Os entusiastas dos automóbiles sempre foron fanáticos dos motores, pero a electrificación é imparable e as reservas de coñecemento dalgunhas persoas poden ter que actualizarse.
O máis coñecido hoxe en día é o motor de catro tempos, que tamén é a fonte de enerxía para a maioría dos vehículos que funcionan con gasolina.Do mesmo xeito que os motores de rotor de catro tempos, dous tempos e Wankel dos motores de combustión interna, os motores de vehículos eléctricos pódense dividir en motores síncronos e motores asíncronos segundo a diferenza de rotores.Os motores asíncronos tamén se denominan motores de indución, mentres que os motores síncronos conteñen imáns permanentes.e corrente para excitar o motor.
Estator e rotor
Todos os tipos de motores de vehículos eléctricos constan de dúas partes principais: un estator e un rotor.
Estator ▼
O estator é a parte do motor que permanece estacionaria e é a carcasa fixa do motor, montada no chasis como o bloque do motor.O rotor é a única parte móbil do motor, semellante ao cigüeñal, que envía o par a través da transmisión e do diferencial.
O estator está composto por tres partes: núcleo do estator, devanado do estator e bastidor.As moitas ranuras paralelas no corpo do estator están cheas de enrolamentos de cobre interconectados.
Estes enrolamentos conteñen insercións de cobre de forquilla ordenadas que aumentan a densidade de recheo da ranura e o contacto directo de cable a cable.Os enrolamentos densos aumentan a capacidade de torque, mentres que os extremos están máis ben escalonados, reducindo o volume para un paquete xeral máis pequeno.
Estator e rotor▼
A función principal do estator é xerar un campo magnético rotativo (RMF), mentres que a función principal do rotor é cortarse polas liñas de forza magnética no campo magnético xiratorio para xerar corrente (saída).
O motor usa corrente alterna trifásica para establecer o campo de rotación, e a súa frecuencia e potencia están controladas pola electrónica de potencia que responde ao acelerador.As baterías son dispositivos de corrente continua (DC), polo que a electrónica de potencia do vehículo eléctrico inclúe un inversor DC-AC que proporciona ao estator a corrente AC necesaria para crear o importante campo magnético rotativo variable.
Pero convén sinalar que estes motores tamén son xeradores, o que significa que as rodas impulsarán o rotor dentro do estator, provocando un campo magnético xiratorio na outra dirección, enviando enerxía de volta á batería a través dun conversor AC-DC.
Este proceso, coñecido como freada rexenerativa, crea arrastre e ralentiza o vehículo.A rexeneración está no núcleo non só de ampliar a gama de vehículos eléctricos, senón tamén de híbridos altamente eficientes, xa que a rexeneración extensiva mellora o aforro de combustible.Pero no mundo real, a rexeneración non é tan eficiente como "facer rodar o coche", o que evita a perda de enerxía.
A maioría dos vehículos eléctricos dependen dunha transmisión dunha soa velocidade para diminuír o xiro entre o motor e as rodas.Do mesmo xeito que os motores de combustión interna, os motores eléctricos son máis eficientes a baixas revolucións e alta carga.
Aínda que un vehículo eléctrico pode ter unha autonomía decente cunha soa marcha, as camionetas e SUV máis pesadas usan transmisións de varias velocidades para aumentar a autonomía a altas velocidades.
Os vehículos eléctricos de varias marchas son pouco comúns e, hoxe en día, só o Audi e-tron GT e o Porsche Taycan usan transmisións de dúas velocidades.
Tres tipos de motores
Nacido no século XIX, o rotor do motor de indución está formado por capas lonxitudinais ou tiras de material condutor, o máis común de cobre e ás veces de aluminio.O campo magnético xiratorio do estator induce unha corrente nestas follas, que á súa vez crea un campo electromagnético (EMF) que comeza a xirar dentro do campo magnético xiratorio do estator.
Os motores de indución chámanse motores asíncronos porque o campo electromagnético inducido e o par de rotación só se poden xerar cando a velocidade do rotor queda por detrás do campo magnético xiratorio.Estes tipos de motores son comúns porque non requiren imáns de terras raras e son relativamente baratos de fabricar.Pero son menos capaces de disipar a calor a altas cargas sostidas e son inherentemente menos eficientes a baixas velocidades.
Motor de imán permanente, como o nome indica, o seu rotor ten o seu propio magnetismo e non require enerxía para crear o campo magnético do rotor.Son máis eficientes a baixas velocidades.Este rotor tamén xira de forma sincrónica co campo magnético xiratorio do estator, polo que chámase motor síncrono.
Non obstante, simplemente envolver o rotor con imáns ten os seus propios problemas.En primeiro lugar, isto require imáns máis grandes e, co peso engadido, pode ser difícil manterse sincronizado a altas velocidades.Pero o problema máis grande é o chamado "EMF traseiro" de alta velocidade, que aumenta o arrastre, limita a potencia máxima e xera un exceso de calor que pode danar os imáns.
Para resolver este problema, a maioría dos motores de imáns permanentes de vehículos eléctricos teñen imáns permanentes internos (IPM) que se deslizan por pares en sucos lonxitudinais en forma de V, dispostos en múltiples lóbulos baixo a superficie do núcleo de ferro do rotor.
A ranura en V mantén os imáns permanentes seguros a altas velocidades, pero crea un par de reluctancia entre os imáns.Os imáns son atraídos ou repelidos por outros imáns, pero a reluctancia común atrae os lóbulos do rotor de ferro ao campo magnético xiratorio.
Os imáns permanentes entran en xogo a baixas velocidades, mentres que o par de reluctancia asume a altas velocidades.Nesta estrutura úsase Prius.
O último tipo de motor excitado pola corrente apareceu recentemente nos vehículos eléctricos.Os dous anteriores son motores sen escobillas.A sabedoría convencional sostén que os motores sen escobillas son a única opción viable para os vehículos eléctricos.E BMW pasou recentemente en contra da norma e instalou motores síncronos de CA con excitación de corrente cepillado nos novos modelos i4 e iX.
O rotor deste tipo de motor interactúa co campo magnético xiratorio do estator, exactamente como un rotor de imán permanente, pero en lugar de ter imáns permanentes, utiliza seis lóbulos de cobre anchos que utilizan a enerxía dunha batería de CC para crear o campo electromagnético necesario. .
Isto require que se instalen aneis deslizantes e cepillos de resorte no eixe do rotor, polo que algunhas persoas teñen medo de que os cepillos se desgasten e acumulen po e abandonen este método.Aínda que a matriz de cepillos está encerrada nun recinto separado cunha tapa extraíble, aínda está por ver se o desgaste do cepillo é un problema.
A ausencia de imáns permanentes evita o aumento do custo das terras raras e o impacto ambiental da minería.Esta solución tamén permite variar a intensidade do campo magnético do rotor, permitindo así unha maior optimización.Aínda así, alimentar o rotor aínda consume algo de enerxía, o que fai que estes motores sexan menos eficientes, especialmente a baixas velocidades, onde a enerxía necesaria para crear o campo magnético é unha proporción maior do consumo total.
Na curta historia dos vehículos eléctricos, os motores síncronos de CA con excitación actual son relativamente novos e aínda hai moito espazo para que se desenvolvan novas ideas, e houbo puntos de inflexión importantes, como o paso de Tesla desde os conceptos de motores de indución a permanentes. motor síncrono imán.E estamos a menos dunha década na era dos vehículos eléctricos modernos e só estamos comezando.
Hora de publicación: 21-xan-2023