Команда Lions Racing из Технологического университета Брауншвейга – студенческая ассоциация, которая ежегодно создает и разрабатывает электронные гоночные автомобили, чтобы участвовать в международном конкурсе конструкторов Formula Student. В нем участвуют студенты со всего мира, демонстрирующие гоночные автомобили, которые они спроектировали и построили.
Lions Racing с автомобилем LR 17 представлена в стартовом классе электродвигателей. Особенности конструкции этой модели включают, среди прочего, четыре ступичных колесных электродвигателя, которые приводят в действие шины с помощью коробки передач. Чтобы ограничить выработку тепла двигателями и использовать их по максимуму, двигатели подвергаются местному охлаждению. Для этого в автомобиль была встроена система водяного охлаждения. Охладитель закручивается в корпус каждого двигателя, принимая от электрического двигателя тепло, которое затем рассеивается в проходящий поток воздуха в радиаторах. Посмотрим, какое решение применила компания SLM Solutions, выполнившая этот проект.
Система охлаждения двигателя LR 17 была изготовлена из алюминия с использованием технологии селективного лазерного плавления (SLM) и является результатом дальнейшего совершенствования системы охлаждения двигателя по сравнению с прошлым годом. Основное внимание в ходе разработки уделялось улучшению и упрощению изоляции, прочности соединительных труб для охлаждающих шлангов, увеличению рассеивания тепла от электродвигателя и системе водоснабжения.
Для достижения первой цели требовались кольцевые канавки и маленький зазор между двигателем и системой охлаждения двигателя. Для этого с помощью SLM-технологии была изготовлена система охлаждения двигателя увеличенного размера, затем установленная внутрь. Кольцевые канавки также были сужены.
Так как корпус двигателя также изготовлен из алюминия, он имеет очень похожее тепловое расширение, и зазор между двигателем и системой охлаждения двигателя постоянно остается очень узким, что позволяет кольцевым канавкам функционировать оптимально. Это большое преимущество конструкции из алюминия.
Несмотря на более толстые стенки в пластиковой системе охлаждения двигателя, соединительные элементы труб могли ломаться от небольшой перегрузки. Эта проблема была устранена с помощью прочной алюминиевой конструкции. Толщина стенки соединительных труб может быть уменьшена за счет улучшения механических свойств и, следовательно, внутренний диаметр может быть увеличен. Сопротивление в системе водяного охлаждения, следовательно, уменьшается, и массовая скорость потока соответственно повышается. Это увеличивает охлаждающую способность системы.
Поскольку четыре ступичных электродвигателя и соответствующая система охлаждения двигателя гоночного автомобиля непосредственно подвергаются воздействию воздушного потока, возникает дополнительный охлаждающий эффект. Таким образом, встает вопрос о комбинированном охлаждении, при котором вода в первую очередь охлаждает двигатель, в то время как охлаждающие ребра помогают основному радиатору поддерживать низкую температуру воды.
В зависимости от эксплуатационного режима и условий окружающей среды достигаются дополнительные 250-500 ватт охлаждающей способности за счет охлаждения двигателя. Это соответствует общей охлаждающей способности до 7,5 кВт для двух больших радиаторов и повышает эффективность примерно на 7%. Таким образом, повышенная теплопроводность алюминия более выгодна по сравнению с пластиком, который оказывается довольно теплоизолирующим.
Благодаря SLM-технологии можно внести существенные усовершенствования на всех указанных участках, при одинаковом весе.
Кроме того, SLM Solutions изготовила дополнительные детали для гоночного автомобиля:
Материал предоставлен компанией SLM Solutions
Статья опубликована 27.11.2018 , обновлена 15.04.2021
