1. Isı Üretiminin Kaynakları ve Isı Dağıtımının Önemi
Yüksek yüklü, aralıklı çalışan bir cihaz olarak, araba elektrikli hava pompası (CEV), çekirdek bileşenleri nedeniyle çalışma sırasında önemli miktarda ısı üretir. Ana ısı kaynakları şunları içerir:
Motor Isısı: Motor sargılarından akım geçtiğinde direnç nedeniyle Joule ısınması oluşur. Bu birincil ısı kaynağıdır.
Piston Sürtünmesi: Piston ile silindir içindeki silindir duvarı arasındaki yüksek hızlı ileri geri hareket, sürtünme ısısı üretir.
Gaz Sıkıştırma Isısı: Termodinamiğin prensiplerine göre, gazın sıcaklığı sıkıştırıldığında keskin bir şekilde yükselir. Sıkıştırılmış sıcak hava, silindiri ve hava borularını ısıtır.
Etkili ısı dağıtımı, istikrarlı performansın sağlanması ve CEV'nin ömrünün uzatılması açısından kritik öneme sahiptir. Isı birikmesi, motor verimliliğinin azalmasına, bobin yalıtımının eskimesine ve hatta aşırı ısınma nedeniyle kapanmaların tetiklenmesine yol açarak kullanıcı deneyimini ve ürün güvenilirliğini ciddi şekilde etkileyebilir.
2. Çekirdek Isı Dağıtım Teknolojisi
CEV hava pompalarının ısı dağıtma teknolojisi öncelikle ısının iç bileşenlerden dış ortama verimli bir şekilde aktarılmasına odaklanır.
1. Yapısal Optimizasyon
Metal Silindir ve Silindir Kafası: Silindirler ve silindir kafaları, alüminyum alaşımı veya bakır alaşımı gibi termal açıdan yüksek iletkenliğe sahip metal malzemelerden yapılmıştır. Metaller, mühendislik plastiklerine göre çok daha yüksek bir termal iletkenliğe sahiptir ve bu da onların piston ve sıkıştırma tarafından üretilen ısıyı hızla dağıtmasına olanak tanır.
Isı Emici Tasarımı: Kanatlar, silindirin dış yüzeyine veya motor gövdesinin önemli ısı üreten bölgelerine entegre edilmiştir. Bu kanatçıklar, dış hava ile temas alanını artırarak ısı taşınım verimliliğini önemli ölçüde artırır. Kanatların sayısı, yüksekliği ve aralığı, optimum konveksiyon ısı dağılımını sağlamak için dikkatlice tasarlanmıştır.
İkiz/Çok Silindirli Tasarım: Tek silindirli pompalarla karşılaştırıldığında çift silindirli pompalar, toplam güç tüketimini iki silindire dağıtarak tek silindir üzerindeki anlık ısı yükünü azaltır. Ayrıca iki silindir arasındaki boşluk hava akışını kolaylaştırır ve ısı kaynaklarını dağıtır.
2. Aktif Hava Soğutma Sistemi
Entegre Soğutma Fanı: Arabalara yönelik orta ve üst düzey elektrikli hava pompalarının çoğunda bir veya daha fazla yüksek hızlı fan bulunur. Bu fanlar tipik olarak motorun veya silindirin yakınına yerleştirilir, dışarıdan zorla soğuk hava çeker, ısı üreten bileşenlerin üzerine üfler ve ardından sıcak havayı dışarı atar. Bu en doğrudan ve etkili soğutma yöntemidir.
Hava Kanalı ve Hava Akışı Tasarımı: Pompa gövdesine özel hava kanalları yerleştirilmiştir. Mühendisler, fan hava akış yolunu optimize etmek için CFD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) simülasyonlarını kullanarak motor sargıları, yataklar ve silindir duvarları boyunca hassas akış sağlayarak ısı kaybı ölü bölgelerini önler.
3. Akıllı Termal Yönetim ve Koruma
Tamamen fiziksel ısı dağıtımına ek olarak, otomobillere yönelik modern elektrikli hava pompaları aynı zamanda termal yönetim için akıllı elektronik teknolojisine de güveniyor.
Termistör/Sıcaklık Sensörü: PTC/NTC termistörleri veya dijital sıcaklık sensörleri motor sargıları, PCBA veya silindir üzerindeki önemli konumlara monte edilir. Bu sensörler hava pompasının iç sıcaklığını gerçek zamanlı olarak izler.
Aşırı Isınma Koruması: Dahili sıcaklık önceden belirlenmiş bir eşiğe (örneğin 105°C veya 120°C) ulaştığında, akıllı kontrol çipi (MCU) motora giden gücü derhal keserek otomatik kapanmayı tetikler. Bu, aşırı ısınmadan kaynaklanan hasarları önler ve kullanıcı güvenliğini ve ürün dayanıklılığını sağlar.
PWM Darbe Genişliği Modülasyonu: Bazı yüksek performanslı fırçasız motorlu hava pompalarında kontrol cihazı, sıcaklık sensörü geri bildirimine göre motorun PWM görev döngüsünü dinamik olarak ayarlar. Temel şişirme verimliliğini korurken motor gücünü uygun şekilde azaltır, böylece hızlı ısı birikimini bastırır ve sürekli çalışma süresini uzatır.
IV. Malzeme ve Arayüz Optimizasyonu
Yüksek Isıya Dayanıklı Yalıtım Malzemeleri: Yüksek sıcaklığa dayanıklı emaye tel ve Sınıf H veya Sınıf F (maksimum sıcaklık direnci 180°C veya 155°C) yalıtım malzemelerinin kullanılması, motorun yüksek sıcaklıktaki ortamlarda yalıtım bozulması veya kısa devre yaşamamasını sağlar, böylece hava pompasının güvenilirliğini artırır.
Termal Arayüz Malzemesi (TIM): Temas termal direncini en aza indirmek ve ısı dağıtım yapısına verimli ısı aktarımı sağlamak için belirli bileşenler arasında (PCBA üzerindeki güç transistörleri ve ısı emiciler arasındaki arayüz gibi) termal gres veya termal pedler kullanılabilir.
Polimer Muhafaza: Muhafaza mühendislik plastiğinden yapılmış olsa bile, muhafazanın uzun süreli yüksek sıcaklıkta çalışma altında deforme olmamasını veya yumuşamamasını sağlamak için yüksek Tg'ye (cam geçiş sıcaklığı) sahip, yüksek derecede alev geciktirici PA veya PC/ABS kompozit malzemeler seçilmiştir.
