Motor, jak název napovídá, je zařízení, které přeměňuje elektrickou a mechanickou energii. Jakýkoli motor může fungovat jako motor nebo jako generátor. Nevytváří energii sám, ale pouze realizuje přeměnu elektromechanické energie, ale ztráta v procesu přeměny se přemění na teplo, takže jakýkoli návrh motoru zahrnuje elektromagnetické provedení, mechanické provedení a tepelné provedení. Větší pozornost věnujeme elektrickému výkonu, mechanickému výkonu, ztrátě a účinnosti, teplotě a dalším výkonnostním parametrům.
V závislosti na konstrukci a aplikaci existuje mnoho typů motorů. Nicméně hlavními používanými v současném automobilovém pohonu jsou synchronní motory s permanentními magnety, asynchronní motory (indukční motory), spínané reluktanční motory, elektrické budicí motory a stejnosměrné motory. V tuto chvíli si každý nemůže pomoct, ale věnuje pozornost tomu, jaké jsou rozdíly mezi těmito motory a jaké jsou výhody a nevýhody každého z nich? Udělejme zde jednoduchou populární vědu.
DC
Stejnosměrný motor je nejstarším vynálezem v rodině motorů. Jeho vynálezcem je známý Faraday. Tradiční stejnosměrný motor se skládá hlavně z vinutí kotvy na rotoru, budícího vinutí na statoru, jader statoru a rotoru, rámu a kartáče- Komutátor je vytvořen, budicí vinutí zajišťuje budicí magnetické pole a kotva vinutí poskytuje proud, který vytváří točivý moment.
Jak již bylo zmíněno dříve, stejnosměrný motor má budicí vinutí a vinutí kotvy. Velikost magnetického pole lze řídit řízením proudu budícího vinutí a kroutící moment lze nastavit řízením proudu vinutí kotvy. Proto je největší výhodou stejnosměrného motoru to, že má dobrý regulační výkon. Výstupní rychlost a točivý moment motoru lze nastavit téměř lineárně pouze pomocí externího proměnlivého odporu.
Vzhledem k existenci kartáče je však spolehlivost nízká, náklady na údržbu jsou vysoké a dodatečná ztráta způsobená kontaktním odporem kartáče a vnějším odporem je velká a účinnost motoru je relativně nízká. Nově vyvíjené elektromobily v současné době v podstatě již nepoužívají kartáčované stejnosměrné motory, které se obecně používají pouze v místech, jako jsou okenní zvedáky, pohon stěračů apod., a je tendence nahrazovat kartáčové komutátory elektronickými komutátory.
indukční motor
Vynálezcem indukčního motoru je další technologický gigant Tesla. Obecně je jádro statoru osazeno třífázovým střídavým vinutím a rotor se skládá z železného jádra a vinutí klece nakrátko. Když je třífázový střídavý proud připojen k vinutí statoru, bude generovat syntetické prostorově synchronní točivé magnetické pole, přeruší vinutí rotoru, čímž vytvoří proud ve vinutí klece rotoru a proud bude vystaven působení magnetického pole. pole pro generování elektromagnetické síly, která pohání rotor k otáčení.
Protože na rotoru nejsou potřeba kartáče, konstrukce je jednoduchá, spolehlivost je dobrá a technologie výroby je poměrně vyspělá, takže je široce používán v průmyslové výrobě. Nyní se používá v některých osobních vozech, ale kvůli nízké hustotě výkonu a složitému ovládání se v osobních vozech používá jen zřídka. Aby Tesla Motor připomněla tuto velkou postavu, použila ve svých raných produktech indukci měděné klece pro veverky. Vzhledem ke své celkové účinnosti, hustotě výkonu a dalším výkonům se však stále nemůže srovnávat s motory s permanentními magnety vzácných zemin. Nejnovější Model 3 přešel jako hnací motory na synchronní motory s permanentními magnety.
Konvenční synchronní motory a synchronní motory s permanentními magnety
Konstrukce statoru synchronního motoru je stejná jako u předchozího indukčního motoru. Patří ke střídavému motoru. Symetrickým střídavým proudem prochází pouze statorové vinutí, které bude ve vzduchové mezeře generovat určitou rotační magnetomotorickou sílu. Rozdíl oproti asynchronnímu motoru spočívá v tom, že jeho rychlost rotoru je v souladu s rychlostí rotujícího magnetického pole.
Jedná se o tradiční elektrický budicí synchronní motor a jeho vyčnívající póly rotoru jsou navinuty vinutým budicím vinutím a vytahovány přes sběrací kroužky a kartáče na hřídeli. To znamená, že jeho budicí magnetomotorická síla je zajištěna vnějším stejnosměrným proudem. Proto je jeho regulační výkon relativně dobrý a účiník a účinnost mohou být relativně vysoké. Protože je však vyžadován externí budič, velikost je velká a sběrací kroužek kartáče potřebuje pravidelnou údržbu, takže tento typ motoru se většinou používá v generátorech elektráren a v automobilech je poměrně vzácný.
Nejpoužívanějším u nových energetických vozidel je synchronní motor s permanentními magnety. Rozdíl oproti předchozímu je v tom, že jádro rotoru nemá vinutí, pouze přisazené nebo zabudované permanentní magnety. K elektromechanické přeměně energie dochází v důsledku působení rotujícího magnetického pole.
Vzhledem k tomu, že rychlost vozu je třeba často upravovat, jsou otáčky motoru navrženy relativně vysoké, takže synchronní motor s permanentními magnety s vestavěnou magnetickou ocelí vpravo je výhodnější pro svou dobrou mechanickou pevnost a má relativně vysokou magnetickou sílu pro tento druh motoru s vestavěnou magnetickou ocelí. Odporový točivý moment více přispívá k úspoře množství magnetické oceli a zlepšení výkonu zeslabení pole.
Spínaný reluktanční motor
Reluktanční motor je motor s novou strukturou. Na rotoru není vinutí ani materiál permanentního magnetu, ale pevná struktura vyčnívajících pólů naskládaných plechy z křemíkové oceli. Je založen na principu minimální reluktance (magnetický tok musí být vždy uzavřen po dráze s nejmenší reluktancí). Přepínáním sledu buzení vinutí na vyčnívajících pólech statoru se rotor plynule posouvá do polohy s nejmenší reluktancí, čímž uhání rotor do rotace.
Magnetorezistivní struktura je jednoduchá, pevná, spolehlivá, levná a má velký potenciál pro vývoj. Proto se v posledních letech rychle rozvíjí v oblasti regulace trakční rychlosti. Vzhledem ke svému přirozenému kolísání točivého momentu a zjevným vibracím a hluku se však v současné době používá pouze v některých osobních automobilech.
V současné době existují také některé nové reluktanční motory hybridního buzení. Obvykle se určitý feritový materiál permanentního magnetu vkládá do reluktanční štěrbiny rotoru, takže výkon motoru je vyšší než výkon reluktančního motoru v důsledku zavedení části točivého momentu permanentního magnetu. a náklady nejsou tak vysoké jako u motorů s permanentními magnety vzácných zemin.
Epilog
Tento článek představuje několik motorů, které známe. Suma sumárum, stejnosměrné motory jsou postupně eliminovány kvůli jejich špatné spolehlivosti a průměrnému výkonu; technologie řízení spínaných reluktančních motorů ještě není zralá a hluk a vibrace jsou patrné při nízkých otáčkách a také účinnost je nízká. Patří k budoucí alternativě; rotor indukčního motoru má spotřebu mědi na sekundární straně, značnou produkci tepla, nízkou účinnost a velký objem a je často vhodný pro použití v osobních automobilech, které nevyžadují přísné požadavky na objem; systém synchronního motoru s elektrickým buzením má velké rozměry a elektrické kartáčované sběrací kroužky vyžadují údržbu a mají obavy o spolehlivost a jsou v současnosti vzácné, kromě generátorů.
Výše uvedený obrázek je porovnáním struktury a výkonu několika motorů vyrobených Ministerstvem energetiky USA a Národní laboratoří Oak Ridge. U menších osobních automobilů jsou stále hlavními synchronní motory s permanentními magnety a v mé zemi mají zásoby materiálů s permanentními magnety vzácných zemin jedinečné výhody v oblasti zdrojů. Ale s explozivním růstem nových energetických vozidel roste také výzkumné nadšení pro nové vysoce účinné, levné, bezpečné a spolehlivé motory.
