Ljubitelji automobila oduvijek su bili fanatični u vezi s motorima, ali elektrifikacija je nezaustavljiva i rezerve znanja nekih ljudi možda treba ažurirati.
Danas je najpoznatiji četverotaktni motor, koji je također izvor snage za većinu vozila s benzinskim pogonom.Slično četverotaktnim, dvotaktnim i motorima s Wankelovim rotorom motora s unutarnjim izgaranjem, motori električnih vozila mogu se podijeliti na sinkrone motore i asinkrone motore prema razlici u rotorima. Asinkroni motori se također nazivaju indukcijskim motorima, dok sinkroni motori sadrže permanentne magnete. i struja za pobudu motora.
Stator i rotor
Sve vrste motora električnih vozila sastoje se od dva glavna dijela: statora i rotora.
Stator▼
Stator je dio motora koji ostaje nepomičan i fiksno je kućište motora, montirano na šasiju poput bloka motora.Rotor je jedini pokretni dio motora, sličan koljenastom vratilu, koji šalje okretni moment kroz prijenos i diferencijal.
Stator se sastoji od tri dijela: jezgre statora, namota statora i okvira.Mnogi paralelni utori u tijelu statora ispunjeni su međusobno povezanim bakrenim namotajima.
Ovi namoti sadrže uredne bakrene umetke koji povećavaju gustoću ispune utora i izravan kontakt žica na žicu.Gusti namotaji povećavaju kapacitet zakretnog momenta, dok su krajevi urednije raspoređeni, smanjujući volumen za manji ukupni paket.
Stator i rotor▼
Glavna funkcija statora je stvaranje rotirajućeg magnetskog polja (RMF), dok je glavna funkcija rotora presjecanje linijama magnetske sile u rotirajućem magnetskom polju radi stvaranja (izlazne) struje.
Motor koristi trofaznu izmjeničnu struju za podešavanje okretnog polja, a njegovu frekvenciju i snagu kontrolira energetska elektronika koja reagira na akcelerator.Baterije su istosmjerni (DC) uređaji, tako da energetska elektronika električnog vozila uključuje DC-AC inverter koji opskrbljuje stator potrebnom izmjeničnom strujom za stvaranje najvažnijeg promjenjivog rotirajućeg magnetskog polja.
Ali vrijedi istaknuti da su ti motori također generatori, što znači da će kotači pokretati rotor unutar statora, inducirajući rotirajuće magnetsko polje u drugom smjeru, šaljući snagu natrag u bateriju preko AC-DC pretvarača.
Ovaj proces, poznat kao regenerativno kočenje, stvara otpor i usporava vozilo.Regeneracija je u središtu ne samo proširenja raspona električnih vozila, već i visoko učinkovitih hibrida, budući da opsežna regeneracija poboljšava ekonomičnost goriva.Ali u stvarnom svijetu, regeneracija nije tako učinkovita kao "kotrljanje automobila", čime se izbjegava gubitak energije.
Većina električnih vozila oslanja se na jednobrzinski prijenos kako bi usporio okretanje između motora i kotača.Poput motora s unutarnjim izgaranjem, elektromotori su najučinkovitiji pri niskom broju okretaja i velikom opterećenju.
Dok bi EV mogao imati pristojan domet s jednim stupnjem prijenosa, teži kamioneti i SUV-ovi koriste višebrzinske mjenjače za povećanje dometa pri velikim brzinama.
Električna vozila s više stupnjeva prijenosa nisu uobičajena, a danas samo Audi e-tron GT i Porsche Taycan koriste mjenjače s dvije brzine.
Tri tipa motora
Rođen u 19. stoljeću, rotor indukcijskog motora sastoji se od uzdužnih slojeva ili traka vodljivog materijala, najčešće bakra, a ponekad i aluminija.Rotirajuće magnetsko polje statora inducira struju u ovim pločama, što zauzvrat stvara elektromagnetsko polje (EMF) koje počinje rotirati unutar rotirajućeg magnetskog polja statora.
Indukcijski motori se nazivaju asinkroni motori jer se inducirano elektromagnetsko polje i rotacijski moment mogu generirati samo kada brzina rotora zaostaje za rotirajućim magnetskim poljem.Ovi tipovi motora su uobičajeni jer ne zahtijevaju magnete od rijetkih zemalja i relativno su jeftini za proizvodnju.Ali oni su manje sposobni raspršiti toplinu pri dugotrajnim velikim opterećenjima i sami su manje učinkoviti pri malim brzinama.
Motor s trajnim magnetima, kao što ime sugerira, njegov rotor ima vlastiti magnetizam i ne zahtijeva snagu za stvaranje magnetskog polja rotora.Učinkovitiji su pri malim brzinama.Takav se rotor također vrti sinkrono s rotirajućim magnetskim poljem statora, pa se naziva sinkroni motor.
Međutim, jednostavno omotavanje rotora magnetima ima svoje probleme.Prvo, to zahtijeva veće magnete, a uz dodatnu težinu može biti teško održati sinkronizaciju pri velikim brzinama.Ali veći problem je takozvani "povratni EMF" velike brzine, koji povećava otpor, ograničava najveću snagu i stvara višak topline koja može oštetiti magnete.
Kako bi se riješio ovaj problem, većina motora s trajnim magnetima za električna vozila ima unutarnje trajne magnete (IPM) koji klize u parovima u uzdužne utore u obliku slova V, raspoređene u višestruke režnjeve ispod površine željezne jezgre rotora.
V-utor održava trajne magnete sigurnima pri velikim brzinama, ali stvara otporni moment između magneta.Magneti se ili privlače ili odbijaju od drugih magneta, ali obična nevoljkost privlači režnjeve željeznog rotora u rotirajuće magnetsko polje.
Trajni magneti stupaju u igru pri malim brzinama, dok otporni moment preuzima pri velikim brzinama.Prius se koristi u ovoj strukturi.
Posljednji tip strujno pobuđenog motora tek se nedavno pojavio u električnim vozilima. Oba gore navedena su motori bez četkica. Uvriježeno mišljenje kaže da su motori bez četkica jedina održiva opcija za električna vozila.A BMW je nedavno otišao protiv norme i ugradio sinkrone motore izmjenične struje pobuđene brušenom strujom na nove modele i4 i iX.
Rotor ovog tipa motora djeluje u interakciji s rotirajućim magnetskim poljem statora, točno kao rotor s permanentnim magnetom, ali umjesto permanentnih magneta koristi šest širokih bakrenih režnjeva koji koriste energiju iz istosmjerne baterije za stvaranje potrebnog elektromagnetskog polja .
To zahtijeva postavljanje kliznih prstenova i opružnih četkica na osovinu rotora, pa se neki ljudi boje da će se četke istrošiti i nakupiti prašinu te odustaju od ove metode.Iako je niz četkica zatvoren u zasebnom kućištu s poklopcem koji se može ukloniti, ostaje za vidjeti je li trošenje četkica problem.
Nepostojanje trajnih magneta izbjegava rastuće cijene rijetkih zemalja i utjecaj rudarstva na okoliš.Ovo rješenje također omogućuje mijenjanje jakosti magnetskog polja rotora, čime se omogućuje daljnja optimizacija.Ipak, napajanje rotora još uvijek troši nešto energije, što ove motore čini manje učinkovitima, posebno pri malim brzinama, gdje je energija potrebna za stvaranje magnetskog polja veći udio u ukupnoj potrošnji.
U kratkoj povijesti električnih vozila, strujno pobuđeni sinkroni motori izmjenične struje relativno su novi i još uvijek ima puno prostora za razvoj novih ideja, a dogodile su se i velike prekretnice, poput Teslinog prelaska s koncepata indukcijskih motora na trajne magneti sinkroni motor.A mi smo manje od desetljeća u eri modernog EV-a, a tek smo na početku.
Vrijeme objave: 21. siječnja 2023