Pumbaa 160KW PMSM ajamimootorid elektrisõidukile PML160

1. Lameda juhtmega mootor
• Mootori mähise kuju muutub järk-järgult ümarast traadist lamedaks, millel on kõrge soonte täitmise määr, lühikesed otsad, suur võimsustihedus ja tugev soojuseraldusvõime.

2. Kõrgepinge isolatsiooni disain
• Mootor kasutab uusi isolatsioonimaterjale ja protsesse, et täita SiC-kontrollerite kõrge lülitussageduse nõudeid üha kiiremate mootorite puhul.

3. Kiired ja vastupidavad isoleeritud laagrid
• Mootori konstruktsioonis on kasutatud isoleeritud laagreid, mis vastavad 24000 p/min projekteerimisnõuetele; Ja see suudab tõhusalt pärssida laagrite elektrilise korrosiooni teket

4. Õlijahutusega mootor
• Mootoril on kiire õlijahutusega konstruktsioon, mis vähendab tõhusalt nimivõimsust pärast mahu vähendamist, mis mitte ainult ei paranda efektiivsust, vaid pikendab ka süsteemi kasutusiga.

5. Suurepärane müra-, vibratsiooni- ja vibratsioonitase
• Mootori rootoril on segmenteeritud kaldpooluse struktuur, mis optimeerib tõhusalt mootorisüsteemi müra- ja vibratsioonitaset (NVH).

Globaalse "kahekordse süsiniku" strateegia (süsinikutipp ja süsinikneutraalsus) ja elektriautode (EV) tööstuse kiire arengu taustal on püsimagnetiga sünkroonmootorist (PMSM), mida iseloomustab kõrge efektiivsus, kompaktsus ja suur võimsustihedus, saanud uute energiaautode (NEV) ajamisüsteemide põhikomponent. See artikkel analüüsib põhjalikult PMSM-ide põhiväärtust ja uuenduslikke suundi konstruktsioonipõhimõtete, elektromagnetiliste omaduste ja tehnoloogiliste rakenduste vaatenurgast.

I. PMSM-i põhistruktuur: rootori ja staatori koostööl põhinev disain

PMSM-i südamik koosneb staatorist (statsionaarne osa) ja rootorist (pöörlev osa). Nende koostöö määrab otseselt mootori jõudluse.

Staatori struktuur
Sarnaselt traditsioonilistele asünkroonmootoritele koosneb staator raudsüdamikust ja kolmefaasilistest mähistest. Raudsüdamik on valmistatud räniterasest lehtede lamineerimise teel, et vähendada pöörisvoolukadusid. Mähistes kasutatakse hajutatud mähiseid (U/V/W kolm faasi), mille keerdude arv ja ristlõikepindala on optimeeritud vastavalt võimsusnõuetele, et parandada elektrienergia muundamise efektiivsust. Staatori raudsüdamikus olevad piluavade konstruktsioonid (nt pirnikujulised pilud, ümara põhjaga pilud) vähendavad pöörlemismomendi pulsatsiooni, parandades töö sujuvust.

Rootori struktuur
PMSM-ide jõudluse erinevused tulenevad peamiselt rootoritüüpidest, millel on kaks peamist kategooriat:

Pinnale paigaldatavad PMSM-magnetid (SPMSM): Püsimagnetid on kinnitatud rootori pinnale ja kaetud kaitseümbrisega (nt süsinikkiust). Sellel konstruktsioonil on lihtne konstruktsioon ja madal hind, kuid kitsas välja nõrgenemise kiirusvahemik, mistõttu sobib see madala kiirusega sõitmiseks (nt elektribusside puhul).

Sisemine PMSM (IPMSM): Rootori sisse on paigutatud püsimagnetid (V-kujuliselt, U-kujuliselt või radiaalselt). Võimendades väljundi toetamiseks reluktantsmomenti, laiendab see oluliselt välja nõrgenemise kiirusvahemikku (kuni 2–3 korda baaskiirusest) ja suurendab demagnetiseerumiskindlust. See tüüp on elektriautode (nt Tesla Model 3, BYD e-platform 3.0) peamine valik.

(Mootori sisemine struktuuri skeem)

II. Tööpõhimõte: Elektromagnetilise induktsiooni ja pöördemomendi genereerimise olemus

PMSM-i tööpõhimõte põhineb Faraday elektromagnetilise induktsiooni seadusel ja magnetpooluste vastastikmõjul. Kui staatori mähistele rakendatakse kolmefaasilist vahelduvvoolu (AC), tekib pöörlev magnetväli. Rootori püsimagnetid (või sisseehitatud magnetpoolused) järgivad seda pöörlevat välja tänu "vastaspooluste tõmbumise" printsiibile, saavutades elektrienergia tõhusa muundamise mehaaniliseks energiaks.

(Mootori struktuuriskeem)

III. Tehnoloogilised eelised ja läbimurded tööstuslikes rakendustes

Võrreldes induktsioonmootoritega (IM) on PMSM-idel peamised eelised:

​Kõrge efektiivsus:​​ Kuna rootoris ei esine ergastuskadusid (rootori vasekaod moodustavad 20–30% IM-idest), saavutavad PMSM-id nimitõhususe 95–97% (võrreldes IM-ide ~85–90%-ga), vähendades oluliselt elektrisõidukite energiatarbimist (parandades sõiduulatust 10–15%).

Suur võimsustihedus: püsimagnetid pakuvad konstantset õhupilu voogühendust ilma ergastusvooluta, vähendades mahtu 30% võrreldes sama võimsusega püsimagnetitega – ideaalne lahendus elektrisõidukite rangetele ruumikompaktsuse nõuetele.

Lai kiiruse reguleerimise vahemik: Koos vektorjuhtimisega (väljaorienteeritud juhtimine, FOC) tagavad IPMSM-id konstantse pöördemomendi alla baaskiiruse (0–10 000 p/min) ja konstantse võimsuse üle baaskiiruse (välja nõrgenemise abil kiiruse laiendamiseks), hõlmates kõiki töötsenaariume alates madalal kiirusel käivitamisest kuni suurel kiirusel sõitmiseni.

Praegu kasutatakse PMSM-e laialdaselt elektrisõidukites (nt NIO ET7 210 kW tagaveomootor), tööstusrobotites (täpsed servomootorid), kodumasinates (muutuva sagedusega kliimaseadmete kompressorid) ja muudes valdkondades. Need moodustavad üle 60% elektrisõidukite turust, olles kriitilise tähtsusega tehnoloogiliseks toeks "kahekordse süsinikuheite" eesmärgile.

IV. Tulevased arengusuunad: materjalide ja juhtimise koostööl põhinev innovatsioon

Tehnoloogilised läbimurded PMSM-ides edenevad kahes põhisuunas:

Materjalide täiustamine: Haruldaste muldmetallide püsimagnetmaterjalide, millel on kõrge jääkmagnetism ja madalad temperatuurikoefitsiendid (nt neodüüm, raud, boor [NdFeB] N52), kasutuselevõtt koos "segmenteeritud magnetteras + magnetahela optimeerimise" konstruktsioonidega, et vähendada demagnetiseerumise ohtu kõrgetel temperatuuridel (vähendades jõudluse halvenemist tingimustes üle 150 °C).

Juhtimisalgoritmi optimeerimine: tehisintellekti tehnoloogia integreerimine modellprediktiivse juhtimisega (MPC), et reaalajas tuvastada mootori olekut (nt vooühenduse sumbumine, mähise temperatuur) ja dünaamiliselt reguleerida FOC parameetreid, parandades veelgi efektiivsust ja töökindlust (sihitud efektiivsus üle 98%).

(Kontrolli põhimõte)

Kokkuvõte

Elektriautode „jõusüdamena“ suunavad PMSM-juhtimistehnoloogia struktuurilised uuendused ja läbimurded elektriautosid pikema sõiduulatuse, suurema võimsuse ja kõrgema intelligentsuse poole. Tulevikus, tänu haruldaste muldmetallide puhastamisele, 800 V kõrgepingeplatvormidele kohandamisele ja tehisintellekti juhtimise populariseerimisele, jätkavad PMSM-id ajamisüsteemide innovatsioonitrendide juhtimist.