Mae pob datblygiad mewn terfynau perfformiad yn deillio o resymeg beirianneg sy'n ddadgysylltadwy ac yn atgynhyrchadwy, o ddyblu cryfder deunydd i synergedd pum prif system.

Mae cynhyrchu màs moduron 30,000 rpm yn cynrychioli naid gydweithredol mewn peirianneg ar draws gwyddor deunyddiau, dylunio electromagnetig, rheoli thermol, gweithgynhyrchu manwl gywir, ac algorithmau rheoli. Mae PUMBAAEV wedi ailddiffinio ffiniau technoleg gyrru trydan magnet parhaol perfformiad uchel yn systematig trwy ddyblu cryfder deunydd rotor, topoleg magnet siâp U dwy haen, dirwyniadau pin gwallt 10 haen anghyfartal traw, lamineiddiadau dur silicon tenau iawn, a sglodion SiC 1500V a ddatblygwyd yn fewnol.

Mae ffin technoleg bob amser y tu hwnt i'r fersiwn nesaf. I beirianwyr, mae gwerth yr achos hwn yn gorwedd yn hyn: y tu ôl i bob metrig perfformiad sy'n ymddangos yn "eithafol", mae methodoleg beirianneg y gellir ei dadffurfio ac ei hatgynhyrchu.

1 Trosolwg: Gwerth Craidd Cyflymder Uchel

Gyda mabwysiadu cerbydau ynni newydd yn eang, mae galw defnyddwyr am senarios trac a gweithrediad cyflym cynaliadwy wedi cynyddu'n sylweddol. Mae moduron modurol traddodiadol yn profi "pwynt troi" pŵer tua 6,000 rpm, gyda'r trorym yn dirywio'n barhaus yn y rhanbarth pŵer cyson, gan arwain at deimlad cyflymu gwan iawn wrth oddiweddyd ar gyflymder uchel uwchlaw 120 km/awr.

Diffiniodd a datblygodd PUMBAAEV uned yrru drydan dosbarth 30,000 rpm. Mae ei manteision craidd yn ymestyn y tu hwnt i berfformiad pur. O safbwynt peirianneg systemau, ar yr un pŵer allbwn targed, mae cynyddu cyflymder o 12,000 rpm i 30,000 rpm yn caniatáu gostyngiad sylweddol yn y defnydd o ddeunyddiau modur gweithredol (copr, magnetau prin-ddaear, dur silicon).

Yn ôl data ymchwil AVL, gall dyblu'r cyflymder cylchdro leihau'r defnydd o ddeunydd craidd haearn tua 40%, gan gyflawni optimeiddio synergaidd o ran cyfaint, pwysau a chost.

System 2 Rotor: Pum Her Beirianneg Graidd

Y rotor yw'r is-system fwyaf bregus ond hollbwysig mewn modur cyflymder uchel. Ar 30,000 rpm, mae'r cyflymiad allgyrchol ar ymyl allanol y rotor yn fwy na ​40,000 g. Gall unrhyw ddiffyg dylunio arwain at fethiant trychinebus. Mae goresgyn yr her hon yn gofyn am ddatblygiadau arloesol mewn pum maes technegol.

Her 1: Dyblu Cryfder Deunydd, o 450MPa i 1000MPa Dur Silicon Cryfder Uchel

Mae lamineiddiadau rotor traddodiadol yn defnyddio dur trydanol heb ei gyfeirio gyda chryfder cynnyrch o tua 450 MPa, sy'n ddigonol ar gyfer cyflymderau hyd at 20,000 rpm. Y tu hwnt i 30,000 rpm, mae straen tynnol y cylch ar ddiamedr allanol y rotor yn fwy na therfyn cynnyrch deunyddiau confensiynol.

​Llwybr Arloesi Peirianneg:​

• ​Uwchraddio DeunyddiauMabwysiadu Dur Trydanol Cryfder Uchel (HS-ECS), gan gynyddu cryfder tynnol i ​≥1000 MPa—mwy na dwbl lefel y diwydiant confensiynol.

• ​Cymorth ProsesGweithredu weldio laser ar gyfer pentyrru lamineiddio yn lle rhybedion traddodiadol, gan wella grym bondio rhynghaenau i atal gwahanu ar gyflymderau uchel. Mae malu diamedr allanol manwl gywir yn cyflawni goddefgarwch o±3 μm, gan sicrhau crwnedd y rotor.

Her 2: Gosod Magnet, Proses Glud Ehangu Uchel i Atal Methiant

Mae magnetau parhaol sydd wedi'u hymgorffori mewn slotiau rotor yn destun effaith allgyrchol dwys ar gyflymderau uchel. Mae gludo sbot un ochr traddodiadol yn peri risg o grynodiad straen ar gyflymderau uchel; o dan amodau eithafol, gall magnetau ddatgysylltu oddi wrth waliau'r slotiau neu hyd yn oed daflu allan, gan achosi methiant trychinebus.

Technoleg Allweddol: Defnyddio haen gludiog â chyfradd ehangu uchel. Ar ôl halltu, mae'r gyfaint yn ehangu dros 5 gwaith, gan greu rhyngwyneb gludiog unffurf ar arwynebau uchaf ac isaf y magnet, gan wella dosbarthiad straen yn sylweddol o'i gymharu â bondio manwl. Rhaid i'r deunydd cotio wrthsefyll tymereddau >180°C, cael cyfernod ehangu thermol sy'n cyfateb i'r magnet (~10×10⁻⁶/°C), a chyflawni cryfder cneifio ôl-halltu ≥15 MPa.

Her 3: Topoleg Rotor, Trefniant Magnet Dwbl-Haen Siâp U yn Optimeiddio Cylchdaith a Chryfder Magnetig

Mae PUMBAAEV yn defnyddio topoleg Magnet Parhaol Mewnol (IPM) "Siâp U Ddwbl-Haen": haen U fewnol wedi'i gosod ar ben haen U allanol, gyda magnetau pob haen wedi'u rhannu ymhellach yn segmentau lluosog.

​Manteision Craidd:​

• ​Hwb TorqueYn cynyddu'r gwahaniaeth amharodrwydd echelin-q/echelin-d i'r eithaf, gan gynyddu'r trorym brig tua 10% heb ychwanegu deunydd magnet ychwanegol.

• ​Dosbarthiad StraenMae'r strwythur segmentiedig yn gwasgaru straen i nifer o unedau annibynnol, gan atal cracio mewn blociau magnet monolithig a lleddfu heriau gweithgynhyrchu magneteiddio.

• ​Optimeiddio NVHMae'r topoleg dwbl-U, ynghyd â dyluniad gogwydd, yn rheoli'r ystumio harmonig cyfan (THD) o ddwysedd fflwcs y bwlch aer sylfaenol i lai na 5%, gan atal harmonigau o orchymyn uchel.

Darlun o strwythur rotor modur cyflymder uchel, yn dangos y magnetau dwy haen siâp U a'r dyluniad segmentedig.

Her 4: Cydbwyso Dynamig Cyflymder Uchel, Anghydbwysedd Gweddilliol wedi'i Atal o fewn 50mg

Ar 30,000 rpm, mae anghydbwysedd bach iawn yn cynhyrchu cannoedd o gilogramau o rym allgyrchol. Cywasgodd PUMBAAEV yr anghydbwysedd gweddilliol o lefel nodweddiadol y diwydiant o ≤150 mg i ≤50 mg, gostyngiad o 67%.

​Cadwyn Proses Cydbwyso DynamigPeiriannu garw → Gosod magnetau'n boeth → Cydbwyso cychwynnol → Peiriannu manwl gywir → Gwirio cydbwysedd deinamig cyflymder uchel, ystod cyflymder llawn (wedi'i brofi ar 30,500 rpm). Cyflawnir cywiriad anghydbwysedd trwy felino tyllau tynnu pwysau mewn gorchuddion pen, gyda datrysiad o ±1 mg. Mae gwiriad eilaidd ar ôl cylchoedd sioc thermol yn sicrhau sefydlogrwydd ar ôl cydosod.

Her 5: Dylunio Cyflymder Critigol, Ymyl Diogelwch o 15%

Mae dirgryniad yn cynyddu'n sylweddol pan fydd y cyflymder gweithredu yn agosáu at gyflymder plygu critigol cyntaf y rotor. Cynlluniodd PUMBAAEV y cyflymder plygu critigol cyntaf i fod ​35,000 rpm, tua 15% uwchlaw'r cyflymder gweithredu graddedig uchaf, gan ddarparu ymyl diogelwch digonol.

Llwybr Gweithredu: Cynyddu rhychwant a chyn-lwyth cynnal y beryn i wella anystwythder plygu'r siafft; defnyddio berynnau ceramig silicon nitrid (Si₃N₄) ar yr un pryd i gynnal anystwythder y beryn ar werthoedd DN uwch (cyflymder × diamedr y twll) wrth ddarparu inswleiddio naturiol yn erbyn cyrydiad cerrynt y siafft.

3 Rheoli Stator a Thermol: Ymosodiad Cydlynol ar Golledion Amledd Uchel

Ar 30,000 rpm, mae'r amledd trydanol yn cyrraedd ​500 Hz. Mae'r effaith croen mewn dirwyniadau traddodiadol yn achosi i golledion copr AC gynyddu'n sylweddol, gan olygu bod angen datrysiad cyfun o dirwyniadau bach ac oeri olew uniongyrchol.

Dirwyniadau Hairpin: Mae Dyluniad Traw Anghyfartal 10 Haen yn Optimeiddio Cymhareb Colli Copr AC/DC

Gall ffactor llenwi copr gwifrau gwastad trawsdoriad petryalog fod yn fwy na 60%, sy'n llawer uwch na 40-45% gwifrau crwn. Mae stator uwch-fodur PUMBAAEV yn defnyddio weindio pin gwallt 10 haen anghyfartal traw, gyda thrwch gwahaniaethol ar gyfer y stribedi copr ym mhob haen.

• ​Mae haenau allanol yn deneuachGer agoriad y slot, maen nhw'n cario'r cydrannau cerrynt amledd uchel yn ddelfrydol.

• ​Mae'r haenau mewnol yn fwy trwchusGer gwaelod y slot, maen nhw'n cario'r gydran DC yn bennaf.

Mae'r dyluniad hwn yn rheoli'r gymhareb colled copr AC/DC i tua 1.15 (nodweddiadol yn y diwydiant yw 1.3-1.5), tra bod y bylchau rhynghaen anghyfartal yn optimeiddio'r trawsdoriad llif ar gyfer oeri olew.

Deunydd Craidd: Mae Lamineiddiadau Ultra-Denau yn Lleihau Colledion Haearn Amledd Uchel yn Ddramatig

Mae colledion craidd yn cynyddu gydag amledd. Ar 500 Hz, mae colledion mewn dur silicon traddodiadol 0.35 mm yn cynyddu. Mae PUMBAAEV yn defnyddio dur trydanol amledd uchel, ultra-denau gyda thrwch o ≤0.2 mm, gan leihau colledion craidd ar 500 Hz 40-50% o'i gymharu â dur 0.35 mm. Mae'r lamineiddiadau teneuach hefyd yn cynyddu'r arwynebedd ar gyfer afradu gwres fesul uned gyfaint.

System Oeri: Mae Oeri Olew Uniongyrchol yn Galluogi Rheoli Thermol Effeithlon

Mae dwysedd thermol y stator ar 30,000 rpm yn eithriadol o uchel, y tu hwnt i allu oeri siaced draddodiadol. Mae PUMBAAEV yn integreiddio'r darn olew oeri y tu mewn i slotiau'r stator, gan ganiatáu i olew lifo rhwng y dirwyniadau, gan gyflawni oeri cyswllt uniongyrchol â'r dirwyniadau copr.

​Synergedd Thermol Triphlyg:

1. ​Lamineiddiadau ultra-denauLleihau colledion haearn a chynyddu arwynebedd.

2. ​Pinnau gwallt anghyfartal: Optimeiddio sianeli llif olew oeri.

3. ​Oeri olew uniongyrcholYn darparu oeri cyswllt uniongyrchol. Mae mesuriadau'n dangos y gellir rheoli gwahaniaethau tymheredd y dirwyniadau cyflwr cyson o fewn 5°C, gyda thymheredd brig wedi'i ostwng tua 40°C.

4 Rheoli NVH: Y Chwilio am Dawelwch yn yr Oes Drydanol

Gyda sŵn cefndir is mewn cerbydau trydan, mae sŵn modur yn dod yn fwy canfyddadwy. Mae'r amledd sylfaenol 500 Hz ar 30,000 rpm a'i harmonigau yn dod o fewn yr ystod fwyaf sensitif o glyw dynol (500-4000 Hz).

​Ffynonellau Cyffroi Sŵn Cynradd:

• ​Harmonegau Grym Electromagnetig: Wedi'i gynhyrchu gan harmonigau gofodol dwysedd fflwcs y bwlch aer (a bennir gan siâp y magnet, strwythur y dirwyn i ben).

• ​Harmonigau PWM GwrthdroyddMae amledd newid a'i luosrifau yn cyflwyno harmonigau tonffurf cerrynt, gan gyffroi harmonigau grym magnetig ymhellach.

• ​Anghydbwysedd MecanyddolMae anghydbwysedd gweddilliol y rotor yn cynhyrchu cyffro amledd cylchdro 1X (500 Hz), y mae'n rhaid ei wahanu oddi wrth amleddau cyseiniant y beryn a'r tai.

​Strategaeth Rheoli NVH Triphlyg:

1. ​Optimeiddio ElectromagnetigOptimeiddio aml-amcan siâp y slot, ongl y gogwydd, ac ati, i leihau osgled harmonigau grym electromagnetig (e.e., gorchmynion 6N). Defnyddir pentyrru heligol manwl iawn ar gyfer gogwydd.

2. ​Atgyfnerthu Strwythurol ac YnysuGwella anystwythder cyffredinol yr uned e-yrru (asennau'r tai) i symud amleddau cyseiniant i ffwrdd o fandiau gweithredol; defnyddio bwshiau ynysu dirgryniad effeithlonrwydd uchel mewn pwyntiau mowntio i leihau trosglwyddo dirgryniad trwy lwybrau strwythurol.

3. ​Cydbwyso Dynamig Manwl UchelMae anghydbwysedd gweddilliol ≤50 mg yn sicrhau bod cyflymiad dirgryniad wrth y cyffroad 1X (500 Hz) yn

5 Electroneg Rheoli a Phŵer: Rôl Ganolog Sglodion SiC

Mae amledd uchel ac effeithlonrwydd uchel yn ofynion cynhenid ​​ar gyfer moduron cyflymder uchel, sy'n dibynnu'n uniongyrchol ar ddatblygiadau mewn dyfeisiau rheoli a phŵer.

Mae'r sglodion SiC 1500V a ddatblygwyd yn fewnol yn ddatblygiad craidd. O'i gymharu ag IGBTs traddodiadol, mae MOSFETs SiC yn galluogi:

• ​Amlder Newid UwchYn cefnogi cyflymderau modur uwch (amleddau trydanol).

• ​Colledion Newid IsYn gwella effeithlonrwydd y system, yn enwedig yn y rhanbarth cyflymder uchel.

• ​Graddfa Foltedd UwchMae'r sgôr 1500V yn darparu ymyl diogelwch ar gyfer llwyfannau 800V a datblygiadau yn y dyfodol.

Rhaid i algorithmau rheoli gael eu paru'n ddwfn â'r modur, gan sicrhau gweithrediad sefydlog yn y rhanbarth gwanhau maes cyflymder uchel ac effeithlonrwydd gorau posibl.

06 Heriau ac Esblygiad y Dyfodol

Tagfeydd Technolegol Presennol

• ​Cost DeunyddMae dur trydanol cryfder uchel a haenau arbenigol yn parhau i fod 20-30% yn ddrytach na datrysiadau confensiynol.

• ​Terfyn Dur SiliconMae lamineiddiadau teneuach yn lleihau colli haearn ond yn peryglu anystwythder; mae'r cyfaddawd rhwng colli haearn a anystwythder yn her graidd.

• ​Dibynadwyedd Gydol Oes y DwynMae angen mwy o ddata profion ffordd ar gyfer dibynadwyedd cylch oes llawn berynnau ceramig cyflym ar werthoedd DN uwch-uchel.

• ​Cadwyn Gyflenwi SiCMae cyfraddau cynnyrch a chost sglodion SiC mewnol, yn enwedig y swbstrad 4H-SiC, yn rhwystrau allweddol i ddiwydiannu.

Llwybrau Technoleg y Dyfodol

• ​Deunyddiau NewyddMae deunyddiau magnetig meddal amorffaidd/nanogrisialog yn cynnig colled craidd ~60% yn is na dur silicon ac maent yn ymgeisydd gwych ar gyfer creiddiau stator y genhedlaeth nesaf, er bod heriau'n parhau wrth brosesu deunyddiau brau.

• ​Topolegau NewyddMae Moduron Fflwcs Echelinol (AFM), gyda'u strwythur siâp disg sy'n addas yn naturiol ar gyfer cyflymder uchel, ar gynllun rhai Gwneuthurwyr Cynnyrch OEM, gan gynnig dwysedd pŵer damcaniaethol 20-40% yn uwch na moduron fflwcs rheiddiol.

• ​Rheolaeth Thermol IntegredigGall rhannu olew oeri rhwng modiwlau pŵer y stator a'r gwrthdröydd leihau ymwrthedd thermol ~30% a symleiddio pensaernïaeth y system.

• ​Chwyldro Dylunio a Yrrir gan AIMae cyd-efelychu aml-ffiseg (electromagnetig-thermol-strwythurol-NVH) ynghyd ag algorithmau AI/optimeiddio yn cynnig y potensial i gywasgu cylchoedd datblygu modur cyflym o 24 mis i lai na 12 mis.

Mae ffin technoleg bob amser y tu hwnt i'r fersiwn nesaf. Mae cynhyrchu màs moduron 30,000 rpm yn nodi agoriad cylch technolegol newydd sy'n cael ei yrru gan fethodoleg peirianneg systemau, integreiddio fertigol dwfn, a meddwl peirianneg eithafol.