Autoliefhebbers zijn altijd fanatiek geweest als het om motoren gaat, maar de elektrificatie is niet te stoppen en de kennisreserves van sommige mensen moeten misschien worden bijgewerkt.
De meest bekende vandaag de dag is de viertaktmotor, die ook de krachtbron is voor de meeste benzinevoertuigen.Net als de viertakt-, tweetakt- en wankelrotormotoren van verbrandingsmotoren, kunnen motoren voor elektrische voertuigen worden onderverdeeld in synchrone motoren en asynchrone motoren, afhankelijk van het verschil in rotoren. Asynchrone motoren worden ook wel inductiemotoren genoemd, terwijl synchrone motoren permanente magneten bevatten. en stroom om de motor te bekrachtigen.
Stator en Rotor
Alle typen motoren voor elektrische voertuigen bestaan uit twee hoofdonderdelen: een stator en een rotor.
Stator▼
De stator is het deel van de motor dat stationair blijft en is de vaste behuizing van de motor, net als het motorblok op het chassis gemonteerd.De rotor is het enige bewegende deel van de motor, vergelijkbaar met de krukas, dat koppel via de transmissie en het differentieel naar buiten stuurt.
De stator bestaat uit drie delen: statorkern, statorwikkeling en frame.De vele parallelle groeven in het lichaam van de stator zijn gevuld met onderling verbonden koperen wikkelingen.
Deze wikkelingen bevatten nette koperen haarspeldinzetstukken die de sleufvuldichtheid en het directe draad-op-draadcontact vergroten.Dichte wikkelingen vergroten het koppelvermogen, terwijl de uiteinden netjes verspringen, waardoor het volume wordt verminderd voor een kleiner totaalpakket.
Stator en rotor▼
De belangrijkste functie van de stator is het genereren van een roterend magnetisch veld (RMF), terwijl de hoofdfunctie van de rotor is om door de magnetische krachtlijnen in het roterende magnetische veld te worden onderbroken om (uitgangs)stroom te genereren.
De motor gebruikt driefasige wisselstroom om het draaiveld in te stellen, en de frequentie en het vermogen worden geregeld door vermogenselektronica die reageert op het gaspedaal.Accu's zijn gelijkstroomapparaten (DC), dus de vermogenselektronica van elektrische voertuigen omvat een DC-AC-omvormer die de stator van de noodzakelijke wisselstroom voorziet om het allerbelangrijkste variabele roterende magnetische veld te creëren.
Maar het is de moeite waard erop te wijzen dat deze motoren ook generatoren zijn, wat betekent dat de wielen de rotor in de stator terugdrijven, waardoor een roterend magnetisch veld in de andere richting wordt opgewekt en via een AC-DC-omzetter stroom terug naar de batterij wordt gestuurd.
Dit proces, bekend als regeneratief remmen, creëert weerstand en vertraagt het voertuig.Regeneratie vormt niet alleen de kern van het vergroten van de actieradius van elektrische voertuigen, maar ook van zeer efficiënte hybrides, aangezien uitgebreide regeneratie het brandstofverbruik verbetert.Maar in de echte wereld is regeneratie niet zo efficiënt als 'de auto laten rollen', waardoor energieverlies wordt vermeden.
De meeste elektrische voertuigen vertrouwen op een transmissie met één snelheid om de rotatie tussen de motor en de wielen te vertragen.Net als verbrandingsmotoren zijn elektromotoren het meest efficiënt bij lage toerentallen en hoge belasting.
Hoewel een EV met één versnelling een behoorlijk bereik kan krijgen, gebruiken zwaardere pick-ups en SUV's transmissies met meerdere snelheden om het bereik bij hoge snelheden te vergroten.
EV’s met meerdere versnellingen zijn ongebruikelijk, en tegenwoordig gebruiken alleen de Audi e-tron GT en Porsche Taycan transmissies met twee versnellingen.
Drie motortypen
De rotor van de inductiemotor, geboren in de 19e eeuw, bestaat uit longitudinale lagen of stroken geleidend materiaal, meestal koper en soms aluminium.Het roterende magnetische veld van de stator induceert een stroom in deze platen, die op zijn beurt een elektromagnetisch veld (EMF) creëert dat begint te roteren binnen het roterende magnetische veld van de stator.
Inductiemotoren worden asynchrone motoren genoemd omdat het geïnduceerde elektromagnetische veld en het rotatiekoppel alleen kunnen worden gegenereerd als de rotorsnelheid achterblijft bij het roterende magnetische veld.Dit soort motoren zijn gebruikelijk omdat ze geen zeldzame-aardmagneten nodig hebben en relatief goedkoop te vervaardigen zijn.Maar ze zijn minder goed in staat warmte af te voeren bij aanhoudende hoge belasting, en zijn inherent minder efficiënt bij lage snelheden.
Permanente magneetmotor, zoals de naam al doet vermoeden, heeft de rotor zijn eigen magnetisme en heeft hij geen stroom nodig om het magnetische veld van de rotor te creëren.Ze zijn efficiënter bij lage snelheden.Zo'n rotor draait ook synchroon met het roterende magnetische veld van de stator en wordt daarom een synchrone motor genoemd.
Het simpelweg omwikkelen van de rotor met magneten heeft echter zijn eigen problemen.Ten eerste zijn hiervoor grotere magneten nodig, en door het extra gewicht kan het lastig zijn om gesynchroniseerd te blijven bij hoge snelheden.Maar het grotere probleem is de zogenaamde snelle ‘back-EMF’, die de weerstand vergroot, het topvermogen beperkt en overtollige warmte genereert die de magneten kan beschadigen.
Om dit probleem op te lossen, hebben de meeste permanente magneetmotoren van elektrische voertuigen interne permanente magneten (IPM's) die in paren in longitudinale V-vormige groeven glijden, gerangschikt in meerdere lobben onder het oppervlak van de ijzeren kern van de rotor.
De V-groef houdt de permanente magneten veilig bij hoge snelheden, maar zorgt wel voor een oppositioneel koppel tussen de magneten.Magneten worden aangetrokken door of afgestoten door andere magneten, maar gewone tegenzin trekt de lobben van de ijzeren rotor naar het roterende magnetische veld.
De permanente magneten komen in actie bij lage snelheden, terwijl het weerstandskoppel het overneemt bij hoge snelheden.In deze structuur wordt Prius gebruikt.
Het laatste type stroomgestuurde motor is pas onlangs in elektrische voertuigen verschenen. Beide bovenstaande zijn borstelloze motoren. Conventionele wijsheid stelt dat borstelloze motoren de enige haalbare optie zijn voor elektrische voertuigen.En BMW is onlangs tegen de norm ingegaan en heeft op de nieuwe i4- en iX-modellen geborstelde stroom-opgewekte AC-synchrone motoren geïnstalleerd.
De rotor van dit type motor werkt samen met het roterende magnetische veld van de stator, precies zoals een permanente magneetrotor, maar in plaats van permanente magneten te hebben, gebruikt hij zes brede koperen lobben die energie van een gelijkstroombatterij gebruiken om het noodzakelijke elektromagnetische veld te creëren. .
Hiervoor moeten sleepringen en veerborstels op de rotoras worden geïnstalleerd, dus sommige mensen zijn bang dat de borstels zullen slijten en stof zullen ophopen en verlaten deze methode.Hoewel de borstelarray is ingesloten in een aparte behuizing met een afneembaar deksel, valt nog te bezien of borstelslijtage een probleem is.
De afwezigheid van permanente magneten vermijdt de stijgende kosten van zeldzame aardmetalen en de milieu-impact van mijnbouw.Deze oplossing maakt het tevens mogelijk om de magnetische veldsterkte van de rotor te variëren, waardoor verdere optimalisatie mogelijk wordt.Toch kost het aandrijven van de rotor nog steeds wat stroom, waardoor deze motoren minder efficiënt zijn, vooral bij lage snelheden, waar de energie die nodig is om het magnetische veld te creëren een groter deel van het totale verbruik uitmaakt.
In de korte geschiedenis van elektrische voertuigen zijn door stroom opgewekte synchrone AC-motoren relatief nieuw, en er is nog steeds veel ruimte voor nieuwe ideeën om te ontwikkelen, en er zijn grote keerpunten geweest, zoals Tesla's overstap van inductiemotorconcepten naar permanente motoren. magneten synchrone motor.En we bevinden ons nog geen tien jaar in het tijdperk van de moderne EV, en we zijn nog maar net begonnen.
Posttijd: 21 januari 2023