Быстрый ответВал электродвигателя, или вал ротора, является основным валом приводного двигателя электромобиля. Он отличается от стандартного вала двигателя по трем параметрам. Обычно он выполнен полым, чтобы снизить вес и позволить охлаждающей жидкости течь через отверстие. В нем используется закаленная легированная сталь и шлицы, обеспечивающие высокий крутящий момент и быстрое реверсирование. И он сбалансирован и отшлифован до очень жестких пределов, потому что электродвигатели вращаются намного быстрее, чем промышленные двигатели. Эти требования делают вал ротора одной из самых твердых частей во всем приводном агрегате.
Приводной двигатель электромобиля требует от вала большего, чем любой промышленный двигатель. Он вращается быстрее. Он меняет крутящий момент тысячи раз в день. То жарко, то холодно, то снова жарко. А покупатель хочет, чтобы он был легким, чтобы сэкономить дальность.вал роторадолжен встретиться со всем этим одновременно. В этом руководстве объясняется, как проектируются, охлаждаются и изготавливаются валы роторов электромобилей, а также как составить спецификацию, которую может составить производитель валов.
Стандартвал двигателянасос или вентилятор работает с постоянной скоростью и постоянной нагрузкой. Вал ротора EV этого не делает. Он сталкивается с четырьмя требованиями, которые обычный вал никогда не выполняет одновременно.
Во-первых, скорость. Приводные двигатели электромобилей работают намного быстрее, чем сетевые двигатели. Высокие обороты умножают любой крошечный дисбаланс на большую вибрацию. Во-вторых, реверс крутящего момента. Каждый раз, когда автомобиль ускоряется или тормозит с рекуперацией, вал нагружается и разгружается. Это вызывает усталость. В-третьих, тепло. Ротор нагревается, поэтому вал должен переносить или сопротивляться этому теплу. В-четвертых, вес. Любая масса на валу является вращающейся массой, а стоимость вращающейся массы варьируется.
Вал ротора также устанавливает воздушный зазор между ротором и статором. Если вал иссякает, зазор меняется при его повороте. Это снижает эффективность и увеличивает шум. Так что концентричность здесь не является тонкостью. Это имеет решающее значение для работы двигателя.
В большинстве приводных двигателей электромобилей используетсяполый вал ротораа не твердый. Отверстие в центре приносит два явных преимущества.
Первый выигрыш – это вес. Удаление сердечника удаляет массу из наибольшего радиуса стержня. Это снижает как вес вала, так и инерцию его вращения. Меньшая инерция означает, что двигатель ускоряется быстрее и тратит меньше энергии на ускорение и замедление. В течение всего цикла езды это помогает увеличить запас хода.
Второе преимущество — это функциональность. Отверстие – это не пустое пространство. В некоторых схемах он может нести охлаждающее масло, провод резольвера или второй концентрический вал. Таким образом, полый вал выполняет в одной части две функции: строительную и водопроводную.
Отверстие снижает жесткость и прочность, если оно слишком велико. Стена должна оставаться достаточно толстой, чтобы выдерживать крутящий момент и сопротивляться изгибу. Хорошая конструкция позволяет настроить диаметр отверстия в соответствии с крутящим моментом, а не до максимального значения, которое позволяет материал. Компания Guansho обрабатывает полые валы с отверстиями от 3 до 50 мм и внутренним диаметром вала до 130 мм, поэтому стенку можно подобрать в соответствии с задачей.
Высокая плотность мощности выделяет тепло. Магниты и сердечник ротора нагреваются под нагрузкой. Если это тепло не удалить, магниты ослабнут и двигатель ухудшится. Полый вал решает эту проблему, направляя охлаждающую жидкость прямо к центру ротора.
В обычной схеме масло закачивается в скважину с одного конца. Он течет по внутренней части вала, забирает тепло от ротора и выходит на другом конце. В некоторых конструкциях масло распыляется через небольшие радиальные отверстия на обмотки. В результате охлаждающая жидкость получает тепло, с которым не может сравниться воздушное охлаждение.
Чтобы это работало, отверстие должно быть чистым, прямым и иметь точный размер. Грубое или смещенное от центра отверстие нарушает поток и баланс. Вот почему охлаждаемый вал ротора — это прецизионная работа, а не просто просверленное отверстие.
Вал ротора передает полный крутящий момент двигателя и каждое его изменение. Это требует стали с высокой усталостной прочностью, которая также реагирует на закалку. Здесь лидируют легированные стали.
| Материал | Роль на валу электромобиля |
|---|---|
| легированная сталь 4140 | Сильный, жесткий, хорошая усталостная жизнь. Общая основа для закаленных валов роторов. |
| легированная сталь 4340 | Снова более высокая прочность для наиболее сильно нагруженных валов. |
| Цементируемая легированная сталь | Используется там, где шлицу требуется твердая, износостойкая поверхность поверх прочного сердечника. |
Затем термическая обработка адаптирует свойства. Корпус закален и отпущен для обеспечения прочности. Шеи подшипников и шлицы часто подвергаются индукционной закалке, поэтому поверхность устойчива к износу, а сердечник остается прочным. Guanshuo достигает твердости от 42 до 48 HRC на типичных валах и выше на поверхностях, которые в этом нуждаются. Закалка всегда происходит перед окончательной шлифовкой, поскольку она смещает металл.
Скорость – это то, что затрудняет сборку вала ротора. Небольшой дисбаланс, который безвреден при 1500 об/мин, становится сильной тряской на высоких скоростях EV. Сила от дисбаланса возрастает пропорционально квадрату скорости. Таким образом, вал электромобиля должен быть сбалансирован и отшлифован гораздо плотнее, чем промышленный.
Это контролируют три спецификации. Динамический баланс удерживает массу по центру, поэтому вал не трясется на скорости. Компания Guanshuo балансирует валы до класса от G0,1 до G0,4. Биение, или TIR, сохраняет соответствие каждого диаметра оси. Гуаньшо придерживается TIR до 0,01 мм, а часто и до 0,005 мм. Поверхностная обработка шеек Ra<0,4 мкм обеспечивает бесшумность и долговечность подшипников.
Вместе эти характеристики определяют шум, вибрацию и резкость, или NVH, двигателя. В кабинах электромобилей тихо, поэтому легко услышать любой вой мотора. Плотность вала во многом обеспечивает бесшумность привода.
На валу ротора электромобиля редко используется простая шпонка. Крутящий момент слишком велик и происходит слишком частое реверсирование. Ключ выскочит. Вместо этого вал заканчиваетсясплайн, кольцо осевых зубьев, которые распределяют нагрузку на множество контактных поверхностей.
Шпонка соединяет двигатель с редуктором. Поскольку шлицевые зубья выдерживают пиковый крутящий момент при реверсе, они являются критически важной особенностью с точки зрения усталости. Они вырезаны точно, а затем часто закалены, поэтому устойчивы к износу и износу в течение всего срока службы автомобиля. АшагнулЗатем корпус находит пакет роторов, подшипники и уплотнения в заданных точках вдоль вала.
Охлаждаемый шлицевой полый вал ротора — один из наиболее сложных в изготовлении валов. Есть два широких пути.
Первый маршрут изготавливает вал из цельного прутка, затем растачивает центр. Это гибко и подходит для различных и небольших объемов. Второй маршрут соединяет две сформированные половины, часто с помощью сварки трением, чтобы создать полую форму с меньшими затратами механической обработки. Компания Guanshuo использует сварку трением на валах из нержавеющей стали, что позволяет двум секциям стать одной прочной деталью.
Какой бы маршрут ни использовался, последовательность финишной обработки обеспечивает точность:
Спецификация вала электромобиля требует большего, чем обычная спецификация вала. Дайте производителю эти баллы, чтобы получить точную цену.
Если что-то из этого все еще открыто, поделитесь мощностью и скоростью двигателя. Изготовитель валов с опытом работы в сфере электромобилей может предложить разумные стартовые характеристики и усовершенствовать их вместе с вашей командой.
Полый вал двигателя 
Полый вал с коническим отверстием 
Высокоскоростной специальный вал 
Шарнирный вал робота
Guanshuo Precision обрабатывает полые, шлицевые и охлаждаемые роторные валы для новых энергетических транспортных средств и автоматизированных приводов. Отправьте свои требования к крутящему моменту, скорости и диаметру отверстия для получения предложения.
Запросить цену Или свяжитесь с командой постраница контактов.
