Bilentusiaster har altid været fanatiske omkring motorer, men elektrificering er ustoppelig, og nogle menneskers videnreserver skal muligvis opdateres.
Den mest kendte i dag er firetaktsmotoren, som også er kraftkilden til de fleste benzindrevne køretøjer.I lighed med firetakts-, totakts- og wankelrotormotorerne i forbrændingsmotorer kan elektriske køretøjsmotorer opdeles i synkronmotorer og asynkronmotorer i henhold til forskellen i rotorer. Asynkronmotorer kaldes også induktionsmotorer, mens synkronmotorer indeholder permanente magneter. og strøm til at excitere motoren.
Stator og rotor
Alle typer elektriske køretøjsmotorer består af to hoveddele: en stator og en rotor.
Stator▼
Statoren er den del af motoren, der forbliver stationær og er motorens faste hus, monteret på chassiset ligesom motorblokken.Rotoren er den eneste bevægelige del af motoren, i lighed med krumtapakslen, som sender drejningsmoment ud gennem transmissionen og differentialet.
Statoren er sammensat af tre dele: statorkerne, statorvikling og ramme.De mange parallelle riller i statorens krop er fyldt med indbyrdes forbundne kobberviklinger.
Disse viklinger indeholder pæne hårnåle-kobberindsatser, der øger spaltefyldningstætheden og direkte ledning-til-ledning-kontakt.Tætte viklinger øger drejningsmomentkapaciteten, mens enderne er mere pænt forskudt, hvilket reducerer bulk for en mindre samlet pakke.
Stator og rotor▼
Statorens hovedfunktion er at generere et roterende magnetfelt (RMF), mens rotorens hovedfunktion er at skæres af de magnetiske kraftlinjer i det roterende magnetfelt for at generere (output) strøm.
Motoren bruger trefaset vekselstrøm til at indstille rotationsfeltet, og dens frekvens og effekt styres af kraftelektronik, der reagerer på speederen.Batterier er jævnstrømsenheder (DC), så det elektriske køretøjs strømelektronik omfatter en DC-AC-inverter, der forsyner statoren med den nødvendige AC-strøm til at skabe det altafgørende, variable roterende magnetfelt.
Men det er værd at påpege, at disse motorer også er generatorer, hvilket betyder, at hjulene vil drive rotoren tilbage inde i statoren, hvilket inducerer et roterende magnetfelt i den anden retning, og sender strøm tilbage til batteriet via en AC-DC-konverter.
Denne proces, kendt som regenerativ bremsning, skaber træk og bremser køretøjet.Regenerering er kernen ikke kun i at udvide rækkevidden af elektriske køretøjer, men også i højeffektive hybrider, da omfattende regenerering forbedrer brændstoføkonomien.Men i den virkelige verden er regenerering ikke så effektiv som at "rulle bilen", hvilket undgår energitab.
De fleste elbiler er afhængige af en enkelt-speed transmission for at bremse spindet mellem motoren og hjulene.Ligesom forbrændingsmotorer er elektriske motorer mest effektive ved lave omdrejninger og høj belastning.
Mens en EV kan få en anstændig rækkevidde med et enkelt gear, bruger tungere pickups og SUV'er multi-speed transmissioner til at øge rækkevidden ved høje hastigheder.
Multigear elbiler er ualmindelige, og i dag er det kun Audi e-tron GT og Porsche Taycan, der bruger to-trins gearkasser.
Tre motortyper
Født i det 19. århundrede, induktionsmotorens rotor består af langsgående lag eller strimler af ledende materiale, oftest kobber og nogle gange aluminium.Statorens roterende magnetfelt inducerer en strøm i disse plader, som igen skaber et elektromagnetisk felt (EMF), der begynder at rotere inden for statorens roterende magnetfelt.
Induktionsmotorer kaldes asynkronmotorer, fordi det inducerede elektromagnetiske felt og rotationsmoment kun kan genereres, når rotorhastigheden halter efter det roterende magnetfelt.Disse typer motorer er almindelige, fordi de ikke kræver sjældne jordarters magneter og er relativt billige at fremstille.Men de er mindre i stand til at aflede varme ved vedvarende høje belastninger og er i sagens natur mindre effektive ved lave hastigheder.
Permanent magnetmotor, som navnet antyder, har dens rotor sin egen magnetisme og kræver ikke strøm for at skabe rotorens magnetfelt.De er mere effektive ved lave hastigheder.En sådan rotor roterer også synkront med statorens roterende magnetfelt, så det kaldes en synkronmotor.
Men blot at pakke rotoren med magneter har sine egne problemer.For det første kræver dette større magneter, og med den ekstra vægt kan det være svært at holde synkroniseret ved høje hastigheder.Men det større problem er den såkaldte high-speed "back EMF", som øger modstanden, begrænser topeffekten og genererer overskydende varme, der kan beskadige magneterne.
For at løse dette problem har de fleste elektriske køretøjers permanentmagnetmotorer interne permanente magneter (IPM'er), der glider parvis ind i langsgående V-formede riller, arrangeret i flere lapper under overfladen af rotorens jernkerne.
V-rillen holder permanentmagneterne sikre ved høje hastigheder, men skaber et modviljemoment mellem magneterne.Magneter bliver enten tiltrukket af eller frastødt af andre magneter, men almindelig modvilje tiltrækker jernrotorens lober til det roterende magnetfelt.
De permanente magneter kommer i spil ved lave hastigheder, mens reluktansmomentet tager over ved høje hastigheder.Prius bruges i denne struktur.
Den sidste type strømspændt motor er først for nylig dukket op i elektriske køretøjer. Begge ovenstående er børsteløse motorer. Konventionel visdom hævder, at børsteløse motorer er den eneste levedygtige mulighed for elektriske køretøjer.Og BMW er for nylig gået imod normen og installeret børstet strømspændte AC-synkronmotorer på de nye i4- og iX-modeller.
Rotoren på denne type motor interagerer med statorens roterende magnetfelt, nøjagtig som en permanentmagnetrotor, men i stedet for at have permanente magneter, bruger den seks brede kobberlapper, der bruger energi fra et DC-batteri til at skabe det nødvendige elektromagnetiske felt .
Dette kræver, at slæberinge og fjederbørster monteres på rotorakslen, så nogle mennesker er bange for, at børsterne slides og samler støv og opgiver denne metode.Mens børstearrayet er indesluttet i et separat kabinet med et aftageligt dæksel, mangler det at se, om børsteslid er et problem.
Fraværet af permanente magneter undgår de stigende omkostninger ved sjældne jordarter og miljøpåvirkningen fra minedrift.Denne løsning gør det også muligt at variere rotorens magnetfeltstyrke, hvilket muliggør yderligere optimering.Alligevel bruger det stadig en del strøm at drive rotoren, hvilket gør disse motorer mindre effektive, især ved lave hastigheder, hvor den energi, der kræves for at skabe magnetfeltet, er en større del af det samlede forbrug.
I elektriske køretøjers korte historie er strømspændte AC synkronmotorer relativt nye, og der er stadig masser af plads til at udvikle nye ideer, og der har været store vendepunkter, såsom Teslas skift fra induktionsmotorkoncepter til permanente magneter synkron motor.Og vi er mindre end et årti inde i den moderne elbils æra, og vi er lige begyndt.
Indlægstid: 21-jan-2023