Automobilių entuziastai visada fanatiškai žiūrėjo į variklius, tačiau elektrifikacija nesustabdoma, o kai kurių žmonių žinių rezervus gali tekti atnaujinti.
Šiandien labiausiai žinomas yra keturių taktų variklis, kuris taip pat yra daugumos benzinu varomų transporto priemonių energijos šaltinis.Panašiai kaip ir vidaus degimo variklių keturtakčiai, dvitakčiai ir Wankel rotoriniai varikliai, elektromobilių varikliai pagal rotorių skirtumą gali būti skirstomi į sinchroninius ir asinchroninius. Asinchroniniai varikliai taip pat vadinami indukciniais, o sinchroniniai varikliai turi nuolatinius magnetus. ir srovė varikliui sužadinti.
Statorius ir rotorius
Visų tipų elektrinių transporto priemonių varikliai susideda iš dviejų pagrindinių dalių: statoriaus ir rotoriaus.
Statorius▼
Statorius yra variklio dalis, kuri lieka nejudanti ir yra fiksuotas variklio korpusas, sumontuotas ant važiuoklės kaip variklio blokas.Rotorius yra vienintelė judanti variklio dalis, panaši į alkūninį veleną, kuri siunčia sukimo momentą per transmisiją ir diferencialą.
Statorius susideda iš trijų dalių: statoriaus šerdies, statoriaus apvijos ir rėmo.Daugybė lygiagrečių griovelių statoriaus korpuse užpildyti tarpusavyje sujungtomis varinėmis apvijomis.
Šiose apvijose yra tvarkingi variniai plaukų segtukai, kurie padidina lizdo užpildymo tankį ir tiesioginį laidų kontaktą.Tankios apvijos padidina sukimo momento pajėgumą, o galai yra tvarkingiau išdėstyti, todėl sumažėja tūrinis mažesnis bendras paketas.
Statorius ir rotorius▼
Pagrindinė statoriaus funkcija yra sukurti besisukantį magnetinį lauką (RMF), o pagrindinė rotoriaus funkcija yra nupjauti besisukančio magnetinio lauko magnetinėmis jėgos linijomis, kad būtų sukurta (išvesties) srovė.
Sukamajam laukui nustatyti variklis naudoja trifazę kintamąją srovę, o jo dažnį ir galią valdo galios elektronika, kuri reaguoja į greitintuvą.Akumuliatoriai yra nuolatinės srovės (DC) įrenginiai, todėl elektromobilių galios elektronikoje yra nuolatinės srovės-kintamosios srovės keitiklis, kuris tiekia statoriui reikiamą kintamą srovę, kad būtų sukurtas itin svarbus kintamasis besisukantis magnetinis laukas.
Tačiau verta paminėti, kad šie varikliai taip pat yra generatoriai, o tai reiškia, kad ratai sukels rotorių statoriaus viduje, sukeldami besisukantį magnetinį lauką kita kryptimi, siųsdami energiją atgal į akumuliatorių per AC-DC keitiklį.
Šis procesas, žinomas kaip regeneracinis stabdymas, sukuria pasipriešinimą ir sulėtina transporto priemonę.Regeneravimas yra ne tik elektrinių transporto priemonių, bet ir labai efektyvių hibridų asortimento išplėtimo pagrindas, nes intensyvus regeneravimas pagerina degalų sąnaudas.Tačiau realiame pasaulyje regeneracija nėra tokia efektyvi kaip „automobilio riedėjimas“, nes išvengiama energijos praradimo.
Dauguma EV naudoja vieno greičio transmisiją, kad sulėtintų sukimąsi tarp variklio ir ratų.Kaip ir vidaus degimo varikliai, elektros varikliai efektyviausi esant mažiems sūkiams ir esant didelei apkrovai.
Nors EV gali pasiekti tinkamą atstumą su viena pavara, sunkesniuose pikapuose ir visureigiuose naudojama kelių greičių transmisija, kad padidintų atstumą važiuojant dideliu greičiu.
Kelių pavarų elektromobiliai yra neįprasti, o šiandien tik „Audi e-tron GT“ ir „Porsche Taycan“ naudoja dviejų greičių transmisijas.
Trys variklių tipai
Gimęs XIX amžiuje, indukcinio variklio rotorius susideda iš išilginių sluoksnių arba juostelių iš laidžios medžiagos, dažniausiai vario, o kartais ir aliuminio.Statoriaus besisukantis magnetinis laukas šiuose lakštuose sukelia srovę, kuri savo ruožtu sukuria elektromagnetinį lauką (EMF), kuris pradeda suktis statoriaus besisukančio magnetinio lauko viduje.
Indukciniai varikliai vadinami asinchroniniais, nes indukuojamas elektromagnetinis laukas ir sukimosi momentas gali būti generuojami tik tada, kai rotoriaus greitis atsilieka nuo besisukančio magnetinio lauko.Šie variklių tipai yra įprasti, nes jiems nereikia retųjų žemių magnetų ir jų gamyba yra gana pigi.Tačiau jie yra mažiau pajėgūs išsklaidyti šilumą esant nuolatinei didelei apkrovai ir iš prigimties yra mažiau veiksmingi esant mažam greičiui.
Nuolatinio magneto variklis, kaip rodo pavadinimas, jo rotorius turi savo magnetizmą ir nereikalauja galios rotoriaus magnetiniam laukui sukurti.Jie yra efektyvesni važiuojant mažu greičiu.Toks rotorius taip pat sukasi sinchroniškai su besisukančiu statoriaus magnetiniu lauku, todėl jis vadinamas sinchroniniu varikliu.
Tačiau tiesiog rotoriaus apvyniojimas magnetais turi savų problemų.Pirma, tam reikia didesnių magnetų, o dėl papildomo svorio gali būti sunku išlaikyti sinchronizavimą dideliu greičiu.Tačiau didesnė problema yra vadinamasis didelės spartos „galinis EMF“, kuris padidina pasipriešinimą, riboja aukščiausios klasės galią ir generuoja perteklinę šilumą, kuri gali sugadinti magnetus.
Siekiant išspręsti šią problemą, dauguma elektrinių transporto priemonių nuolatinių magnetų variklių turi vidinius nuolatinius magnetus (IPM), kurie poromis slysta į išilginius V formos griovelius, išdėstytus keliose skiltyse po rotoriaus geležinės šerdies paviršiumi.
V formos griovelis saugo nuolatinius magnetus esant dideliam greičiui, tačiau sukuria pasipriešinimo sukimo momentą tarp magnetų.Magnetus traukia arba atstumia kiti magnetai, tačiau įprastas nenoras pritraukia geležinio rotoriaus skilteles prie besisukančio magnetinio lauko.
Nuolatiniai magnetai veikia esant mažam greičiui, o pasipriešinimo sukimo momentas perima esant dideliam greičiui.Šioje konstrukcijoje naudojamas Prius.
Paskutinis srovės sužadinimo variklių tipas tik neseniai pasirodė elektrinėse transporto priemonėse. Abu šie varikliai yra be šepetėlių. Įprasta išmintis teigia, kad varikliai be šepetėlių yra vienintelis tinkamas pasirinkimas elektrinėms transporto priemonėms.O BMW neseniai nusižengė normai ir naujuose „i4“ ir „iX“ modeliuose sumontavo šepečiu sužadintus kintamosios srovės sinchroninius variklius.
Šio tipo variklių rotorius sąveikauja su besisukančiu statoriaus magnetiniu lauku, lygiai taip pat kaip nuolatinio magneto rotorius, tačiau vietoj nuolatinių magnetų jis naudoja šešias plačias varines skiltis, kurios naudoja energiją iš nuolatinės srovės baterijos, kad sukurtų reikiamą elektromagnetinį lauką. .
Tam ant rotoriaus veleno reikia sumontuoti slydimo žiedus ir spyruoklinius šepečius, todėl kai kurie bijo, kad šepečiai susidėvės ir kaupsis dulkes, ir šio būdo atsisako.Nors šepečių masyvas yra įdėtas į atskirą korpusą su nuimamu dangteliu, dar reikia išsiaiškinti, ar šepečių susidėvėjimas yra problema.
Kadangi nėra nuolatinių magnetų, išvengiama didėjančių retųjų žemių elementų kainų ir kasybos poveikio aplinkai.Šis sprendimas taip pat leidžia keisti rotoriaus magnetinio lauko stiprumą, todėl galima toliau optimizuoti.Vis dėlto, maitinant rotorių, vis tiek sunaudojama šiek tiek galios, todėl šie varikliai yra mažiau efektyvūs, ypač esant mažam greičiui, kai magnetiniam laukui sukurti reikalinga energija sudaro didesnę viso suvartojimo dalį.
Per trumpą elektrinių transporto priemonių istoriją kintamosios srovės sinchroniniai varikliai yra palyginti nauji ir vis dar yra daug erdvės naujoms idėjoms vystyti, taip pat įvyko didelių posūkių, pavyzdžiui, Tesla perėjo nuo asinchroninių variklių koncepcijų prie nuolatinių. magnetai sinchroninis variklis.Praėjo mažiau nei dešimtmetis šiuolaikinių elektromobilių eros, ir mes tik pradedame.
Paskelbimo laikas: 2023-01-21