Technologia i trendy silników napędowych
Silnik z płaskim drutem
Silnik z płaskim drutem odnosi się do zastąpienia tradycyjnego cylindrycznego emaliowanego drutu miedzianego w uzwojeniu stojana emaliowanym płaskim drutem miedzianym przetworzonym w kształt spinki do włosów. W przekroju poprzecznym stojana silnika z okrągłym drutem jest wiele szczelin między okrągłymi drutami miedzianymi, podczas gdy w przekroju poprzecznym stojana silnika z płaskim drutem prostokątny drut miedziany może lepiej wypełnić przestrzeń i poprawić szybkość wypełniania szczelin, co jest podstawową różnicą między silnikami z płaskim drutem a silnikami z okrągłym drutem.
W porównaniu z tradycyjnymi silnikami z drutem okrągłym, współczynnik wypełnienia szczelin miedzią w silnikach z drutem płaskim może zostać zwiększony o 20%. Wzrost współczynnika wypełnienia szczelin jest równoważny temu, że silnik jest w stanie wytworzyć większą moc i moment obrotowy przy tej samej objętości; lub przy tej samej mocy można zmniejszyć średnicę zewnętrzną i objętość silnika, zmniejszając tym samym jego wagę, dzięki czemu silnik z uzwojeniem z drutu płaskiego ma większą gęstość mocy, co może sprawić, że silnik z magnesami trwałymi będzie się nadal rozwijał w kierunku miniaturyzacji.
W porównaniu z silnikami z drutem okrągłym, główną zaletą silników z drutem płaskim jest zmniejszenie strat i poprawa wydajności. Spośród strat silników synchronicznych z magnesami trwałymi, strata miedzi (głównie strata w uzwojeniu stojana) stanowi około 65%, strata żelaza (strata w rdzeniu stojana i rdzeniu wirnika) stanowi około 20%, a pozostałe straty stanowią stosunkowo niskie proporcje. Poziom strat żelaza w silnikach z drutem płaskim i silnikach z drutem okrągłym jest podobny, a główną różnicą jest strata miedzi. W porównaniu z tradycyjnymi silnikami z drutem okrągłym, współczynnik pełnego wypełnienia szczeliny miedzianej silników z drutem płaskim może zostać zwiększony o 20%-30%, całkowita strata miedzi jest zmniejszona o 21%, a wydajność jest zwiększona o około 1%.
Technologia chłodzenia oleju
Chłodzenie powietrzem, chłodzenie cieczą i chłodzenie parowe to trzy powszechnie stosowane systemy chłodzenia silnika. Chłodzenie powietrzem jest szeroko stosowane w dziedzinie chłodzenia silników o niskiej mocy ze względu na jego zalety niskiego kosztu, wysokiej niezawodności i łatwej instalacji. Chłodzenie cieczą ma większą moc rozpraszania ciepła, a jego wydajność rozpraszania ciepła może osiągnąć 50-krotność wydajności pierwszego. Nadaje się do rozpraszania ciepła przy dużej generacji ciepła silnika i wysokiej gęstości strumienia ciepła. Jednak system chłodzenia cieczą wymaga dodatkowych obwodów cyrkulacyjnych cieczy i systemów uszczelniających, co zwiększa koszt i złożoność systemu silnika. System chłodzenia parowego jest stosowany głównie w systemie chłodzenia agregatów prądotwórczych o dużej mocy megawatów i wykorzystuje cykl zmiany fazy gaz-ciecz w celu uzyskania wydajnego chłodzenia silnika.
Formy chłodzenia cieczą silników synchronicznych z magnesami trwałymi w samochodach można podzielić na dwa typy: chłodzenie bezpośrednie i chłodzenie pośrednie. Chłodzenie pośrednie to kanał chłodzący zaprojektowany w obudowie, gdzie chłodziwo przepływa przez całą obudowę, aby odprowadzić ciepło. Chłodzenie bezpośrednie polega na wtryskiwaniu oleju chłodzącego do uszczelnionego silnika i wykorzystaniu wysokiej pojemności cieplnej oleju chłodzącego do chłodzenia. Ponadto chłodzenie bezpośrednie może zwiększyć powierzchnię styku ze źródłem ciepła i uzyskać lepszy efekt chłodzenia. Koniec uzwojenia silnika synchronicznego z magnesami trwałymi generuje dużo ciepła. Chłodziwo nie może bezpośrednio stykać się z uzwojeniem podczas chłodzenia wodnego, ale olej chłodzący może bezpośrednio stykać się z uzwojeniem podczas chłodzenia olejem, co ma wyższą wydajność chłodzenia i bardziej widoczne zalety.
W technologii chłodzenia olejem olej chłodzący może bezpośrednio stykać się z elementami grzewczymi silnika, a wydajność rozpraszania ciepła jest znacznie wyższa niż w przypadku tradycyjnego systemu chłodzenia wodnego. Medium olejowe ma zalety dobrej izolacji, wysokiej stałej dielektrycznej, niskiej temperatury zamarzania i wysokiej temperatury wrzenia.
