汽车电动涡轮

增加汽车发动机功率的最有效方法是涡轮机。 但是,它具有许多明显的缺点,例如:存在涡轮孔,在较小的发动机转速范围内实现最佳运行,资源不足以及为此不准备将其安装在发动机中的困难。

这些问题中的许多可以通过电动涡轮机解决。 使用电动涡轮机,可以随时创建必要的增压压力,您可以放慢速度,而不必担心压力会下降。 在电动涡轮机中,没有热的部分被加热到一千度。 这对其资源,价格和易于安装产生积极影响。

本文将致力于我们在这个方向上的发展。



开发设计特点

目前,在中国,您可以购买许多电动涡轮机,它们直接位于空气过滤器前面的入口处。 但是,它们是100%无用的。 为了确保必要的压力和大量的空气供应,电动机的功率应为约4 kW。 中国的涡轮机功率为几百瓦。

为此,我们专门开发了一种无刷电动机,该电动机能够提供高达5KW的功率,并且可以使涡轮机旋转至50000RPM。 电动机经过特殊设计,因此在满功率时,其最大效率为93%,然后将产生350W的热量,这是非常现实的消除方式,从理论上讲,我们的电动机可以不断产生全功率。 有关我们电机特性的更多详细信息,请参见此处





为了给该电机供电,我们决定使用两节汽车电池。 这将大大简化操作过程和安装成本。 标准使用一个电池,第二个电池串联连接。 要为第二个电池充电,它通过高精度继电器接触器重新连接到第一个电池。 锂电池的价格会贵出一个数量级,而锂电池需要特殊充电,并且必须在正确的温度条件下非常小心地操作。

但是,此解决方案有一个缺点。 为了以全功率为电动机供电,需要约250A的电流,铅电池能够产生此电流,但时间不长(10-30秒)。 然后,电池将需要一点“休息”。 但是,在我们看来,这已经足够了,很少有发动机需要较长时间的全功率。

我们将此涡轮机用作涡轮机本身( 此处也提供其特性)。

我们从中取出了所有多余的东西,并将其浪费在马达底座下。 所有轴承都直接位于电动机中,叶轮放在其轴上,这将自动使电动机轴与叶轮对齐。 由于涡轮机将以极高的速度旋转,因此我们在电机中安装了意大利制造的SKF高速轴承。


为了使无刷电动机正常工作,您需要一个控制器,而对于如此大的电流,它非常昂贵。 但是,我们特别选择了电流和电压,因此最强大的廉价控制器(成本为1,500 r)出现在该任务上。 该控制器在满功率的边缘就足够了,它需要提供很好的散热。 功能更强大的控制器已经比10000r贵。

结果



对功率高达1000 W的电动机进行的测量表明,电动机的特性(功耗,速度,Kv)与仿真过程中计算出的特性非常接近。 大量的定子和铜线能够提供高效率和低发热。 借助适当的动力,涡轮机将加速至所需速度。 但不幸的是,我们还没有能力进行全面的测试。 当由两块电池供电时,全速运行2秒钟后,由于缺少适当的冷却,控制器烧坏了。 我们订购了一个新的控制器,并计划将其放入装有变压器油的油箱中,以确保其达到最佳冷却效果。

功率为600和1000瓦的涡轮机运行的视频测试



结论

结果,我们设法创建了一个可运行的电动涡轮机,该涡轮机成本低廉且易于安装。 下一步将在真实的汽车上进行测试。

必要组件的大概成本:

  • 马达-17000r
  • 涡轮-20000r
  • 电池-3000r
  • 4个继电器-3000r
  • 附加电子设备,管道,风管-5000r

涡轮套件的总成本将在50000r左右。

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这个想法的作者是Frimen3 (frimen3@gmail.com)。 他已经在这个问题上研究了很长时间geektimes.ru/post/252076 ,他只是命令我们为该任务开发电动机。

Source: https://habr.com/ru/post/zh-CN405665/


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