Auton ystävät ovat aina olleet moottoreiden fanaattisia, mutta sähköistäminen on pysäyttämätöntä, ja joidenkin ihmisten tietovarannot saattavat joutua päivittämään.
Nykyään tutuin on nelitahtimoottori, joka on myös useimpien bensiinikäyttöisten ajoneuvojen voimanlähde.Samoin kuin polttomoottoreiden nelitahti-, kaksitahti- ja Wankel-roottorimoottorit, sähköajoneuvojen moottorit voidaan jakaa synkronimoottoreihin ja asynkronimoottoreihin roottorien eron mukaan. Asynkronisia moottoreita kutsutaan myös induktiomoottoreiksi, kun taas synkronimoottoreissa on kestomagneetit. ja virta moottorin virittämiseksi.
Staattori ja roottori
Kaikentyyppiset sähköajoneuvojen moottorit koostuvat kahdesta pääosasta: staattorista ja roottorista.
Staattori▼
Staattori on osa moottorista, joka pysyy paikallaan ja on moottorin kiinteä kotelo, joka on asennettu alustaan kuten moottorilohko.Roottori on moottorin ainoa liikkuva osa, samanlainen kuin kampiakseli, joka lähettää vääntömomentin ulos voimansiirron ja tasauspyörästön kautta.
Staattori koostuu kolmesta osasta: staattorin sydän, staattorikäämi ja runko.Staattorin rungon monet rinnakkaiset urat on täytetty toisiinsa kytketyillä kuparikäämeillä.
Nämä käämit sisältävät siistejä hiusneulakuparisia sisäosia, jotka lisäävät raon täyttötiheyttä ja suoraa johtojen välistä kosketusta.Tiheät käämit lisäävät vääntömomenttikapasiteettia, kun taas päät ovat siistimmin porrastettuja, mikä vähentää bulkkia pienemmässä kokonaispaketissa.
Staattori ja roottori▼
Staattorin päätehtävä on tuottaa pyörivä magneettikenttä (RMF), kun taas roottorin päätehtävä on leikata pyörivän magneettikentän magneettisten voimalinjojen toimesta virran (lähtö) tuottamiseksi.
Moottori käyttää kolmivaiheista vaihtovirtaa pyörivän kentän asettamiseen, ja sen taajuutta ja tehoa ohjataan tehoelektroniikassa, joka reagoi kiihdyttimeen.Akut ovat tasavirtalaitteita (DC), joten sähköajoneuvon tehoelektroniikassa on DC-AC-invertteri, joka syöttää staattoriin tarvittavan vaihtovirran luomaan kaiken tärkeän muuttuvan pyörivän magneettikentän.
Mutta on syytä huomauttaa, että nämä moottorit ovat myös generaattoreita, mikä tarkoittaa, että pyörät pyörittävät roottoria staattorin sisällä, aiheuttaen pyörivän magneettikentän toiseen suuntaan, lähettäen virran takaisin akkuun AC-DC-muuntimen kautta.
Tämä prosessi, joka tunnetaan nimellä regeneratiivinen jarrutus, aiheuttaa vastusta ja hidastaa ajoneuvoa.Regenerointi ei ole vain sähköajoneuvojen valikoiman laajentamisen, vaan myös erittäin tehokkaiden hybridien ytimessä, sillä laaja regenerointi parantaa polttoainetaloutta.Mutta todellisessa maailmassa regenerointi ei ole yhtä tehokasta kuin "auton pyörittäminen", mikä välttää energiahäviön.
Useimmat sähköautot luottavat yksivaihteiseen vaihteistoon, joka hidastaa moottorin ja pyörien välistä pyörimistä.Kuten polttomoottorit, myös sähkömoottorit ovat tehokkaimpia matalilla kierrosluvuilla ja suurella kuormituksella.
Vaikka sähköauto saattaa saavuttaa kunnollisen kantaman yhdellä vaihteella, raskaammissa pickupeissä ja katumaastureissa käytetään moninopeuksisia vaihteistoja laajentamaan kantamaa suurilla nopeuksilla.
Monivaihteiset sähköautot ovat harvinaisia, ja nykyään vain Audi e-tron GT ja Porsche Taycan käyttävät kaksinopeuksisia vaihteistoja.
Kolme moottorityyppiä
1800-luvulla syntyneen oikosulkumoottorin roottori koostuu pitkittäisistä kerroksista tai kaistaleista johtavaa materiaalia, yleisimmin kuparia ja joskus alumiinia.Staattorin pyörivä magneettikenttä indusoi näihin levyihin virran, joka puolestaan luo sähkömagneettisen kentän (EMF), joka alkaa pyöriä staattorin pyörivän magneettikentän sisällä.
Induktiomoottoreita kutsutaan asynkronisiksi moottoreiksi, koska indusoitunut sähkömagneettinen kenttä ja vääntömomentti voidaan tuottaa vain, kun roottorin nopeus on jäljessä pyörivästä magneettikentästä.Tämäntyyppiset moottorit ovat yleisiä, koska ne eivät vaadi harvinaisten maametallien magneetteja ja ovat suhteellisen halpoja valmistaa.Mutta ne eivät pysty hajottamaan lämpöä jatkuvasti suurilla kuormituksilla, ja ne ovat luonnostaan vähemmän tehokkaita pienillä nopeuksilla.
Kestomagneettimoottorilla, kuten nimestä voi päätellä, sen roottorilla on oma magnetismi, eikä se vaadi tehoa roottorin magneettikentän luomiseen.Ne ovat tehokkaampia alhaisilla nopeuksilla.Tällainen roottori pyörii myös synkronisesti staattorin pyörivän magneettikentän kanssa, joten sitä kutsutaan synkroniseksi moottoriksi.
Kuitenkin vain roottorin käärimisessä magneeteilla on omat ongelmansa.Ensinnäkin tämä vaatii suurempia magneetteja, ja lisätyn painon vuoksi voi olla vaikea pitää synkronointia suurilla nopeuksilla.Mutta suurempi ongelma on niin kutsuttu nopea "back EMF", joka lisää vastusta, rajoittaa huipputehoa ja tuottaa ylimääräistä lämpöä, joka voi vahingoittaa magneetteja.
Tämän ongelman ratkaisemiseksi useimmissa sähköajoneuvojen kestomagneettimoottoreissa on sisäiset kestomagneetit (IPM), jotka liukuvat pareittain pitkittäisiin V-muotoisiin uriin, jotka on järjestetty useisiin keiloihin roottorin rautasydämen pinnan alle.
V-ura pitää kestomagneetit turvassa suurilla nopeuksilla, mutta luo reluktanssivääntömomentin magneettien välille.Magneetteja joko vetää puoleensa muut magneetit tai ne hylkivät niitä, mutta tavallinen reluktanssi vetää puoleensa raudan roottorin keilat pyörivään magneettikenttään.
Kestomagneetit tulevat käyttöön pienillä nopeuksilla, kun taas reluktanssivääntömomentti ottaa vallan suurilla nopeuksilla.Tässä rakenteessa käytetään Priusta.
Viimeinen virralla viritetty moottori on vasta äskettäin ilmestynyt sähköajoneuvoihin. Molemmat edellä mainitut ovat harjattomia moottoreita. Perinteinen viisaus uskoo, että harjattomat moottorit ovat ainoa käyttökelpoinen vaihtoehto sähköajoneuvoissa.Ja BMW on äskettäin mennyt vastoin normia ja asentanut uusiin i4- ja iX-malleihin harjatut virtaherätetyt AC-synkronimoottorit.
Tämän tyyppisen moottorin roottori on vuorovaikutuksessa staattorin pyörivän magneettikentän kanssa, aivan kuten kestomagneettiroottori, mutta kestomagneettien sijaan se käyttää kuutta leveää kuparikeilaa, jotka käyttävät tasavirtaakun energiaa tarvittavan sähkömagneettisen kentän luomiseen. .
Tämä edellyttää liukurenkaiden ja jousiharjojen asentamista roottorin akseliin, joten jotkut ihmiset pelkäävät, että harjat kuluvat ja kerääntyvät pölyä, ja hylkäävät tämän menetelmän.Vaikka harjaryhmä on suljettu erilliseen koteloon, jossa on irrotettava kansi, jää nähtäväksi, onko harjan kuluminen ongelma.
Kestomagneettien puuttuminen välttää harvinaisten maametallien kustannusten nousun ja kaivostoiminnan ympäristövaikutukset.Tämä ratkaisu mahdollistaa myös roottorin magneettikentän voimakkuuden muuttamisen, mikä mahdollistaa lisäoptimoinnin.Silti roottorin käyttö kuluttaa jonkin verran tehoa, mikä tekee näistä moottoreista vähemmän tehokkaita, etenkin pienillä nopeuksilla, joissa magneettikentän luomiseen tarvittava energia on suurempi osa kokonaiskulutuksesta.
Sähköajoneuvojen lyhyen historian aikana virtaherätetyt AC-synkroniset moottorit ovat suhteellisen uusia, ja uusille ideoille on vielä paljon tilaa kehittyä, ja suuria käännekohtia on ollut, kuten Teslan siirtyminen oikosulkumoottorikonsepteista pysyviin. magneetit synkroninen moottori.Ja olemme alle vuosikymmenen ajan modernin sähköauton aikakaudella, ja olemme vasta aloittamassa.
Postitusaika: 21.1.2023