Электродвигатели-носители являются движущей силой основа погрузочно-разгрузочного оборудования, электромобилей и автоматизированных управляемых транспортных средств Эти двигатели должны обеспечивать надежный крутящий момент, точное регулирование скорости и энергоэффективность, выдерживая при этом сложные условия эксплуатации.
Технические характеристики
|
Параметр |
Типичный диапазон |
Критические факторы |
|
Сила |
1-50 кВт |
Грузоподъемность, ускорение |
|
Крутящий момент |
50-500 Нм |
Градуируемость, полезная нагрузка |
|
Скорость |
0-3000 оборотов в минуту |
Эксплуатационные требования |
|
Эффективность |
>90% |
Время автономной работы, управление теплом |
Экологические соображения
• Степень защиты от пыли и воды: минимум IP65
Диапазон рабочих температур: от -20°C до +60°C
Вибрация: соответствие стандартам MIL-STD-810G для промышленного использования
Сравнение моторных технологий
|
Тип |
Преимущества |
Ограничения |
Лучше всего для |
|
Постоянный ток |
Высокая эффективность, компактность |
Стоимость, сложность контроля |
АГВ, домкраты для поддонов |
|
ПМСМ |
Превосходный контроль, бесшумность |
Редкоземельные магниты |
Прецизионные носители |
|
Индукция переменного тока |
Надежность и низкие затраты на техническое обслуживание |
Более низкая эффективность |
Перевозчики большой грузоподъемности |
|
SRM (управление рисками) |
Отказоустойчивый, простой |
Шум, пульсация крутящего момента |
Суровые условия эксплуатации |
Отраслевой тренд: 85% новых моделей используют BLDC/PMSM для обеспечения превосходной удельной мощности и управляемости (например, Двигатель PMS132 pmsm для туристических транспортных средств)
Комбинация паза и полюса: 12S10P или 9S8P для уменьшения зазубривания
Магнитное устройство: V-образная форма или форма спицы для оптимального потока
Обмотка: Концентрированный или распределенный (компромисс между плотностью крутящего момента и обратной ЭДС)
Жидкостное охлаждение: Для >Двигатель pmsm мощностью 15 кВт непрерывная работа
Оптимизация теплового тракта: Материалы для термоинтерфейса с проводимостью >5 Вт/мК
Контроль температуры: Встроенные датчики PT100 в обмотках
Жилье: Алюминиевый сплав (A356-T6) для снижения веса
Вал: сталь 4140 с нитридным упрочнением
Подшипники: С двойным экранированием (6205-2RS), срок службы более 20 000 часов
Основные элементы
► Контроллер: 32-разрядный ARM Cortex-M7 (300 МГц)
► Силовая ступень: 3-фазный IGBT-инвертор (1200В, 300А)
► Датчики:
♦ Абсолютный кодировщик (17-битное разрешение)
♦ датчики тока (±точность 0,5%)
► Защита:
♦ Обнаружение десатурации
диаметр; Активная защита от короткого замыкания
Алгоритм управления: Полевой контроль (FOC) со стратегией MTPA
Протокол тестирования
(1). Испытание на динамометре:
♦ Кривые зависимости крутящего момента от скорости вращения при номинальной нагрузке до 150%
Отображение эффективности (ISO 18749-2)
(2). Экологическое тестирование:
♦ 500-часовое распыление соли (ASTM B117)
ударные испытания весом 1000 г
(3). Испытание на долговечность:
диаметр: 10 000 циклов пуска-остановки
♦ ускоренный срок службы на 5000 часов
Конструктивные компромиссы:
• Выбор материала: Углеродное волокно против алюминиевых корпусов
Производственный процесс: литье под давлением против механической обработки с ЧПУ
Стандартизация: Модульная конструкция в зависимости от номинальной мощности
Разбивка затрат по спецификации:
• Магниты: 25-35%
• Медные обмотки: 20-25%
Электроника: 15-20%
• Механические: 20-30%
Инновации в разработке
⇒ Заводной ротор PMSM: Сочетает в себе PM и реактивный момент
Обмотки, изготовленные с использованием присадок: снижение веса на 15%
⇒ Интегрированные электроприводы: Сокращенное количество кабелей и разъемов
⇒ Прогнозируемое техническое обслуживание на основе искусственного интеллекта: анализ сигнатур вибрации
Требования:
Система 48 В
Пиковая мощность 5 кВт
Постоянный крутящий момент 120 Нм
Решение:
Конструкция наружного ротора PMSM
Конфигурация 18S16P
Статор с масляным охлаждением
Коммуникационный интерфейс CANopen
Результаты:
максимальная эффективность 93%
снижение веса на 30% по сравнению с конкурентами
Наработка на отказ > 50 000 часов
Основные моменты проверки
(1). Обратная ЭДС соответствует напряжению батареи на максимальной скорости
(2). Термический анализ показывает
(3). Пульсация крутящего момента
(4). Уровень вибрации
(5). Соответствие электромагнитным помехам стандарту EN 61000-6-4
Современный электрический несущий двигатель проектирование требует междисциплинарной оптимизации электромагнитных, тепловых, механических систем и систем управления. Индустрия развивается на пути к высокоинтегрированным решениям PMSM с усовершенствованные функции охлаждения и интеллектуального управления Успешные проекты сочетают требования к производительности с целевыми затратами благодаря тщательному выбору материалов и оптимизации производственного процесса.
Вам нужны подробные расчеты для конкретного транспортного средства или помощь в выборе размера двигателя? Сообщите нам о своем запросе.
