Pumbaa 160KW PMSM piedziņas motori elektrotransportlīdzekļiem PML160

1. Plakanvadu motors
• Motora tinuma forma pakāpeniski pāriet no apaļas stieples uz plakanu vadu, ar augstu rievu aizpildīšanas ātrumu, īsiem galiem, augstu jaudas blīvumu un spēcīgu siltuma izkliedes spēju

2. Augstsprieguma izolācijas konstrukcija
• Motors ir aprīkots ar jauniem izolācijas materiāliem un procesiem, lai atbilstu SiC regulatoru augstās pārslēgšanās frekvences prasībām arvien ātrākiem motoriem.

3. Ātrgaitas un lieljaudas izolēti gultņi
• Motora konstrukcijā izmantoti izolēti gultņi, kas atbilst 24000 apgr./min konstrukcijas prasībām; Un tas var efektīvi kavēt gultņu elektriskās korozijas veidošanos

4. Ar eļļu dzesējams motors
• Motors izmanto ātrgaitas eļļas dzesēšanas struktūru, kas efektīvi samazina nominālo jaudu pēc tilpuma samazināšanas, kas ne tikai uzlabo efektivitāti, bet arī uzlabo sistēmas kalpošanas laiku

5. Lieliska NVH veiktspēja
• Motora rotors izmanto segmentētu slīpu polu struktūru, kas efektīvi optimizē motora sistēmas NVH

Ņemot vērā globālo "divkāršās oglekļa" stratēģijas (oglekļa maksimuma un oglekļa neitralitātes) un elektrotransportlīdzekļu (EV) nozares straujo attīstību, pastāvīgā magnēta sinhronais motors (PMSM), kam raksturīga augsta efektivitāte, kompaktums un augsts jaudas blīvums, ir kļuvis par jaunu enerģijas transportlīdzekļu (NEV) piedziņas sistēmu galveno sastāvdaļu. Šajā rakstā tiks padziļināti analizēta PMSM pamatvērtība un inovatīvie virzieni no strukturālo principu, elektromagnētisko īpašību un tehnoloģisko pielietojumu viedokļa.

I. PMSM pamatstruktūra: rotora un statora sadarbības projektēšana

PMSM kodolu veido stators (stacionārā daļa) un rotors (rotējošā daļa). To kopīgā konstrukcija tieši nosaka motora veiktspēju.

Statora struktūra
Līdzīgi kā tradicionālajiem asinhronajiem motoriem, stators sastāv no dzelzs serdes un trīsfāžu tinumiem. Dzelzs serde ir izgatavota, laminējot silīcija tērauda loksnes, lai samazinātu virpuļstrāvu zudumus. Tinumos tiek izmantoti izkliedēti tinumi (U/V/W trīs fāzes), kuru vijumu skaits un šķērsgriezuma laukums ir optimizēts, pamatojoties uz jaudas prasībām, lai uzlabotu elektroenerģijas pārveidošanas efektivitāti. Statora dzelzs serdes rievu atvērumu konstrukcijas (piemēram, bumbierveida rievas, apaļas apakšējās rievas) samazina griezes momenta pulsāciju, uzlabojot darbības vienmērīgumu.

Rotora struktūra
PMSM veiktspējas atšķirības galvenokārt rodas no rotoru tipiem, un tās iedalās divās galvenajās kategorijās:

Virsmas montāžas PMSM (SPMSM): pastāvīgie magnēti ir piestiprināti pie rotora virsmas un pārklāti ar aizsargapvalku (piemēram, no oglekļa šķiedras). Šim dizainam ir vienkārša struktūra un zemas izmaksas, taču tam ir šaurs lauka vājināšanās ātruma diapazons, kas padara to piemērotu zema ātruma scenārijiem (piemēram, elektriskajiem autobusiem).

Iekšējais PMSM (IPMSM): Pastāvīgie magnēti ir iestrādāti rotora iekšpusē (V-veida, U-veida vai radiālā izkārtojumā). Izmantojot pretestības griezes momentu, lai palīdzētu izejas jaudai, tas ievērojami paplašina lauka vājināšanās ātruma diapazonu (līdz 2–3 reizēm virs bāzes ātruma) un uzlabo demagnetizācijas pretestību. Šis tips ir galvenā izvēle elektriskajiem transportlīdzekļiem (piemēram, Tesla Model 3, BYD e-platform 3.0).

(Motora iekšējās struktūras shēma)

II. Darbības princips: Elektromagnētiskās indukcijas un griezes momenta ģenerēšanas būtība

PMSM darbība balstās uz Faraday elektromagnētiskās indukcijas likumu un magnētisko polu mijiedarbību. Kad statora tinumiem tiek pievadīta trīsfāžu maiņstrāva (AC), rodas rotējošs magnētiskais lauks. Rotora pastāvīgie magnēti (vai iestrādātie magnētiskie poli) seko šim rotējošajam laukam "pretējo polu pievilkšanās" principa dēļ, panākot efektīvu elektriskās enerģijas pārveidošanu mehāniskajā enerģijā.

(Motora struktūras shēma)

III. Tehnoloģiskās priekšrocības un sasniegumi rūpnieciskajā pielietojumā

Salīdzinot ar indukcijas motoriem (IM), PMSM ir galvenās priekšrocības:

Augsta efektivitāte: Tā kā rotorā nav ierosmes zudumu (vara zudumi rotorā veido 20–30 % no IM), PMSM sasniedz nominālo efektivitāti 95–97 % (salīdzinājumā ar ~85–90 % IM), ievērojami samazinot elektrotransportlīdzekļu enerģijas patēriņu (uzlabojot nobraukuma attālumu par 10–15 %).

Augsts jaudas blīvums: pastāvīgie magnēti nodrošina pastāvīgu gaisa spraugas plūsmas saikni, neprasot ierosmes strāvu, samazinot tilpumu par 30 % salīdzinājumā ar tādas pašas jaudas inerces magnētiem, kas ir ideāli piemērots elektrotransportlīdzekļu stingrajām prasībām attiecībā uz kompaktu telpu.

Plašs ātruma regulēšanas diapazons: Apvienojumā ar vektoru vadību (lauka orientēta vadība, FOC), IPMSM dzinēji nodrošina nemainīgu griezes momenta izeju zem bāzes ātruma (0–10 000 apgr./min) un nemainīgu jaudas izeju virs bāzes ātruma (izmantojot lauka vājināšanu ātruma paplašināšanai), aptverot visus darbības scenārijus, sākot no lēnas uzsākšanas līdz ātrgaitas kruīza braukšanai.

Pašlaik PMSM tiek plaši izmantoti elektrotransportlīdzekļos (piemēram, NIO ET7 210 kW aizmugurējo riteņu piedziņas motors), rūpnieciskajos robotos (augstas precizitātes servo piedziņas), sadzīves tehnikā (mainīgas frekvences gaisa kondicionieru kompresori) un citās jomās. Tie veido vairāk nekā 60% no NEV tirgus, kalpojot kā kritisks tehnoloģiskais atbalsts "divkāršā oglekļa" mērķa sasniegšanai.

IV. Nākotnes attīstības tendences: Sadarbības inovācijas materiālu un kontroles jomā

Tehnoloģiskie sasniegumi PMSM jomā virzās divos galvenajos virzienos:

Materiālu uzlabojumi: retzemju pastāvīgo magnētu materiālu ar augstu atlikušo magnētu un zemu temperatūras koeficientu (piemēram, neodīma dzelzs bora [NdFeB] N52) izmantošana apvienojumā ar "segmentēta magnēta tērauda + magnētiskās ķēdes optimizācijas" konstrukcijām, lai novērstu demagnetizācijas risku augstās temperatūrās (risinot veiktspējas pasliktināšanos apstākļos virs 150 °C).

Vadības algoritma optimizācija: mākslīgā intelekta tehnoloģijas integrēšana ar modeļa paredzošo vadību (MPC), lai reāllaikā noteiktu motora stāvokli (piemēram, plūsmas saites vājināšanos, tinuma temperatūru) un dinamiski pielāgotu FOC parametrus, vēl vairāk uzlabojot efektivitāti un uzticamību (mērķa efektivitāte pārsniedz 98 %).

(Kontroles princips)

Secinājums

Kā elektrotransportlīdzekļu "jaudas sirds", strukturālas inovācijas un sasniegumi PMSM vadības tehnoloģijā virza NEV uz lielāku nobraukuma attālumu, lielāku jaudu un augstāku intelektu. Nākotnē, attīrot retzemju materiālus, pielāgojoties 800 V augstsprieguma platformām un popularizējot mākslīgā intelekta vadību, PMSM turpinās būt inovāciju tendences piedziņas sistēmās.