Els entusiastes dels cotxes sempre han estat fanàtics dels motors, però l'electrificació és imparable i potser cal actualitzar les reserves de coneixement d'algunes persones.
El més conegut avui dia és el motor de cicle de quatre temps, que també és la font d'energia per a la majoria de vehicles de gasolina.De manera similar als motors de rotor de quatre temps, dos temps i Wankel dels motors de combustió interna, els motors de vehicles elèctrics es poden dividir en motors síncrons i motors asíncrons segons la diferència de rotors.Els motors asíncrons també s'anomenen motors d'inducció, mentre que els motors síncrons contenen imants permanents.i corrent per excitar el motor.
Estator i rotor
Tots els tipus de motors de vehicles elèctrics consten de dues parts principals: un estator i un rotor.
Estator▼
L'estator és la part del motor que roman estacionària i és la carcassa fixa del motor, muntada al xassís com el bloc del motor.El rotor és l'única part mòbil del motor, similar al cigonyal, que envia el parell a través de la transmissió i el diferencial.
L'estator es compon de tres parts: nucli de l'estator, bobinat de l'estator i bastidor.Les nombroses ranures paral·leles del cos de l'estator estan plenes de bobinatges de coure interconnectats.
Aquests bobinatges contenen insercions de coure netes que augmenten la densitat d'ompliment de la ranura i el contacte directe de cable a cable.Els bobinatges densos augmenten la capacitat de parell, mentre que els extrems estan més ben esglaonats, reduint el volum per a un paquet global més petit.
Estator i rotor▼
La funció principal de l'estator és generar un camp magnètic giratori (RMF), mentre que la funció principal del rotor és ser tallat per les línies de força magnètica del camp magnètic giratori per generar corrent (de sortida).
El motor utilitza corrent altern trifàsic per establir el camp giratori, i la seva freqüència i potència estan controlades per electrònica de potència que respon a l'accelerador.Les bateries són dispositius de corrent continu (DC), de manera que l'electrònica de potència del vehicle elèctric inclou un inversor DC-AC que subministra a l'estator el corrent AC necessari per crear l'important camp magnètic giratori variable.
Però val la pena assenyalar que aquests motors també són generadors, és a dir, que les rodes impulsaran el rotor dins de l'estator, induint un camp magnètic giratori en l'altra direcció, enviant l'energia de tornada a la bateria mitjançant un convertidor AC-DC.
Aquest procés, conegut com a frenada regenerativa, crea arrossegament i frena el vehicle.La regeneració és el nucli no només d'ampliar la gamma de vehicles elèctrics, sinó també d'híbrids altament eficients, ja que la regeneració extensiva millora l'economia de combustible.Però en el món real, la regeneració no és tan eficient com "enrotllar el cotxe", que evita la pèrdua d'energia.
La majoria dels vehicles elèctrics depenen d'una transmissió d'una sola velocitat per frenar el gir entre el motor i les rodes.Igual que els motors de combustió interna, els motors elèctrics són més eficients a baixes rpm i alta càrrega.
Tot i que un EV pot obtenir un rang decent amb una sola marxa, les camionetas i els SUV més pesats utilitzen transmissions de diverses velocitats per augmentar l'autonomia a altes velocitats.
Els vehicles elèctrics de diverses velocitats són poc habituals i avui en dia només l'Audi e-tron GT i el Porsche Taycan utilitzen transmissions de dues velocitats.
Tres tipus de motor
Nascut al segle XIX, el rotor del motor d'inducció està format per capes longitudinals o tires de material conductor, més habitualment coure i de vegades alumini.El camp magnètic giratori de l'estator indueix un corrent en aquestes làmines, que al seu torn crea un camp electromagnètic (EMF) que comença a girar dins del camp magnètic giratori de l'estator.
Els motors d'inducció s'anomenen motors asíncrons perquè el camp electromagnètic induït i el parell de rotació només es poden generar quan la velocitat del rotor queda endarrerida del camp magnètic giratori.Aquests tipus de motors són habituals perquè no requereixen imants de terres rares i són relativament econòmics de fabricar.Però són menys capaços de dissipar la calor a càrregues altes sostingudes i són inherentment menys eficients a baixes velocitats.
El motor d'imants permanents, com el seu nom indica, el seu rotor té el seu propi magnetisme i no requereix potència per crear el camp magnètic del rotor.Són més eficients a baixa velocitat.Aquest rotor també gira de manera sincrònica amb el camp magnètic giratori de l'estator, per la qual cosa s'anomena motor síncron.
Tanmateix, simplement embolicar el rotor amb imants té els seus propis problemes.En primer lloc, això requereix imants més grans i, amb el pes afegit, pot ser difícil mantenir-se sincronitzat a altes velocitats.Però el problema més gran és l'anomenat "EMF posterior" d'alta velocitat, que augmenta l'arrossegament, limita la potència de gamma alta i genera un excés de calor que pot danyar els imants.
Per resoldre aquest problema, la majoria dels motors d'imants permanents de vehicles elèctrics tenen imants permanents interns (IPM) que llisquen per parells en solcs longitudinals en forma de V, disposats en múltiples lòbuls sota la superfície del nucli de ferro del rotor.
La ranura en V manté els imants permanents segurs a altes velocitats, però crea un parell de reticència entre els imants.Els imants són atrets o repel·lits per altres imants, però la reticència ordinària atrau els lòbuls del rotor de ferro al camp magnètic giratori.
Els imants permanents entren en joc a velocitats baixes, mentre que el parell de reluctància pren el relleu a altes velocitats.Prius s'utilitza en aquesta estructura.
L'últim tipus de motor excitat pel corrent fa poc que ha aparegut als vehicles elèctrics.Els dos anteriors són motors sense escombretes.La saviesa convencional sosté que els motors sense escombretes són l'única opció viable per als vehicles elèctrics.I recentment BMW ha anat en contra de la norma i ha instal·lat motors síncrons de corrent alterna amb excitació de corrent raspallada als nous models i4 i iX.
El rotor d'aquest tipus de motor interacciona amb el camp magnètic giratori de l'estator, exactament com un rotor d'imants permanents, però en comptes de tenir imants permanents, utilitza sis amples lòbuls de coure que utilitzen l'energia d'una bateria de corrent continu per crear el camp electromagnètic necessari. .
Això requereix que s'instal·lin anells lliscants i raspalls de molla a l'eix del rotor, de manera que algunes persones tenen por que els raspalls es desgastin i acumulin pols i abandonin aquest mètode.Tot i que la matriu de raspalls està tancada en un recinte separat amb una coberta extraïble, cal veure si el desgast dels raspalls és un problema.
L'absència d'imants permanents evita l'augment del cost de les terres rares i l'impacte ambiental de la mineria.Aquesta solució també permet variar la intensitat del camp magnètic del rotor, permetent així una millor optimització.Tot i així, alimentar el rotor encara consumeix una mica d'energia, cosa que fa que aquests motors siguin menys eficients, especialment a velocitats baixes, on l'energia necessària per crear el camp magnètic és una proporció més gran del consum total.
En la breu història dels vehicles elèctrics, els motors síncrons de CA amb excitació actual són relativament nous, i encara hi ha molt espai per desenvolupar noves idees, i hi ha hagut punts d'inflexió importants, com ara el pas de Tesla dels conceptes de motor d'inducció a permanents. motor síncron d'imants.I estem a menys d'una dècada en l'era de l'EV modern i tot just comencem.
Hora de publicació: 21-gen-2023