Antriebsmotortechnologie und Trends
Flachdrahtmotor
Flachdrahtmotor bezieht sich auf den Ersatz des herkömmlichen zylindrischen emaillierten Kupferdrahts in der Statorwicklung durch emaillierten Kupferflachdraht, der in Haarnadelform verarbeitet wurde. Im Statorquerschnitt des Runddrahtmotors gibt es viele Lücken zwischen den runden Kupferdrähten, während im Statorquerschnitt des Flachdrahtmotors der rechteckige Kupferdraht den Raum besser ausfüllen und die Nutfüllrate verbessern kann, was der grundlegende Unterschied zwischen Flachdrahtmotoren und Runddrahtmotoren ist.
Im Vergleich zu herkömmlichen Runddrahtmotoren kann die Füllrate der blanken Kupfernuten von Flachdrahtmotoren um 20 %-30 % erhöht werden. Die Erhöhung der Füllrate der Nuten entspricht einer höheren Leistung und einem höheren Drehmoment des Motors bei gleichem Volumen. Bei gleicher Leistung können Außendurchmesser und Volumen des Motors verringert und dadurch das Gewicht des Motors reduziert werden. Daher weist der Flachdrahtwicklungsmotor eine höhere Leistungsdichte auf, wodurch sich der Permanentmagnetmotor weiter in Richtung Miniaturisierung entwickeln kann.
Im Vergleich zu Runddrahtmotoren sind die Hauptvorteile von Flachdrahtmotoren geringere Verluste und eine verbesserte Effizienz. Von den Verlusten von Permanentmagnet-Synchronmotoren machen Kupferverluste (hauptsächlich Verluste in der Statorwicklung) etwa 65 % aus, Eisenverluste (Verluste im Statorkern und Rotorkern) etwa 20 % und die übrigen Verluste machen relativ geringe Anteile aus. Der Eisenverlustgrad von Flachdrahtmotoren und Runddrahtmotoren ist ähnlich, und der Hauptunterschied ist der Kupferverlust. Im Vergleich zu herkömmlichen Runddrahtmotoren kann die Füllrate der blanken Kupfernuten von Flachdrahtmotoren um 20 %-30 % erhöht werden, der Gesamtkupferverlust wird um 21 % reduziert und die Effizienz wird um etwa 1 % erhöht.
Ölkühltechnik
Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Verdunstungskühlung sind drei häufig verwendete Motorkühlsysteme. Luftkühlung wird aufgrund ihrer Vorteile wie niedrige Kosten, hohe Zuverlässigkeit und einfache Installation häufig im Bereich der Motorkühlung mit geringer Leistung eingesetzt. Flüssigkeitskühlung hat eine höhere Wärmeableitungsleistung und ihre Wärmeableitungseffizienz kann bis zu 50-mal höher sein als die erstere. Sie eignet sich für Wärmeableitungssituationen mit hoher Motorwärmeerzeugung und hoher Wärmestromdichte. Das Flüssigkeitskühlsystem erfordert jedoch zusätzliche zirkulierende Flüssigkeitskreisläufe und Dichtungssysteme, was die Kosten und Komplexität des Motorsystems erhöht. Das Verdunstungskühlsystem wird hauptsächlich im Kühlsystem von Generatorsätzen der Megawattklasse mit großer Kapazität verwendet und nutzt den Gas-Flüssigkeits-Phasenwechselzyklus, um eine effiziente Kühlung des Motors zu erreichen.
Die Flüssigkeitskühlungsformen von Permanentmagnet-Synchronmotoren für Kraftfahrzeuge werden grob in zwei Typen unterteilt: direkte Kühlung und indirekte Kühlung. Bei der indirekten Kühlung handelt es sich um einen Kühlkanal im Gehäuse, bei dem das Kühlmittel durch das gesamte Gehäuse fließt, um die Wärme abzuleiten. Bei der direkten Kühlung wird Kühlöl in den abgedichteten Motor eingespritzt und die hohe spezifische Wärmekapazität des Kühlöls zur Kühlung genutzt. Darüber hinaus kann durch die direkte Kühlung die Kontaktfläche mit der Wärmequelle vergrößert und eine bessere Kühlwirkung erzielt werden. Das Wicklungsende des Permanentmagnet-Synchronmotors erzeugt viel Wärme. Bei der Wasserkühlung kann das Kühlmittel nicht direkt mit der Wicklung in Kontakt kommen, bei der Ölkühlung kann das Kühlöl jedoch direkt mit der Wicklung in Kontakt kommen, was eine höhere Kühleffizienz und weitere Vorteile bietet.
Bei der Ölkühlungstechnologie kann das Kühlöl direkt mit den Heizkomponenten des Motors in Kontakt kommen, und die Wärmeableitungseffizienz ist viel höher als bei herkömmlichen Wasserkühlungssystemen. Das Ölmedium hat die Vorteile einer guten Isolierung, einer hohen Dielektrizitätskonstante, eines niedrigen Gefrierpunkts und eines hohen Siedepunkts.
