wird, ist die Beziehung zwischen dem Nenndrehmoment und der Drehzahl ebenfalls umgekehrt proportional.Wenn sich also (beachten Sie, dass dies der Konjunktiv ist) die Streureaktanz nicht mit der Drehzahl ändert, bleibt das maximale Drehmoment-Vielfache k(T) unverändert.
Tatsächlich wissen wir alle, dass die Reaktanz dem Produkt aus Induktivität und Winkelgeschwindigkeit entspricht.Nach Fertigstellung des Motors bleibt die Induktivität (Streuinduktivität) nahezu unverändert;Die Motordrehzahl erhöht sich und die Streureaktanz von Stator und Rotor nimmt proportional zu, sodass die Geschwindigkeit, bei der das maximale Drehmoment abnimmt, schneller ist als das Nenndrehmoment.Bis n(max) ist k(T)=1,0.
So viel wurde oben besprochen, nur um zu erklären, dass bei konstanter Spannung der Prozess der Erhöhung der Geschwindigkeit der Prozess ist, bei dem kT allmählich abnimmt.Wenn Sie den Drehzahlbereich mit konstanter Leistung vergrößern möchten, müssen Sie k(T) bei Nenndrehzahl erhöhen.Das Beispiel n(max)/n(N)=3,6 in diesem Artikel bedeutet nicht, dass k(T)=3,6 bei Nenndrehzahl ausreichend ist.Da der Windreibungsverlust und der Eisenkernverlust bei hohen Geschwindigkeiten größer sind, ist k(T)≥3,7 erforderlich.
Das maximale Drehmoment ist ungefähr umgekehrt proportional zur Summe aus Stator- und Rotorstreureaktanz, d. h
1. Die Reduzierung der Anzahl der in Reihe geschalteten Leiter für jede Phase des Stators oder der Länge des Eisenkerns wirkt sich erheblich auf die Streureaktanz von Stator und Rotor aus und sollte Vorrang haben.
2. Erhöhen Sie die Anzahl der Statorschlitze und verringern Sie die spezifische Leckagepermeanz der Statorschlitze (Enden, Harmonische). Dies wirkt sich positiv auf die Statorstreureaktanz aus, erfordert jedoch viele Herstellungsprozesse und kann Auswirkungen auf andere Leistungen haben. Daher wird dies empfohlen zurückhaltend;
3. Bei den meisten verwendeten Käfigrotoren ist eine Erhöhung der Anzahl der Rotorschlitze und eine Verringerung der spezifischen Leckagepermeanz des Rotors (insbesondere der spezifischen Leckagepermeanz der Rotorschlitze) wirksam für die Rotorstreureaktanz und kann vollständig genutzt werden.
Die konkrete Berechnungsformel finden Sie im Lehrbuch „Motor Design“, das hier nicht wiederholt wird.
Motoren mit mittlerer und hoher Leistung haben in der Regel weniger Umdrehungen und geringfügige Anpassungen wirken sich stark auf die Leistung aus, sodass eine Feinabstimmung auf der Rotorseite besser möglich ist.Um andererseits den Einfluss des Frequenzanstiegs auf den Kernverlust zu reduzieren, werden üblicherweise dünnere hochwertige Siliziumstahlbleche verwendet.
Gemäß dem oben genannten Ideenentwurfsschema hat der berechnete Wert die technischen Anforderungen des Kunden erreicht.
PS: Entschuldigung für das offizielle Wasserzeichen des Kontos, das einige Buchstaben in der Formel verdeckt.Glücklicherweise sind diese Formeln in „Elektrotechnik“ und „Motordesign“ leicht zu finden. Ich hoffe, dass sie Ihre Lektüre nicht beeinträchtigen.
Zeitpunkt der Veröffentlichung: 13. März 2023