Vai trò của vỏ động cơ trong hệ thống năng lượng mới
Là thành phần cốt lõi của xe điện, phát điện gió, hệ thống lưu trữ năng lượng và các kịch bản ứng dụng khác, hiệu suất vận hành của động cơ năng lượng mới không chỉ bị ảnh hưởng bởi thiết kế của hệ thống điện từ mà còn bởi những hạn chế của cấu trúc cơ khí. Là thành phần chính để hỗ trợ, che chắn điện từ, tản nhiệt và bảo vệ kết cấu, việc lựa chọn vật liệu, quy trình sản xuất và tối ưu hóa cấu trúc của vỏ động cơ năng lượng mới sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất của toàn bộ máy.
Thiết kế nhẹ giúp giảm tiêu thụ năng lượng
Lựa chọn vật liệu và giảm trọng lượng kết cấu
Thiết bị năng lượng mới cực kỳ nhạy cảm với mức tiêu thụ năng lượng tổng thể, đặc biệt là trong lĩnh vực xe điện, nơi trọng lượng nhẹ có thể trực tiếp cải thiện độ bền. Các bộ phận đúc khuôn của vỏ thường sử dụng vật liệu hợp kim nhôm (như ADC12, A380, v.v.), giúp giảm trọng lượng tổng thể đồng thời đáp ứng các yêu cầu về độ bền kết cấu và độ dẫn nhiệt. Thông qua tối ưu hóa cấu trúc liên kết và phân tích phần tử hữu hạn, cấu trúc nhà ở có thể được giảm nhẹ một cách hợp lý. Không ảnh hưởng đến độ bền, việc sử dụng vật liệu ở vùng không chịu lực sẽ giảm để đạt được mục tiêu giảm trọng lượng.
Ví dụ về chiến lược
*Kết hợp các rãnh với cấu trúc sườn để cải thiện độ cứng cục bộ đồng thời giảm sử dụng vật liệu;
*Cấu trúc rỗng hoặc thiết kế hỗ trợ lưới thay thế khối rắn;
* Làm dày cục bộ các bộ phận kết nối chính và làm mỏng các bộ phận khác một cách thích hợp.
Tối ưu hóa cấu trúc tản nhiệt để nâng cao hiệu suất nhiệt
Tầm quan trọng của hiệu suất tản nhiệt
Ở động cơ năng lượng mới, động cơ sẽ sinh ra rất nhiều nhiệt khi làm việc trong thời gian dài. Nếu nhiệt lượng không được thải ra kịp thời không chỉ ảnh hưởng đến hiệu suất mà còn làm giảm tuổi thọ của các bộ phận. Vì vậy, khả năng tản nhiệt của vỏ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng hoạt động ổn định của toàn bộ máy.
Phương pháp thiết kế tản nhiệt
*Thiết kế sườn tản nhiệt: Thêm các gân tản nhiệt hoặc tản nhiệt được bố trí đều trên bề mặt vỏ để tăng diện tích tiếp xúc với không khí và nâng cao hiệu quả tản nhiệt đối lưu tự nhiên.
*Tối ưu hóa đường dẫn nhiệt: Dẫn nhiệt lên bề mặt vỏ thông qua kênh dẫn nhiệt bên trong vỏ, để nguồn nhiệt được giải phóng nhanh hơn.
*Đánh giá độ dẫn nhiệt của vật liệu: Chọn hợp kim nhôm có độ dẫn nhiệt cao hơn (chẳng hạn như các loại có hàm lượng Si thấp hơn) có thể cải thiện hiệu suất truyền nhiệt.
Tăng cường sức mạnh kết cấu để cải thiện độ ổn định cơ học
Tác động của kết cấu đến độ rung và tiếng ồn
Động cơ sẽ tạo ra độ rung và tiếng ồn trong quá trình hoạt động. Kết cấu vỏ có ổn định hay không sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng vận hành êm ái của động cơ. Bằng cách tăng cường hợp lý độ cứng của cấu trúc, nó giúp triệt tiêu sự cộng hưởng, giảm tổn thất cơ học và nâng cao hiệu quả vận hành của toàn bộ máy.
Tăng cường nguyên tắc thiết kế kết cấu
* Làm dày các bộ phận chịu ứng suất chính: chẳng hạn như mặt bích lắp, ghế chịu lực và các bộ phận hỗ trợ cố định;
* Bố trí hợp lý các gân gia cố bên trong: Cải thiện khả năng chống uốn và xoắn tổng thể;
* Tải trọng phân bố thiết kế đối xứng: Tránh ứng suất tập trung một phương gây biến dạng kết cấu.
Ảnh hưởng của các thông số quá trình đúc đến chất lượng vỏ
Chất lượng của khuôn đúc có liên quan đến hiệu suất tiếp theo
Trong quá trình đúc vỏ, các yếu tố như tính lưu động của hợp kim, thiết kế khuôn, tốc độ làm mát và tốc độ phun sẽ ảnh hưởng đến mật độ và tính chất cơ học cuối cùng. Các bộ phận đúc khuôn có độ xốp cao hoặc khiếm khuyết về cấu trúc dễ bị nứt, biến dạng, tản nhiệt kém,… trong quá trình sử dụng.
Đề xuất tối ưu hóa quy trình
* Cài đặt hợp lý tốc độ và áp suất phun: Cải thiện mật độ đúc và giảm sự tạo lỗ rỗng;
* Tối ưu hóa hệ thống cổng và tràn: Đảm bảo kim loại nóng chảy lấp đầy khoang khuôn một cách trơn tru;
* Kiểm soát nhiệt độ khuôn và thời gian làm nguội: Tránh ứng suất bên trong quá mức hoặc bề mặt gồ ghề.
Thông qua việc tối ưu hóa ở trên, chất lượng tổng thể và tính nhất quán của lớp vỏ đúc có thể được cải thiện, từ đó giảm tổn thất tiêu thụ năng lượng do khuyết tật.
Xử lý bề mặt tăng cường chức năng
Tầm quan trọng của công nghệ bề mặt
Vỏ động cơ hoạt động trong môi trường ẩm ướt, nhiều dầu mỡ, nhiệt độ thay đổi trong thời gian dài và dễ bị ăn mòn hoặc nhiễm bẩn. Xử lý bề mặt không chỉ có thể bảo vệ vật liệu mà còn cải thiện hiệu ứng dẫn nhiệt và che chắn điện từ.
Phương pháp điều trị phổ biến
* Anodizing: Tăng cường khả năng chống ăn mòn và cải thiện độ cứng bề mặt;
* Phun hoặc sơn tĩnh điện: Cách ly ảnh hưởng của môi trường bên ngoài và đạt được thiết kế tương thích điện từ cùng một lúc;
* Lớp phủ dẫn nhiệt: Cải thiện hiệu quả dẫn nhiệt bề mặt và hỗ trợ tản nhiệt.
Quá trình lắp ráp phù hợp và thiết kế hợp tác toàn bộ máy
Ảnh hưởng của khả năng tương thích đến hiệu quả
Vỏ động cơ không tồn tại một cách biệt lập. Nó cần phải được phối hợp với stato, rôto, hệ thống làm mát, kết cấu lắp đặt, v.v. Nếu lỗi kích thước vỏ hoặc kết cấu không tương thích sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả lắp ráp, giảm độ cứng của toàn bộ máy và tăng điện trở vận hành.
Những điểm chính của thiết kế hợp tác
* Đảm bảo tính chính xác, đồng trục của vị trí lỗ lắp ráp;
* Thiết kế cấu trúc dẫn hướng lắp ráp để định vị nhanh chóng;
* Xem xét tính nhất quán của các thông số như vị trí giao diện và khả năng kết nối ống dẫn khí với hệ thống làm mát.
Phương pháp sản xuất và thử nghiệm thông minh cải thiện tính nhất quán
Việc sử dụng thiết bị đúc khuôn tự động và công nghệ xử lý CNC chính xác có thể giúp cải thiện tính nhất quán và độ lặp lại của vỏ. Với hệ thống phát hiện trực tuyến và phân tích mô hình kỹ thuật số, các khiếm khuyết có thể được tìm thấy trong giai đoạn đầu của quá trình sản xuất và quy trình có thể được điều chỉnh kịp thời. Các phương pháp phát hiện phổ biến bao gồm phát hiện lỗ hổng bằng tia X, đo ba tọa độ, kiểm tra siêu âm, v.v., giúp sàng lọc các khuyết tật bên trong và độ lệch kích thước để đảm bảo độ ổn định của cấu trúc vỏ.
