A motor, ahogy a neve is sugallja, olyan eszköz, amely elektromos és mechanikai energiát alakít át. Bármely motor működhet motorként vagy generátorként. Önmagában nem termel energiát, csak az elektromechanikus energia átalakítását valósítja meg, de az átalakítási folyamat vesztesége hővé alakul, így minden motortervezés magában foglalja az elektromágneses tervezést, a mechanikai tervezést és a hőtechnikai tervezést. Nagyobb figyelmet fordítunk az elektromos teljesítményre, a mechanikai teljesítményre, a veszteségre és a hatásfokra, a hőmérsékletre és egyéb teljesítményparaméterekre.
Felépítéstől és alkalmazástól függően sokféle motor létezik. A jelenlegi autóhajtásban azonban a főként állandó mágneses szinkronmotorokat, aszinkron motorokat (indukciós motorokat), kapcsolt reluktanciamotorokat, elektromos gerjesztőmotorokat és egyenáramú motorokat használnak. Ezen a ponton mindenki nem tud nem figyelni arra, hogy mi a különbség ezek között a motorok között, és mik az előnyei és hátrányai mindegyiknek? Készítsünk itt egy egyszerű népszerű tudományt.
DC
Az egyenáramú motor a motorcsalád legrégebbi találmánya. Feltalálója a jól ismert Faraday. A hagyományos egyenáramú motor főként a forgórészen lévő armatúra tekercselésből, az állórészen lévő gerjesztő tekercsből, az állórész és a forgórész magjaiból, a keretből és a keféből áll. A kommutátor kialakul, a gerjesztő tekercs biztosítja a gerjesztő mágneses teret, valamint az armatúrát. tekercs biztosítja a nyomatékot előállító áramot.
Mint korábban említettük, az egyenáramú motornak van gerjesztőtekercse és armatúra tekercselése. A mágneses tér mérete a gerjesztő tekercs áramának szabályozásával szabályozható, a nyomaték pedig az armatúra tekercs áramának szabályozásával szabályozható. Ezért az egyenáramú motor legnagyobb előnye, hogy jó vezérlési teljesítményt nyújt. A motor kimeneti fordulatszáma és nyomatéka szinte lineárisan csak egy külső változtatható ellenálláson keresztül állítható be.
A kefe létezése miatt azonban a megbízhatóság alacsony, a karbantartási költségek magasak, és a kefe érintkezési ellenállása és a külső ellenállás okozta további veszteség nagy, a motor hatásfoka pedig viszonylag alacsony. Jelenleg az új fejlesztésű elektromos járművekben alapvetően már nem használnak kefés egyenáramú motorokat, amelyeket általában csak olyan helyeken használnak, mint például az ablakemelők, ablaktörlők stb.
indukciós motor
Az indukciós motor feltalálója egy másik technológiai óriás, a Tesla. Általában az állórész magja háromfázisú váltakozó áramú tekercsekkel van beágyazva, és a forgórész a vasmagból és a rövidre zárt tekercsekből áll. Ha a háromfázisú váltakozó áramot az állórész tekercseléséhez csatlakoztatják, szintetikus tér szinkron forgó mágneses teret hoz létre, levágja a forgórész tekercsét, így áramot generál a rotor ketrec tekercsében, és az áramot a mágneses hatásnak kell kitenni. mező elektromágneses erő létrehozásához, amely a forgórész forgását hajtja végre.
Mivel nincs szükség kefékre a forgórészen, a szerkezet egyszerű, a megbízhatóság jó, a gyártási technológia viszonylag kiforrott, ezért széles körben használják az ipari termelésben. Ma már egyes személygépkocsikban használják, de alacsony teljesítménysűrűsége és bonyolult vezérlése miatt személygépkocsikban ritkán használják. Ennek a nagyszerű alaknak a megemlékezése érdekében a Tesla Motor a rézrudas mókusketrec indukcióját használta korai termékeiben. Általános hatékonysága, teljesítménysűrűsége és egyéb teljesítményei miatt azonban még mindig nem lehet összehasonlítani a ritkaföldfém állandó mágneses motorokkal. A legújabb Model 3 hajtómotorként állandó mágneses szinkronmotorokra váltott.
Hagyományos szinkronmotorok és állandó mágneses szinkronmotorok
A szinkronmotor állórész felépítése megegyezik az előző indukciós motoréval. Az AC motorhoz tartozik. Csak az állórész tekercs megy át a szimmetrikus váltakozó áramon, ami bizonyos forgó magnetomotoros erőt hoz létre a légrésben. A különbség az aszinkron motortól az, hogy a forgórész fordulatszáma összhangban van a forgó mágneses tér sebességével.
Hagyományos elektromos gerjesztésű szinkronmotor, forgórészének kiálló pólusai feltekercselt gerjesztőtekerccsel vannak feltekerve, és a tengelyen lévő csúszógyűrűkön és keféken keresztül húzzák ki. Vagyis gerjesztő magnetomotoros erejét külső egyenáram biztosítja. Ezért a vezérlési teljesítménye viszonylag jó, a teljesítménytényező és a hatékonyság pedig viszonylag magas lehet. Mivel azonban külső gerjesztőre van szükség, a mérete nagy, és a kefe csúszógyűrűje rendszeres karbantartást igényel, ezért ezt a motortípust leginkább erőművi generátorokban használják, és viszonylag ritka az autókban.
Az új energetikai járművekben a leggyakrabban használt állandó mágneses szinkronmotor. A különbség az előzőhöz képest, hogy a forgórész magjában nincs tekercs, csak felületre szerelt vagy beépített állandó mágnesek. Az elektromechanikus energiaátalakítás a forgó mágneses tér hatására következik be.
Mivel az autó sebességét gyakran kell állítani, a motor fordulatszámát viszonylag nagyra tervezték, így a jobb oldali beépített mágneses acéllal ellátott állandó mágneses szinkronmotor jó mechanikai szilárdsága miatt előnyösebb, ill. viszonylag nagy mágneses erővel rendelkezik az ilyen típusú motorokhoz, beépített mágneses acéllal. Az ellenállási nyomaték alkalmasabb a mágneses acél mennyiségének megtakarítására és a térgyengítési teljesítmény javítására.
Kapcsolt reluktancia motor
A reluktancia motor egy új szerkezetű motor. A forgórészen sem tekercselés, sem állandó mágnes nincs, hanem szilíciumacél lemezekkel egymásra rakott, kiugró pólusokból álló szilárd szerkezet. A minimális reluktancia elvén alapul (a mágneses fluxust mindig a legkisebb reluktancia mellett kell lezárni). Az állórész kiálló pólusain lévő tekercsek feszültségezési sorrendjének átkapcsolásával a forgórész folyamatosan a legkisebb reluktanciájú pozícióba mozog, ezáltal a forgórészt forgásra készteti.
A magnetorezisztív szerkezet egyszerű, szilárd, megbízható, alacsony költségű, és nagy fejlődési potenciállal rendelkezik. Ezért az elmúlt években gyorsan fejlődött a vontatási sebesség szabályozása terén. A benne rejlő nyomatékingadozás, valamint a nyilvánvaló vibráció és zaj miatt azonban jelenleg csak néhány személygépkocsiban használják.
Jelenleg néhány új hibrid gerjesztő típusú reluktancia motor is létezik. Általában egy bizonyos ferrit állandó mágnest helyeznek be a rotor reluktancia résébe, így a motor teljesítménye nagyobb, mint a reluktancia motoré az állandó mágnes forgatónyomatékának egy részének bevezetése miatt. , és a költségek nem olyan magasak, mint a ritkaföldfém állandó mágneses motoroké.
Epilógus
Ez a cikk bemutat néhány általunk ismert motort. Összességében elmondható, hogy az egyenáramú motorok fokozatosan megszűnnek a gyenge megbízhatóságuk és átlagos teljesítményük miatt; a kapcsolt reluktancia motorok vezérlési technológiája még nem kiforrott, alacsony fordulatszámon a zaj és a rezgés is szembetűnő, és a hatásfok is alacsony. A jövőbeli alternatívához tartozik; az indukciós motor forgórésze szekunder oldalon rézfogyasztású, komoly hőtermeléssel, alacsony hatásfokkal és nagy térfogattal rendelkezik, és gyakran alkalmas olyan személygépkocsikban való használatra, amelyek nem igényelnek szigorú térfogatkövetelményeket; az elektromos gerjesztésű szinkronmotor-rendszer nagy méretű, és az elektromos szálcsiszolt csúszógyűrűk karbantartást igényelnek, és megbízhatósági aggályaik vannak, és jelenleg ritkán használják generátorként.
A fenti kép az Egyesült Államok Energiaügyi Minisztériuma és az Oak Ridge National Laboratory által készített több motor szerkezetének és teljesítményének összehasonlítása referenciaként. A kisebb személygépkocsiknál továbbra is az állandó mágneses szinkronmotorok a főbbek, és hazámban a ritkaföldfém állandó mágneses anyagok készletei egyedülálló erőforrás-előnyökkel rendelkeznek. De az új energetikai járművek robbanásszerű növekedésével az új, nagy hatásfokú, alacsony költségű, biztonságos és megbízható motorok iránti kutatási lelkesedés is nő.
