Automobiloví nadšenci boli vždy fanatici do motorov, ale elektrifikácia je nezastaviteľná a vedomostné rezervy niektorých ľudí možno bude potrebné aktualizovať.
Najznámejší je dnes štvortaktný motor, ktorý je tiež zdrojom energie pre väčšinu vozidiel poháňaných benzínom.Podobne ako pri štvortaktných, dvojtaktných a Wankelových rotorových motoroch spaľovacích motorov, aj elektromotory vozidiel možno podľa rozdielu rotorov rozdeliť na synchrónne motory a asynchrónne motory. Asynchrónne motory sa tiež nazývajú indukčné motory, zatiaľ čo synchrónne motory obsahujú permanentné magnety. a prúd na vybudenie motora.
Stator a rotor
Všetky typy motorov elektrických vozidiel pozostávajú z dvoch hlavných častí: statora a rotora.
Stator▼
Stator je časť motora, ktorá zostáva nehybná a je pevným krytom motora, namontovaným na podvozku ako blok motora.Rotor je jedinou pohyblivou časťou motora, podobne ako kľukový hriadeľ, ktorý posiela krútiaci moment von cez prevodovku a diferenciál.
Stator sa skladá z troch častí: jadro statora, vinutie statora a rám.Množstvo paralelných drážok v tele statora je vyplnených prepojenými medenými vinutiami.
Tieto vinutia obsahujú úhľadné medené vložky, ktoré zvyšujú hustotu výplne štrbiny a priamy kontakt drôtu.Husté vinutia zvyšujú kapacitu krútiaceho momentu, zatiaľ čo konce sú úhľadnejšie usporiadané, čím sa znižuje objem pre menšie celkové balenie.
Stator a rotor▼
Hlavnou funkciou statora je generovať rotujúce magnetické pole (RMF), zatiaľ čo hlavnou funkciou rotora je rezať magnetickými siločiarami v rotujúcom magnetickom poli, aby sa vytvoril (výstupný) prúd.
Motor nastavuje točivé pole pomocou trojfázového striedavého prúdu a jeho frekvenciu a výkon riadi výkonová elektronika, ktorá reaguje na akcelerátor.Batérie sú zariadenia na jednosmerný prúd (DC), takže výkonová elektronika elektrického vozidla obsahuje DC-AC invertor, ktorý dodáva statoru potrebný striedavý prúd na vytvorenie veľmi dôležitého premenlivého rotujúceho magnetického poľa.
Ale stojí za to zdôrazniť, že tieto motory sú tiež generátory, čo znamená, že kolesá budú spätne poháňať rotor vo vnútri statora, indukujúc rotujúce magnetické pole v opačnom smere a posielajú energiu späť do batérie cez AC-DC menič.
Tento proces, známy ako regeneratívne brzdenie, vytvára odpor a spomaľuje vozidlo.Regenerácia je základom nielen predlžovania dojazdu elektrických vozidiel, ale aj vysoko účinných hybridov, pretože rozsiahla regenerácia zlepšuje spotrebu paliva.V skutočnom svete však regenerácia nie je taká efektívna ako „pretáčanie auta“, ktoré zabraňuje strate energie.
Väčšina elektromobilov sa spolieha na jednorýchlostnú prevodovku na spomalenie pretáčania medzi motorom a kolesami.Podobne ako spaľovacie motory, aj elektromotory sú najúčinnejšie pri nízkych otáčkach a vysokom zaťažení.
Zatiaľ čo EV môže získať slušný dojazd s jedným prevodovým stupňom, ťažšie snímače a SUV používajú viacrýchlostné prevodovky na zvýšenie dojazdu pri vysokých rýchlostiach.
Viacstupňové EV sú nezvyčajné a dnes už len Audi e-tron GT a Porsche Taycan používajú dvojrýchlostné prevodovky.
Tri typy motorov
Rotor indukčného motora narodený v 19. storočí pozostáva z pozdĺžnych vrstiev alebo pásov vodivého materiálu, najčastejšie medi a niekedy hliníka.Rotujúce magnetické pole statora indukuje v týchto listoch prúd, ktorý následne vytvára elektromagnetické pole (EMF), ktoré sa začína otáčať v rámci rotujúceho magnetického poľa statora.
Indukčné motory sa nazývajú asynchrónne motory, pretože indukované elektromagnetické pole a rotačný krútiaci moment môžu byť generované iba vtedy, keď rýchlosť rotora zaostáva za rotujúcim magnetickým poľom.Tieto typy motorov sú bežné, pretože nevyžadujú magnety vzácnych zemín a ich výroba je relatívne lacná.Ale sú menej schopné odvádzať teplo pri trvalom vysokom zaťažení a sú prirodzene menej účinné pri nízkych rýchlostiach.
Motor s permanentným magnetom, ako už názov napovedá, jeho rotor má svoj vlastný magnetizmus a na vytvorenie magnetického poľa rotora nepotrebuje energiu.Sú efektívnejšie pri nízkych rýchlostiach.Takýto rotor sa tiež otáča synchrónne s rotujúcim magnetickým poľom statora, preto sa nazýva synchrónny motor.
Jednoduché obalenie rotora magnetmi má však svoje problémy.Po prvé, vyžaduje to väčšie magnety a s pridanou hmotnosťou môže byť ťažké udržať synchronizáciu pri vysokých rýchlostiach.Väčším problémom je však takzvaný vysokorýchlostný „back EMF“, ktorý zvyšuje odpor, obmedzuje špičkový výkon a vytvára nadmerné teplo, ktoré môže poškodiť magnety.
Na vyriešenie tohto problému má väčšina motorov s permanentnými magnetmi pre elektrické vozidlá vnútorné permanentné magnety (IPM), ktoré sa v pároch posúvajú do pozdĺžnych drážok v tvare V, usporiadaných vo viacerých lalokoch pod povrchom železného jadra rotora.
V-drážka udržuje permanentné magnety v bezpečí pri vysokých rýchlostiach, ale vytvára reluktančný moment medzi magnetmi.Magnety sú buď priťahované alebo odpudzované inými magnetmi, ale obyčajná váhavosť priťahuje laloky železného rotora k rotujúcemu magnetickému poľu.
Permanentné magnety vstupujú do hry pri nízkych otáčkach, zatiaľ čo reluktančný krútiaci moment preberá pri vysokých otáčkach.V tejto štruktúre sa používa Prius.
Posledný typ prúdovo budeného motora sa v elektrických vozidlách objavil len nedávno. Oba vyššie uvedené sú bezkomutátorové motory. Konvenčná múdrosť hovorí, že bezkomutátorové motory sú jedinou životaschopnou možnosťou pre elektrické vozidlá.A BMW nedávno išlo proti norme a do nových modelov i4 a iX nainštalovalo striedavé synchrónne motory s kefovým prúdom.
Rotor tohto typu motora interaguje s rotujúcim magnetickým poľom statora, presne ako rotor s permanentnými magnetmi, ale namiesto permanentných magnetov používa šesť širokých medených lalokov, ktoré využívajú energiu z jednosmernej batérie na vytvorenie potrebného elektromagnetického poľa. .
To si vyžaduje, aby boli na hriadeli rotora nainštalované zberné krúžky a pružinové kefy, takže niektorí ľudia sa obávajú, že sa kefy opotrebujú a nahromadia prach a túto metódu opustia.Zatiaľ čo súprava kief je uzavretá v samostatnom kryte s odnímateľným krytom, je potrebné zistiť, či je opotrebovanie kief problémom.
Absencia permanentných magnetov zabraňuje rastúcim nákladom na vzácne zeminy a environmentálnym vplyvom ťažby.Toto riešenie tiež umožňuje meniť intenzitu magnetického poľa rotora, čím umožňuje ďalšiu optimalizáciu.Napájanie rotora však stále spotrebúva určitú energiu, čo spôsobuje, že tieto motory sú menej účinné, najmä pri nízkych rýchlostiach, kde energia potrebná na vytvorenie magnetického poľa tvorí väčší podiel na celkovej spotrebe.
V krátkej histórii elektrických vozidiel sú prúdovo budené synchrónne motory na striedavý prúd relatívne nové a stále je tu veľký priestor na vývoj nových nápadov a došlo k veľkým zlomovým bodom, ako napríklad prechod Tesly od koncepcií indukčných motorov k trvalým synchrónny motor s magnetmi.A to sme menej ako desaťročie v ére moderného elektromobilu a ešte len začíname.
Čas odoslania: 21. januára 2023