Ljubitelji automobila oduvijek su bili fanatični u vezi s motorima, ali elektrifikacija je nezaustavljiva, a zalihe znanja nekih ljudi možda će trebati ažurirati.
Danas je najpoznatiji četvorotaktni motor, koji je ujedno i izvor snage za većinu vozila na benzin.Slično četvorotaktnim, dvotaktnim i Wankel rotorskim motorima motora sa unutrašnjim sagorevanjem, motori električnih vozila se prema razlici u rotorima mogu podeliti na sinhrone i asinhrone motore.Asinhroni motori se nazivaju i indukcioni motori, dok sinhroni motori sadrže trajne magnete.i struja za pobuđivanje motora.
Stator i rotor
Svi tipovi 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, postavljeno na šasiju poput bloka motora.Rotor je jedini pokretni dio motora, sličan radilici, koji šalje obrtni moment kroz prijenos i diferencijal.
Stator se sastoji od tri dijela: jezgra statora, namotaj statora i okvir.Mnogi paralelni žljebovi u tijelu statora ispunjeni su međusobno povezanim bakrenim namotajima.
Ovi namoti sadrže uredne bakrene umetke koji povećavaju gustinu punjenja proreza i direktan kontakt žica-žica.Gusti namotaji povećavaju kapacitet obrtnog momenta, dok su krajevi uredno postavljeni, smanjujući volumen za manji ukupni paket.
Stator i rotor▼
Glavna funkcija statora je da generiše rotirajuće magnetno polje (RMF), dok je glavna funkcija rotora da se preseče linijama magnetne sile u rotacionom magnetnom polju da bi se stvorila (izlazna) struja.
Motor koristi trofaznu izmjeničnu struju za postavljanje rotacionog polja, a njegovu frekvenciju i snagu kontrolira energetska elektronika koja reagira na akcelerator.Baterije su uređaji istosmjerne struje (DC), tako da elektronika električnog vozila uključuje DC-AC inverter koji opskrbljuje stator potrebnom izmjeničnom strujom kako bi se stvorilo vrlo važno promjenjivo rotirajuće magnetno polje.
Ali vrijedi naglasiti da su ovi motori također i generatori, što znači da će kotači pomicati rotor unutar statora, indukujući 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 osnovi ne samo proširenja asortimana električnih vozila, već i visoko efikasnih hibrida, jer opsežna regeneracija poboljšava ekonomičnost goriva.Ali u stvarnom svetu, regeneracija nije tako efikasna kao „kotrljanje automobila“, čime se izbegava gubitak energije.
Većina EV se oslanja na jednobrzinski mjenjač kako bi usporio okretanje između motora i kotača.Poput motora sa unutrašnjim sagorevanjem, elektromotori su najefikasniji pri niskim obrtajima i velikom opterećenju.
Dok bi EV mogao dobiti pristojan domet s jednom brzinom, teži pickupovi i SUV-ovi koriste višebrzinske mjenjače za povećanje dometa pri velikim brzinama.
EV sa više brzina su neuobičajeni, a danas samo Audi e-tron GT i Porsche Taycan koriste dvobrzinske mjenjače.
Tri tipa motora
Rođen u 19. veku, rotor indukcionog motora sastoji se od uzdužnih slojeva ili traka provodljivog materijala, najčešće bakra, a ponekad i aluminijuma.Rotirajuće magnetsko polje statora indukuje struju u ovim listovima, što zauzvrat stvara elektromagnetno polje (EMF) koje počinje da se rotira unutar rotirajućeg magnetnog polja statora.
Indukcijski motori se nazivaju asinhroni motori jer se inducirano elektromagnetno polje i rotacijski moment mogu generirati samo kada brzina rotora zaostaje za rotirajućim magnetskim poljem.Ove vrste motora su uobičajene jer ne zahtijevaju magnete retkih zemalja i relativno su jeftini za proizvodnju.Ali oni su manje sposobni da rasipaju toplotu pri trajnim velikim opterećenjima, i inherentno su manje efikasni pri malim brzinama.
Motor s trajnim magnetom, kao što ime govori, njegov rotor ima vlastiti magnetizam i ne zahtijeva snagu za stvaranje magnetnog polja rotora.Oni su efikasniji pri malim brzinama.Takav rotor također rotira sinhrono sa rotirajućim magnetskim poljem statora, pa se naziva sinhroni motor.
Međutim, jednostavno omotavanje rotora magnetima ima svoje probleme.Prvo, ovo zahtijeva veće magnete, a uz dodatnu težinu, može biti teško održavati sinhronizaciju pri velikim brzinama.Ali veći problem je takozvani „pozadinski EMF“ velike brzine, koji povećava otpor, ograničava vrhunsku snagu i stvara višak topline koja može oštetiti magnete.
Da bi se riješio ovaj problem, većina motora s trajnim magnetima električnih vozila ima unutrašnje permanentne magnete (IPM) koji klize u parovima u uzdužne žljebove u obliku slova V, raspoređene u više režnjeva ispod površine gvozdenog jezgra rotora.
V-žljeb čuva trajne magnete sigurnim pri velikim brzinama, ali stvara reluktantni moment između magneta.Magneti se ili privlače ili odbijaju od drugih magneta, ali obična nevoljnost privlači režnjeve željeznog rotora u rotirajuće magnetsko polje.
Trajni magneti dolaze u igru pri malim brzinama, dok reluktantni moment preuzima pri velikim brzinama.Prius se koristi u ovoj strukturi.
Posljednji tip motora sa strujom pobuđenog tek nedavno se pojavio u električnim vozilima.Oba gore navedena su motori bez četkica.Uobičajena mudrost smatra da su motori bez četkica jedina održiva opcija za električna vozila.A BMW je nedavno krenuo protiv norme i ugradio sinhrone motore sa brušenom strujom na nove i4 i iX modele.
Rotor ovog tipa motora je u interakciji s rotirajućim magnetnim poljem statora, baš kao rotor s permanentnim magnetom, ali umjesto trajnih magneta, koristi šest širokih bakrenih režnjeva koji koriste energiju iz DC baterije za stvaranje potrebnog elektromagnetnog polja. .
Za to je potrebno postaviti klizne prstenove i opružne četke na osovinu rotora, pa se neki ljudi boje da će se četke istrošiti i nakupiti prašinu i odustaju od ove metode.Dok je niz četkica zatvoren u zasebno kućište sa poklopcem koji se može ukloniti, ostaje da se vidi da li je trošenje četkica problem.
Odsustvo trajnih magneta izbjegava sve veće cijene rijetkih zemalja i utjecaj rudarstva na okoliš.Ovo rješenje također omogućava variranje jačine magnetnog polja rotora, čime se omogućava dalja optimizacija.Ipak, napajanje rotora i dalje troši određenu snagu, što ove motore čini manje efikasnim, posebno pri malim brzinama, gdje je energija potrebna za stvaranje magnetnog polja veći dio ukupne potrošnje.
U kratkoj istoriji električnih vozila, strujno uzbuđeni sinhroni motori na izmjeničnu struju su relativno novi, i još uvijek ima puno prostora za razvoj novih ideja, a bilo je i velikih prekretnica, kao što je Teslin prelazak sa koncepta indukcionog motora na trajni magneti sinhroni motor.A mi smo manje od jedne decenije u eri modernog EV, a tek počinjemo.
Vrijeme objave: Jan-21-2023