Motor, kao što ime govori, je uređaj koji pretvara električnu i mehaničku energiju. Svaki motor može raditi kao motor ili kao generator. On sam ne stvara energiju, već samo ostvaruje konverziju elektromehaničke energije, ali će se gubici u procesu konverzije pretvoriti u toplinu, tako da svaki dizajn motora uključuje elektromagnetski dizajn, mehanički dizajn i termički dizajn. Više pažnje posvećujemo električnoj snazi, mehaničkoj snazi, gubitku i efikasnosti, temperaturi i drugim parametrima performansi.
Ovisno o strukturi i primjeni, postoji mnogo vrsta motora. Međutim, glavni koji se koriste u trenutnom automobilskom pogonu su sinhroni motori s permanentnim magnetima, asinhroni motori (indukcijski motori), motori s komutiranim reluktantnim motorom, elektromotori uzbude i DC motori. U ovom trenutku svi ne mogu a da ne obrate pažnju na to koje su razlike između ovih motora, te koje su prednosti i mane svakog od njih? Hajde da napravimo jednostavnu popularnu nauku.
DC
DC motor je najstariji izum u porodici motora. Njegov izumitelj je dobro poznati Faraday. Tradicionalni DC motor se uglavnom sastoji od armaturnog namota na rotoru, pobudnog namota na statoru, jezgra statora i rotora, okvira i četke - formira se komutator, pobudni namotaj osigurava pobudno magnetsko polje, a armatura namotaj obezbeđuje struju koja proizvodi obrtni moment.
Kao što je ranije spomenuto, DC motor ima namotaj pobude i namotaj armature. Veličina magnetnog polja može se kontrolisati kontrolom struje pobudnog namotaja, a obrtni moment se može podesiti kontrolom struje namotaja armature. Stoga je najveća prednost DC motora to što ima dobre upravljačke performanse. Izlazna brzina i obrtni moment motora mogu se skoro linearno podesiti samo preko eksternog promenljivog otpornika.
Međutim, zbog postojanja četke, pouzdanost je niska, troškovi održavanja su visoki, a dodatni gubici uzrokovani kontaktnim otporom četke i vanjskim otporom su veliki, a učinkovitost motora je relativno niska. Trenutno, novorazvijena električna vozila u osnovi više ne koriste brušene DC motore, koji se uglavnom koriste samo na mjestima kao što su podizači prozora, pogonski brisači itd., a postoji i tendencija korištenja elektronskih komutatora za zamjenu komutatora četkica.
indukcioni motor
Izumitelj indukcionog motora je još jedan tehnološki gigant Tesla. Generalno, jezgro statora je ugrađeno sa trofaznim namotajima naizmenične struje, a rotor se sastoji od gvozdenog jezgra i kratkospojnih kaveznih namotaja. Kada je trofazni AC spojen na namotaje statora, generirat će sintetički prostor sinhrono rotirajuće magnetsko polje, preseći namotaj rotora, na taj način stvoriti struju u namotu kaveza rotora, a struja će biti podvrgnuta dejstvu magnetnog polje za stvaranje elektromagnetne sile koja pokreće rotor da se okreće.
Pošto nema potrebe za četkama na rotoru, struktura je jednostavna, pouzdanost dobra, a tehnologija proizvodnje relativno zrela, pa se široko koristi u industrijskoj proizvodnji. Sada se koristi u nekim putničkim automobilima, ali se zbog male gustine snage i kompliciranog upravljanja rijetko koristi u putničkim automobilima. Kako bi obilježio ovu veliku figuru, Tesla Motor je u svojim ranim proizvodima koristio indukciju bakrenog kaveza. Međutim, zbog svoje ukupne efikasnosti, gustine snage i drugih performansi, još uvijek se ne može porediti sa motorima s permanentnim magnetima rijetkih zemalja. Najnoviji model 3 prešao je na sinhrone motore s permanentnim magnetima kao pogonske motore.
Konvencionalni sinhroni motori i sinhroni motori s trajnim magnetom
Struktura statora sinhronog motora je ista kao i kod prethodnog asinkronog motora. Pripada AC motoru. Samo namotaj statora prolazi kroz simetričnu izmjeničnu struju, koja će generirati određenu rotirajuću magnetomotornu silu u zračnom zazoru. Razlika od asinhronog motora je u tome što je njegova brzina rotora u skladu sa brzinom rotirajućeg magnetnog polja.
To je tradicionalni sinhroni motor sa električnom pobudom, a njegovi istaknuti polovi rotora su namotani uzbudnim namotom i izvučeni kroz klizne prstenove i četke na osovini. Odnosno, njegova pobudna magnetomotorna sila osigurava vanjska jednosmjerna struja. Stoga su njegove performanse upravljanja relativno dobre, a faktor snage i efikasnost mogu biti relativno visoki. Međutim, budući da je potreban vanjski uzbudnik, veličina je velika, a klizni prsten četkice zahtijeva redovno održavanje, pa se ovaj tip motora najviše koristi u generatorima elektrana, a relativno je rijedak u automobilima.
Najviše se koristi u vozilima nove energije sinhroni motor s permanentnim magnetom. Razlika od prethodnog je u tome što jezgro rotora nema namotaje, već samo površinske ili ugrađene trajne magnete. Elektromehanička konverzija energije nastaje djelovanjem rotirajućeg magnetnog polja.
Budući da brzinu automobila treba često prilagođavati, brzina motora je dizajnirana da bude relativno velika, tako da je sinhroni motor s permanentnim magnetom sa ugrađenim magnetnim čelikom na desnoj strani povoljniji zbog svoje dobre mehaničke čvrstoće, i ima relativno veliku magnetnu silu za ovu vrstu motora sa ugrađenim magnetnim čelikom. Moment otpora je pogodniji za uštedu količine magnetnog čelika i poboljšanje performansi slabljenja polja.
Switched Reluctance Motor
Reluktantni motor je motor sa novom strukturom. Na rotoru nema materijala za namotaje niti permanentnog magneta, već čvrsta struktura istaknutih polova naslaganih silikonskim čeličnim limovima. Zasnovan je na principu minimalne reluktancije (magnetni tok uvijek mora biti zatvoren duž putanje s najmanjom reluktancijom). Prebacivanjem redoslijeda napajanja namotaja na istaknutim polovima statora, rotor se kontinuirano pomiče u položaj s najmanjim otporom, čime se rotor pokreće.
Magnetoresistivna struktura je jednostavna, čvrsta, pouzdana, niske cijene i ima veliki potencijal za razvoj. Zbog toga se posljednjih godina brzo razvio u području regulacije vučne brzine. Međutim, zbog inherentne fluktuacije obrtnog momenta i očiglednih vibracija i buke, trenutno se koristi samo u nekim putničkim automobilima.
Trenutno postoje i neki novi reluktantni motori tipa hibridne pobude. Obično se određeni feritni permanentni magnetni materijal ubacuje u reluktantni prorez rotora, tako da su performanse motora veće od performansi reluktantnog motora zbog unošenja dijela momenta permanentnog magneta. , a cijena nije tako visoka kao motori s permanentnim magnetima rijetkih zemalja.
Epilog
Ovaj članak predstavlja nekoliko motora koji su nam poznati. Sve u svemu, DC motori se postepeno eliminišu zbog njihove slabe pouzdanosti i prosečnih performansi; Tehnologija upravljanja komutiranim reluktantnim motorima još nije sazrela, a buka i vibracije su očigledne pri malim brzinama, a efikasnost je takođe niska. Pripada budućoj alternativi; rotor indukcionog motora ima potrošnju bakra na sekundarnoj strani, ozbiljnu proizvodnju toplote, nisku efikasnost i veliku zapreminu i često je pogodan za upotrebu u putničkim automobilima koji ne zahtevaju stroge zahteve za zapreminom; Sistem sinhronog motora za električnu pobudu je velike veličine, a električni klizni prstenovi sa četkanjem zahtijevaju održavanje i zabrinuti su za pouzdanost, a trenutno su rijetki osim kao generatori.
Slika iznad je poređenje strukture i performansi nekoliko motora napravljenih od strane američkog Ministarstva energetike i Nacionalne laboratorije Oak Ridge za referencu. Za manje putničke automobile, sinhroni motori s trajnim magnetima su i dalje glavni, a u mojoj zemlji rezerve retkih zemnih trajnih magnetnih materijala imaju jedinstvene resursne prednosti. Ali sa eksplozivnim rastom novih energetskih vozila, istraživački entuzijazam za nove visokoefikasne, jeftine, sigurne i pouzdane motore također raste.
