Mitä läpimurtoja on tehty voimakkailla moottoreilla varustettujen sähköskootterien melunhallinta- ja tärinänvaimennustekniikassa?
1. Tekninen tausta: Sähköskootterien melu- ja tärinäkipukohdat
Vanhusten ja liikuntarajoitteisten ihmisten tärkeänä kulkuvälineenä mukavuus tehokkaat skootterit vaikuttaa suoraan käyttökokemukseen. Tehokkaisiin moottoreihin liittyy usein melusaaste- ja tärinähäiriöitä – sähkömagneettista kohinaa, mekaanista kitkamelua moottorin käydessä ja tien kolhujen välittämää tärinää, jotka eivät ainoastaan lisää käyttäjän väsymystä, vaan voivat myös vaikuttaa fyysiseen terveyteen, jos niitä käytetään pitkään. Suzhou Heins Medical Equipment Co., Ltd. pitää aina "turvallisuutta, mukavuutta ja hiljaisuutta" ydintavoitteisena kehittäessään tehokkaita sähköisiä moottoreita. Sen tuotesarjat, kuten maastoskootterit ja kevyet taitettavat skootterit, ovat saavuttaneet kaksinkertaisen melun ja tärinän vaimennuksen teknisten innovaatioiden avulla, mikä luo käyttäjille hiljaisemman ja pehmeämmän matkakokemuksen.
2. Melunhallintatekniikan kolme suurta läpimurtosuuntaa
(I) Hiljainen innovaatio moottorin ydinsuunnittelussa
Harjaton moottori ja magneettipiirin optimointitekniikka
Perinteiset harjatut moottorit ovat alttiita korkeataajuiselle melulle harjakitkan vuoksi, kun taas tehokkaat harjattomat moottorit eliminoivat harjakosketusäänen kestomagneettien ja staattorikäämien tarkan magneettipiirin ansiosta. Erityisesti moottorin staattori käyttää korkeatiheyksistä piiteräslevyjen laminointiprosessia yhdistettynä siniaaltokäyttöalgoritmiin sähkömagneettisen harmonisen melun vähentämiseksi yli 40 %. Esimerkiksi moottorissa, joka on varustettu maastossa tehokkaalla mopopotkulaudalla, kestomagneettien järjestelykulmaa optimoimalla (perinteisestä rinnakkaisjärjestelystä 15° vinoon naparakenteeseen) hammasraon vääntömomentin pulsaatio heikkenee tehokkaasti ja sähkömagneettinen kohina pienenee 65 dB:stä alle 58 dB:iin (testiympäristö: tasainen ajonopeus 20).
Roottorin dynaaminen tasapaino ja laakerien tarkka sovitus
Moottorin roottorin dynaaminen epätasapaino nopean pyörimisen aikana on tärkein mekaanisen melun lähde. Viisiakselista dynaamista CNC-tasapainotuskonetta käytetään roottorin tarkkaan säätämiseen, ja jäännösepätasapainoa säädetään 0,5 g・mm/kg:n sisällä. Yhdessä erittäin tarkkojen urakuulalaakereiden kanssa (toleranssiluokka P5) laakerin istukan vaimennuspinnoite (lisätty butyylikumia) vaimentaa edelleen korkeataajuista tärinäääniä laakerin toiminnan aikana. Mittaustiedot osoittavat, että tämä tekniikka vähentää moottorin mekaanista melua noin 12 dB, mikä vastaa melun intensiteetin vähentämistä 60 %.
(II) Äänieristysmateriaalien ja -rakenteiden järjestelmäintegrointi
Monikerroksinen komposiittiäänieristyssulku
Moottoritilan ja ohjaamon väliin on suunniteltu kolmikerroksinen äänieristysrakenne: sisäkerros on 3 mm paksu butyylikumivaimennuslevy, joka imee värähtelyenergiaa viskoelastisten materiaalien kautta; keskikerros on hunajakennomainen ääntä vaimentava puuvilla (huokosten halkaisija 0,5 mm, tiheys 30 kg/m³), joka käyttää ilmaonteloita keski- ja korkeataajuisen melun vaimentamiseen; ulkokerros on alumiiniseoksesta valmistettua äänieristyslevyä ja pintaan on ruiskutettu nanotason äänieristyspinnoite (paksuus 50 μm) jäljelle jäävän melun heijastamiseksi. Tämä rakenne voi vaimentaa 200-2000 Hz:n melua 25 dB:llä, mikä vastaa "hiljaisen esteen" luomista moottorin ja käyttäjän välille.
Täysin suljettu ohjaamo ja ilmavirran optimointi
Aerodynaamisen melun (kuten moottorin jäähdytyspuhaltimen melun) vuoksi moottorin ohjaamo on suunniteltu täysin tiiviiksi rakenteeksi, jossa on sisäänrakennettu hiljainen keskipakotuuletin (siivet käyttävät bionista sahalaitaista reunaa), ja ilmakanavan ohjausuralla ilman virtausnopeus tasaantuu ja pyörremelu vähenee. Samalla korin kuoressa on virtaviivainen muotoilu tuulen aiheuttaman melun vähentämiseksi ajon aikana. Nopeudella 30 km/h tuulen melu on vain 52 dB, mikä on 8 dB pienempi kuin perinteisissä malleissa.
(III) Voimansiirtojärjestelmän hiljainen päivitys
Yhdistelmä erittäin tarkkoja vaihteita ja hihnakäyttöjä
Perinteinen vaihteisto on herkkä melulle hammasväliiskun vuoksi. Joissakin malleissa (kuten kevyet kokoontaitettavat skootterit) käytetään komposiittivaihteistoratkaisua "kierrehammaspyörien synkronisista hihnoista": kierrehammaspyörät käyttävät hiontaprosessia (tarkkuustaso jopa 6), silmukkavirhe on alle 0,02 mm ja polyuretaaninen synkroninen hihna on päällystetty kulumista kestävällä hihnalla. Todelliset mittaukset osoittavat, että tämä ratkaisu vähentää siirtojärjestelmän melua 58dB:stä 50dB:iin, mikä on lähellä kirjastoympäristön hiljaista standardia.
Moottorin jousitusjärjestelmän tärinänvaimennussuunnittelu
Moottori on kiinnitetty runkoon elastisella jousituksella (valmistettu luonnonkumista ja metallivulkanoinnista). Jousituksen jäykkyyskerroin sovitetaan dynaamisesti moottorin nopeuden mukaan (2000-4000 rpm). Värähtelyn eristyksen tehokkuus resonanssitaajuuspisteessä (noin 80 Hz) on yli 90 %, mikä estää moottorin tärinän siirtymisen kehoon ja vähentää lähteestä tulevaa melusäteilyä.
3. Neljä innovatiivista tärinänvaimennusteknologian polkua
(I) Monivaiheisen iskunvaimennusjärjestelmän yhteissuunnittelu
Hydraulinen jousikomposiitti etuhaarukan iskunvaimennus
Maastossa tehokkaassa sähkömoottorissa liikkuva skootteri käyttää kaksiputkista hydraulista etuhaarukkaa, jossa on sisäänrakennettu hidaspaineinen puristusvaimennusventtiili ja nopea paluuvaimennusventtiili, joka voi automaattisesti säätää vaimennusvoimaa tien kuoppien asteen mukaan. Esimerkiksi kohdatessaan 5 cm korkean esteen etuhaarukka voi pienentää törmäyshuippua 300 N:sta 120 N:iin 0,1 sekunnissa ja toimii yhteistyössä takajousituksen progressiivisen jousen kanssa (jäykkyyskerroin kasvaa lineaarisesti arvosta 20 N/mm arvoon 40 N/mm puristuksen kanssa), muodostaen etuiskun jousijärjestelmän monivaiheisen iskujousijärjestelmän. absorptio", mikä vähentää pystysuuntaista tärinän kiihtyvyyttä yli 70 % (testiolosuhteet: 10 km/h kulkee soratien läpi).
Älykäs mukautuva iskunvaimennustekniikka
Joissakin huippuluokan malleissa on anturit elektronisesti ohjatuilla iskunvaimennusjärjestelmillä: auton korin pohjassa oleva 6-akselinen kiihtyvyysanturi tarkkailee reaaliajassa tienkuormaustaajuutta (1-20Hz) ja ECU säätää dynaamisesti iskunvaimentimen vaimennusta tietojen mukaan (säätöalue 0,5-2N・s/mm). Esimerkiksi ajettaessa maaseudun hiekkateillä järjestelmä lisää automaattisesti vaimennusta auton korin kaltevuuden vähentämiseksi; tasaisilla teillä se vähentää vaimennusta parantaakseen ajon joustavuutta. Tämä tekniikka pitää tärinän standardipoikkeaman eri tieolosuhteissa 0,3 m/s² sisällä, mikä on paljon pienempi kuin perinteisen kiinteän iskunvaimennuksen 1,2 m/s².
(II) Kehon rakenteen jäykkyys ja elastisuustasapaino
Integroitu painevalettu runko
Rungon rakenne on optimoitu CAE-simuloinnin avulla, ja 6061-T6-alumiiniseoksesta integroitua painevaluprosessia käytetään, jotta alustan modaalinen taajuus vältetään moottorin resonanssialueelta (200-300 Hz). Samanaikaisesti avainosiin (kuten akun kannakkeisiin ja moottorin kiinnikkeisiin) lisätään vahvistavia ripoja, ja auton korin yleistä jäykkyyttä lisätään 40 %, mikä vähentää tärinän aiheuttamaa rakenteellista resonanssia. Varsinainen mittaus osoittaa, että alustan tärinän amplitudi on pienentynyt 0,8 mm:stä 0,3 mm:iin, mikä vastaa tärinän voimakkuuden alentamista 62,5 %.
Elastisten liitoskohtien tarkka sijoittelu
Kahdeksan joustavaa liitoskohtaa asetetaan rungon ja alustan väliin (käyttämällä silikoniholkkeja, joiden kovuus on 40 Shore A). Liitoskohtien sijainti ja jäykkyys määräytyvät topologisella optimoinnilla, joka pystyy tehokkaasti eristämään tienpinnan välittämän suurtaajuisen tärinän (>100Hz). Esimerkiksi istuimen kannattimen ja alustan välinen liitoskohta on epäsymmetrinen, ja siinä on alhainen sivuttaisjäykkyys ja suuri pituussuuntainen jäykkyys. Samalla kun se suodattaa sivuttaiset kolhut, se varmistaa pitkittäisen tuen vakauden ja vähentää istuimen tärinäkiihtyvyyden alle 0,5 m/s².
(III) Uusien materiaalien mekaanisten ominaisuuksien soveltaminen
Hiilikuitukomposiittimateriaalien tärinänvaimennus
Huippuluokan mallien rungossa käytetään hiilikuituvahvisteisia polymeerimateriaaleja (CFRP). Sen ominaismoduuli (230 GPa/1,8 g/cm³) on 3 kertaa alumiiniseoksen ominaiskerroin, mikä voi parantaa merkittävästi rakenteellista vaimennusta säilyttäen samalla keveyden. Esimerkiksi hiilikuituisen takakääntövarren vaimennussuhde (0,025) on kaksi kertaa suurempi kuin alumiiniseoksesta valmistetun kääntövarren (0,012). Nopeusmuutosten läpi ajettaessa takajousituksen tärinänvaimennusaika lyhenee 1,2 sekunnista 0,6 sekuntiin, jolloin vältetään liiallinen tärinäjäämä.
Ergonominen muistivaahdon ja silikonin optimointi
Istuimessa on korkeatiheyksisen muistivaahtomuovin (tiheys 80kg/m³) ja silikonityynyn komposiittirakenne: muistivaahto on muotoiltu ihmiskehon painejakauman mukaan (istuinluussa olevan paineen keskittymisalueen paksuus kasvaa 20 %) ja silikonityyny (paksuus 15 mm:n kovuus elastinen värähtely2,5A) läpi. Käyttäjätestit osoittavat, että 1 tunnin istumisen jälkeen pakaroiden tärinän havaintovoimakkuus vähenee 55 %, mikä lievittää tehokkaasti väsymystä.
(IV) Tehon tasainen ohjaustekniikka
Vektoriohjaus ja vääntömomentin suodatusalgoritmi
Suzhou Heins Medical Equipment Co., Ltd.:n moottoriohjain käyttää FOC (field oriented control) -tekniikkaa yhdistettynä toisen asteen alipäästömomentin suodatusalgoritmiin moottorin ulostulon vääntömomentin vaihtelun säätämiseksi 5 %:n sisällä (perinteinen ohjausalgoritmi vaihtelee jopa 15 %). Esimerkiksi käynnistysvaiheessa järjestelmä lisää sujuvasti vääntömomenttia 0,5 N・m/s kaltevuudessa välttääkseen vääntömomenttimutaation aiheuttaman kehon liikkeen ja vähentää pitkittäisvärähtelykiihtyvyyttä arvosta 1,5 m/s² arvoon 0,6 m/s².
Tien kunnon ennustaminen ja tehonsäätö
Joissakin malleissa on eteenpäin katsovat kamerat ja millimetriaaltotutkat, jotka tunnistavat tiellä olevat kuopat 0,5 sekuntia etukäteen (tunnistusetäisyys 5 metriä), ja ECU esisäätää moottorin lähtötehon ja iskunvaimentimien vaimennuksen vastaavasti. Esimerkiksi kun edessä havaitaan törmäys, järjestelmä vähentää moottorin vääntömomenttia 10 % etukäteen ja lisää iskunvaimentimien vaimennusta 20 %, vähentää iskuvärähtelyä ohittaessaan 30 % ja toteuttaa aktiivisen "hidastuksen ennen törmäystä" hallinnan.