Az elektromos járművek alapvetően három részből állnak: motoros hajtásrendszerből, akkumulátorrendszerből és járművezérlő rendszerből. A motoros hajtásrendszer az elektromos energiát közvetlenül mechanikai energiává alakító rész, amely meghatározza az elektromos járművek teljesítménymutatóit. Ezért a hajtómotor kiválasztása különösen fontos.
A környezetvédelem terén az elektromos járművek az elmúlt években kutatási központtá is váltak. Az elektromos járművek zéró vagy nagyon alacsony károsanyag-kibocsátást érhetnek el a városi forgalomban, és óriási előnyökkel járnak a környezetvédelem terén. Minden ország keményen dolgozik az elektromos járművek fejlesztésén. Az elektromos járművek alapvetően három részből állnak: motoros hajtásrendszerből, akkumulátorrendszerből és járművezérlő rendszerből. A motoros hajtásrendszer az elektromos energiát közvetlenül mechanikai energiává alakító rész, amely meghatározza az elektromos járművek teljesítménymutatóit. Ezért a hajtómotor kiválasztása különösen fontos.
1. Meghajtómotoros elektromos járművekre vonatkozó követelmények
Jelenleg az elektromos járművek teljesítményének értékelése elsősorban a következő három teljesítménymutatót veszi figyelembe:
(1) Maximális futásteljesítmény (km): az elektromos jármű maximális futásteljesítménye az akkumulátor teljes feltöltése után;
(2) Gyorsulási képesség(ek): az a minimális idő, amely ahhoz szükséges, hogy egy elektromos jármű álló helyzetből egy bizonyos sebességre felgyorsuljon;
(3) Maximális sebesség (km/h): az a legnagyobb sebesség, amelyet egy elektromos jármű elérhet.
Az elektromos járművek menettulajdonságaira tervezett motorok különleges teljesítménykövetelményeket mutatnak az ipari motorokhoz képest:
(1) Az elektromos jármű meghajtó motorja általában magas dinamikus teljesítménykövetelményeket igényel a gyakori indítás/leállítás, gyorsítás/lassítás és nyomatékszabályozás érdekében;
(2) A teljes jármű tömegének csökkentése érdekében a többsebességes sebességváltót általában törölték, ami megköveteli, hogy a motor nagyobb nyomatékot tudjon biztosítani alacsony sebességnél vagy lejtőn való felkapaszkodásnál, és általában 4-5-ször kibírja a túlterhelés;
(3) A sebességszabályozási tartománynak a lehető legnagyobbnak kell lennie, ugyanakkor a teljes sebességszabályozási tartományon belül magas működési hatékonyságot kell fenntartani;
(4) A motort úgy tervezték, hogy a lehető legnagyobb névleges fordulatszámmal rendelkezzen, ugyanakkor lehetőleg alumíniumötvözet házat használjon. A nagy sebességű motor kis méretű, ami elősegíti az elektromos járművek tömegének csökkentését;
(5) Az elektromos járműveknek optimális energiafelhasználással és fékenergia-visszanyeréssel kell rendelkezniük. A regeneratív fékezéssel visszanyert energia általában elérje a teljes energia 10–20%-át;
(6) Az elektromos járművekben használt motorok munkakörnyezete összetettebb és keményebb, ezért a motornak jó megbízhatósággal és környezeti alkalmazkodóképességgel kell rendelkeznie, ugyanakkor biztosítani kell, hogy a motorgyártás költsége ne legyen túl magas.
2. Több általánosan használt hajtómotor
2.1 DC motor
Az elektromos járművek fejlesztésének korai szakaszában a legtöbb elektromos jármű DC motorokat használt hajtómotorként. Ez a típusú motortechnológia viszonylag kiforrott, egyszerű szabályozási módszerekkel és kiváló sebességszabályozással. Korábban ez volt a legelterjedtebb a fordulatszám-szabályozó motorok területén. . Az egyenáramú motor összetett mechanikai felépítése miatt, mint pl.: kefék és mechanikus kommutátorok azonban pillanatnyi túlterhelési képessége és a motor fordulatszámának további növelése korlátozott, hosszan tartó munkavégzés esetén a mechanikai szerkezet a motor veszteség keletkezik és a karbantartási költségek nőnek. Ezen túlmenően, amikor a motor jár, a kefékből származó szikrák felmelegítik a forgórészt, energiát pazarolnak, megnehezítik a hőelvezetést, és nagyfrekvenciás elektromágneses interferenciát is okoznak, ami befolyásolja a jármű teljesítményét. Az egyenáramú motorok fenti hiányosságai miatt a jelenlegi elektromos járművek alapvetően megszüntették az egyenáramú motorokat.
2.2 AC aszinkron motor
Az AC aszinkron motor az iparban széles körben használt motortípus. Jellemzője, hogy az állórész és a forgórész szilíciumacél lemezekkel van laminálva. Mindkét vége alumínium borítással van csomagolva. , megbízható és tartós működés, egyszerű karbantartás. Az azonos teljesítményű egyenáramú motorhoz képest az AC aszinkron motor hatékonyabb, tömege pedig körülbelül felével könnyebb. Ha a vektorvezérlés vezérlési módszerét alkalmazzuk, akkor az egyenáramú motoréval összehasonlítható szabályozhatóság és szélesebb fordulatszám szabályozási tartomány érhető el. A nagy hatásfok, a nagy fajlagos teljesítmény és a nagy sebességű működésre való alkalmasság előnyei miatt az AC aszinkron motorok a legszélesebb körben használt motorok a nagy teljesítményű elektromos járművekben. Jelenleg nagy mennyiségben gyártanak váltakozó áramú aszinkron motorokat, és különféle típusú kiforrott termékek közül lehet választani. Nagy sebességű üzem esetén azonban a motor forgórésze erősen felmelegszik, és a motort működés közben hűteni kell. Ugyanakkor az aszinkron motor meghajtása és vezérlőrendszere nagyon bonyolult, és a motortest költsége is magas. Az állandó mágneses motorhoz és a kapcsolt reluktanciához képest A motoroknál az aszinkron motorok hatásfoka és teljesítménysűrűsége alacsony, ami nem kedvez az elektromos járművek maximális futásteljesítményének javításának.
2.3 Állandó mágneses motor
Az állandó mágneses motorok két típusra oszthatók az állórész tekercseinek különböző áram hullámformái szerint, az egyik egy kefe nélküli egyenáramú motor, amely téglalap alakú impulzushullám árammal rendelkezik; a másik egy állandó mágneses szinkronmotor, aminek szinuszos árama van. A kétféle motor felépítésében és működési elvében alapvetően megegyezik. A rotorok állandó mágnesek, ami csökkenti a gerjesztés okozta veszteséget. Az állórész tekercsekkel van felszerelve, hogy váltóáramú nyomatékot generáljon, így a hűtés viszonylag egyszerű. Mivel az ilyen típusú motorokhoz nincs szükség kefék és mechanikus kommutációs szerkezet felszerelésére, működés közben nem keletkeznek kommutációs szikrák, a működés biztonságos és megbízható, a karbantartás kényelmes és az energiafelhasználás magas.
Az állandó mágneses motor vezérlése egyszerűbb, mint az AC aszinkron motoré. Az állandó mágneses anyagfolyamat korlátai miatt azonban az állandó mágneses motor teljesítménytartománya kicsi, és a maximális teljesítmény általában csak tízmillió, ami az állandó mágneses motor legnagyobb hátránya. Ugyanakkor a forgórészen lévő állandó mágneses anyag mágneses bomlási jelenséget mutat magas hőmérséklet, rezgés és túláram esetén, így viszonylag bonyolult munkakörülmények között az állandó mágneses motor hajlamos a károsodásra. Ráadásul az állandó mágneses anyagok ára magas, így a teljes motor és vezérlőrendszerének költsége magas.
2.4 Kapcsolt reluktancia motor
Új típusú motorként a kapcsolt reluktancia motor a legegyszerűbb felépítésű a többi hajtómotorhoz képest. Mind az állórész, mind a forgórész kettős, kiugró szerkezet, közönséges szilícium acéllemezekből. A forgórészen nincs szerkezet. Az állórész egyszerű koncentrált tekercseléssel van felszerelve, amelynek számos előnye van, mint például az egyszerű és szilárd szerkezet, a nagy megbízhatóság, a könnyű súly, az alacsony költség, a nagy hatékonyság, az alacsony hőmérséklet-emelkedés és az egyszerű karbantartás. Ezen túlmenően az egyenáramú fordulatszám-szabályozó rendszer jó irányíthatóságának kiváló jellemzőivel rendelkezik, és alkalmas zord környezetekre, és nagyon alkalmas elektromos járművek hajtómotorjaként való használatra.
Tekintettel arra, hogy az elektromos járművek hajtómotorjai, az egyenáramú motorok és az állandó mágneses motorok szerkezetében és bonyolult munkakörnyezetében rossz alkalmazkodóképességűek, és hajlamosak a mechanikai és lemágnesezési hibákra, ez a cikk a kapcsolt reluktancia motorok és AC aszinkron motorok bevezetésére összpontosít. A géppel összehasonlítva nyilvánvaló előnyei vannak a következő szempontok szerint.
2.4.1 A motortest felépítése
A kapcsolt reluktancia motor felépítése egyszerűbb, mint a mókuskalitkás indukciós motoré. Kiemelkedő előnye, hogy a forgórészen nincs tekercselés, és csak közönséges szilikonacél lemezekből készül. A teljes motor veszteségének legnagyobb része az állórész tekercsére összpontosul, ami egyszerűvé teszi a motor gyártását, jó szigetelést, könnyen hűthetőt és kiváló hőelvezetési jellemzőket. Ez a motorszerkezet csökkentheti a motor méretét és tömegét, és kis térfogattal is elérhető. nagyobb kimeneti teljesítmény. A motor forgórészének jó mechanikai rugalmassága miatt a kapcsolt reluktancia motorok ultra-nagy sebességű működésre használhatók.
2.4.2 Motor meghajtó áramkör
A kapcsolt reluktancia motoros hajtásrendszer fázisárama egyirányú, és semmi köze a nyomaték irányához, és csak egy fő kapcsolókészülék használható a motor négynegyedes működési állapotának kielégítésére. A teljesítményátalakító áramkör közvetlenül sorba van kötve a motor gerjesztő tekercsével, és minden fázisáramkör egymástól függetlenül szolgáltat áramot. Még ha egy bizonyos fázistekercs vagy a motor vezérlője meghibásodik, csak le kell állítania a fázis működését anélkül, hogy nagyobb hatást okozna. Ezért mind a motorház, mind az áramátalakító nagyon biztonságos és megbízható, ezért alkalmasabb zord környezetben való használatra, mint az aszinkron gépekre.
2.4.3 A motorrendszer teljesítménybeli szempontjai
A kapcsolt reluktancia motorok számos szabályozási paraméterrel rendelkeznek, és a megfelelő vezérlési stratégiák és rendszertervezés révén könnyen teljesíthetők az elektromos járművek négynegyedes működésének követelményei, valamint kiváló fékezőképességet tudnak fenntartani a nagy sebességű üzemi területeken. A kapcsolt reluktancia motorok nemcsak nagy hatásfokkal rendelkeznek, hanem a fordulatszám-szabályozás széles tartományában is magas hatásfokot tartanak fenn, amihez nincs párja más típusú motoros hajtásrendszereknél. Ez a teljesítmény nagyon alkalmas elektromos járművek üzemeltetésére, és nagyon előnyös az elektromos járművek hatótávolságának javításához.
3. Következtetés
Ennek a tanulmánynak a középpontjában az elektromos járművek hajtómotorjaként működő kapcsolt reluktancia motor előnyeinek bemutatása áll, összehasonlítva a különféle gyakran használt hajtómotor-sebességszabályozó rendszereket, amelyek az elektromos járművek fejlesztésének kutatási központja. Az ilyen típusú speciális motorok esetében a gyakorlati alkalmazások terén még bőven van fejlődési lehetőség. A kutatóknak több erőfeszítést kell tenniük az elméleti kutatások elvégzésére, ugyanakkor a piaci igények ötvözésére van szükség az ilyen típusú motorok gyakorlati alkalmazásának elősegítésére.
Feladás időpontja: 2022. március 24