Thiết kế một động cơ truyền động điện liên quan đến việc tích hợp một động cơ điện, hộp số, vi sai (nếu cần) và điều khiển thiết bị điện tử vào một bộ phận nhỏ gọn duy nhất. Hệ thống này được sử dụng rộng rãi ở xe điện (EV), xe tay ga điện tử, xe golf và máy công nghiệp. Dưới đây là hướng dẫn có cấu trúc để thiết kế một động cơ truyền động điện.
|
thành phần |
chức năng |
|
Động cơ điện |
Cung cấp năng lượng quay (ưu tiên BLDC/PMSM). |
|
Hộp số |
Điều chỉnh tốc độ/mô-men xoắn (bánh răng hành tinh/xoắn ốc phổ biến). |
|
vi sai |
Phân phối lực tới các bánh xe (tùy chọn trong một số thiết kế). |
|
Nhà ở |
Bao bọc và bảo vệ các bộ phận (nhôm/thép). |
|
Bộ điều khiển |
Quản lý tốc độ, mô-men xoắn và hiệu suất động cơ (MCU/ECU). |
|
Hệ thống làm mát |
Ngăn ngừa quá nhiệt (làm mát bằng chất lỏng/không khí). |
A. Các loại động cơ
|
Loại |
Ưu điểm |
Nhược điểm |
Tốt nhất cho |
|
Động cơ BLDC |
Hiệu quả cao, tuổi thọ dài |
Cần bộ điều khiển |
Hầu hết xe điện, xe tay ga điện tử |
|
Động cơ PMSM |
Mô-men xoắn và hiệu suất vượt trội |
Đắt |
Xe điện hiệu suất cao |
|
Động cơ cảm ứng |
Mạnh mẽ, chi phí thấp |
Kém hiệu quả hơn |
Ứng dụng công nghiệp |
B. Thông số động cơ chính
Công suất (kW) → Thông thường 0,6kW–200kW (tùy thuộc vào kích cỡ xe).
Điện áp (V) → 48V–800V (điện áp cao hơn = hiệu suất tốt hơn).
Tốc độ (RPM) → 3.000–15.000 vòng/phút (giảm tốc cho bánh xe).
Mô-men xoắn (Nm) → 50–500 Nm (phụ thuộc vào tỷ số truyền).
A. Các loại bánh răng
|
Loại |
Ưu điểm |
Nhược điểm |
|
Bánh răng hành tinh |
Nhỏ gọn, mô-men xoắn cao |
Sản xuất phức tạp |
|
bánh răng xoắn ốc |
Yên tĩnh, hiệu quả |
Mô-men xoắn thấp hơn hành tinh |
|
Bánh răng thúc đẩy |
Đơn giản, rẻ tiền |
Ồn ào, kém bền |
B. Lựa chọn tỷ số truyền
Tỷ lệ cao (ví dụ: 10:1) → Nhiều mô-men xoắn hơn, tốc độ thấp hơn (tốt cho xe hạng nặng).
Tỷ lệ thấp (ví dụ: 5:1) → Tốc độ cao hơn, ít mô-men xoắn hơn (tốt cho xe điện nhẹ).
C. Tích hợp khác biệt
Mở vi sai → Tiêu chuẩn cho hầu hết các xe điện.
Vi sai hạn chế trượt (LSD) → Lực kéo tốt hơn (EV hiệu suất).
Không có sự khác biệt → Được sử dụng trong hệ thống dẫn động một bánh (xe tay ga điện tử).
A. Phương pháp làm mát
Làm mát bằng không khí → Đơn giản, rẻ tiền (đối với động cơ công suất thấp).
Làm mát bằng chất lỏng → Hiệu quả, được sử dụng trong xe điện hiệu suất cao.
Tản nhiệt & Quạt → Làm mát thụ động/chủ động cho bộ điều khiển.
B. Vật liệu nhà ở
Nhôm → Nhẹ, tản nhiệt tốt.
Thép → Mạnh hơn nhưng nặng hơn.
Vật liệu composite → Xu hướng mới nổi (nhẹ & bền).
A. Bộ điều khiển động cơ (ECU)
FOC (Điều khiển theo trường) → Tốt nhất cho BLDC/Động cơ PMSM.
Điều chế PLC → Điều chỉnh tốc độ và mô-men xoắn hiệu quả.
Phanh tái tạo → Phục hồi năng lượng khi giảm tốc.
B. Cảm biến & Phản hồi
Bộ mã hóa/Bộ giải quyết → Theo dõi vị trí động cơ chính xác.
Cảm biến nhiệt độ → Ngăn chặn quá nhiệt.
Cảm biến mô-men xoắn → Tối ưu hóa việc cung cấp năng lượng.
|
tham số |
Xe tay ga điện tử |
Xe Golf |
Xe điện thương mại |
|
Loại động cơ |
Trung tâm BLDC |
BLDC |
PMSM |
|
Công suất (kW) |
1–5 kW |
5–15 kW |
50–200 kW |
|
Điện áp (V) |
48V–72V |
72V–144V |
400V–800V |
|
Tỷ số truyền |
5:1–8:1 |
10:1–15:1 |
8:1–12:1 |
|
làm mát |
không khí |
Không khí/Chất lỏng |
Chất lỏng |
|
vi sai |
không có |
Mở khác biệt |
LSD/E-Diff |
♦ Tích hợp động cơ và hộp số → Đảm bảo căn chỉnh chính xác.
♦ Gia công vỏ máy → Sử dụng CNC để có dung sai chặt chẽ.
♦ Niêm phong → IP67+ chống thấm (nếu sử dụng ngoài trời).
♦ Kiểm tra → Xác nhận mô-men xoắn, hiệu suất và khả năng làm mát.
|
Thử thách |
Giải pháp |
|
Quá nóng |
Làm mát bằng chất lỏng + dán nhiệt. |
|
Tiếng ồn bánh răng |
Sử dụng bánh răng xoắn ốc/hành tinh. |
|
cân nặng |
Vỏ nhôm + vật liệu composite. |
|
Mất hiệu quả |
Tối ưu hóa việc chia lưới và bôi trơn bánh răng. |
Trục E tích hợp (Động cơ + Hộp số + Bộ vi sai trong một đơn vị).
Bộ biến tần SiC/GaN → Hiệu suất và mật độ năng lượng cao hơn.
Bánh răng in 3D → Nhẹ và có thể tùy chỉnh.
Thiết kế động cơ truyền động điện đòi hỏi phải cân bằng lựa chọn động cơ, tỷ số truyền, làm mát và điều khiển thiết bị điện tử. A Động cơ BLDC/PMSM có hộp số hành tinhlý tưởng cho hầu hết các ứng dụng, trong khi các thuật toán làm mát bằng chất lỏng và điều khiển tiên tiến sẽ nâng cao hiệu suất.
Bạn có muốn đề xuất cho các nhà cung cấp bộ điều khiển động cơ hoặc hộp số cụ thể không? Hãy liên hệ với đội ngũ kỹ sư của chúng tôi ngay bây giờ.
