Un motor, com el seu nom indica, és un dispositiu que converteix energia elèctrica i mecànica. Qualsevol motor pot funcionar com a motor o com a generador. No genera energia en si mateix, sinó que només realitza la conversió d'energia electromecànica, però la pèrdua en el procés de conversió es convertirà en calor, de manera que qualsevol disseny de motor inclou disseny electromagnètic, disseny mecànic i disseny tèrmic. Prestem més atenció a l'energia elèctrica, la potència mecànica, la pèrdua i l'eficiència, la temperatura i altres paràmetres de rendiment.
Segons l'estructura i l'aplicació, hi ha molts tipus de motors. No obstant això, els principals utilitzats en l'automòbil actual són els motors síncrons d'imants permanents, els motors asíncrons (motors d'inducció), els motors de reluctància commutada, els motors d'excitació elèctrica i els motors de corrent continu. En aquest punt, tothom no pot deixar de prestar atenció a quines són les diferències entre aquests motors i quins són els avantatges i els inconvenients de cadascun? Anem a fer una ciència popular senzilla aquí.
DC
El motor de corrent continu és l'invent més antic de la família de motors. El seu inventor és el conegut Faraday. El motor de corrent continu tradicional consisteix principalment en l'enrotllament de l'induït al rotor, l'enrotllament d'excitació a l'estator, els nuclis de l'estator i el rotor, el bastidor i el raspall. Es forma el commutador, el bobinatge d'excitació proporciona el camp magnètic d'excitació i l'induït. el bobinatge proporciona el corrent que produeix el parell.
Com s'ha esmentat anteriorment, un motor de corrent continu té un bobinatge d'excitació i un bobinatge d'induït. La mida del camp magnètic es pot controlar controlant el corrent del bobinatge d'excitació i el parell es pot ajustar controlant el corrent del bobinatge de l'induït. Per tant, el major avantatge d'un motor de corrent continu és que té un bon rendiment de control. La velocitat de sortida i el parell del motor es poden ajustar gairebé linealment només mitjançant una resistència variable externa.
Tanmateix, a causa de l'existència del raspall, la fiabilitat és baixa, el cost de manteniment és elevat i la pèrdua addicional causada per la resistència de contacte del raspall i la resistència externa és gran i l'eficiència del motor és relativament baixa. Actualment, els vehicles elèctrics recentment desenvolupats bàsicament ja no utilitzen motors de CC raspallats, que generalment només s'utilitzen en llocs com ascensors de finestres, eixugaparabrises, etc., i hi ha una tendència a utilitzar commutadors electrònics per substituir els commutadors de raspalls.
motor d'inducció
L'inventor del motor d'inducció és un altre gegant tecnològic Tesla. En general, el nucli de l'estator està incrustat amb bobinatges de CA trifàsic, i el rotor es compon del nucli de ferro i els bobinatges de la gàbia en curtcircuit. Quan la CA trifàsica està connectada als bobinatges de l'estator, es generarà un camp magnètic giratori sincrònic espacial sintètic, tallarà el bobinatge del rotor, generant així un corrent al bobinat de la gàbia del rotor i el corrent estarà sotmès a l'acció del magnètic. camp per generar una força electromagnètica per impulsar el rotor a girar.
Com que no calen raspalls al rotor, l'estructura és senzilla, la fiabilitat és bona i la tecnologia de producció és relativament madura, de manera que s'utilitza àmpliament en la producció industrial. Ara s'utilitza en alguns turismes, però a causa de la seva baixa densitat de potència i el seu complicat control, rarament s'utilitza en turismes. Per commemorar aquesta gran figura, Tesla Motor va utilitzar la inducció de la gàbia d'esquirol de barres de coure en els seus primers productes. Tanmateix, a causa de la seva eficiència general, densitat de potència i altres rendiments, encara no es pot comparar amb els motors d'imants permanents de terres rares. L'últim Model 3 ha passat a motors síncrons d'imants permanents com a motors d'accionament.
Motors síncrons convencionals i motors síncrons d'imants permanents
L'estructura de l'estator del motor síncron és la mateixa que la del motor d'inducció anterior. Pertany al motor de CA. Només el bobinatge de l'estator passa a través del corrent alterna simètric, que generarà una certa força magnetomotriu giratòria a l'entrefer. La diferència amb el motor asíncron és que la seva velocitat del rotor és coherent amb la velocitat del camp magnètic giratori.
És un motor síncron d'excitació elèctrica tradicional, i els seus pols sortints del rotor s'enrotllen amb un bobinatge d'excitació de la ferida i s'extreuen a través d'anells i raspalls de l'eix. És a dir, la seva força magnetomotriu d'excitació la proporciona un corrent continu extern. Per tant, el seu rendiment de control és relativament bo i el factor de potència i l'eficiència poden ser relativament alts. Tanmateix, com que es requereix un excitador extern, la mida és gran i l'anell lliscant del raspall necessita un manteniment regular, de manera que aquest tipus de motor s'utilitza principalment en generadors de centrals elèctriques i és relativament rar als automòbils.
El més utilitzat en els vehicles de nova energia és el motor síncron d'imant permanent. La diferència amb l'anterior és que el nucli del rotor no té bobinatges, només imants permanents muntats a la superfície o incorporats. La conversió d'energia electromecànica es produeix a causa de l'acció d'un camp magnètic giratori.
Com que la velocitat del cotxe s'ha d'ajustar amb freqüència, la velocitat del motor està dissenyada per ser relativament alta, de manera que el motor síncron d'imant permanent amb acer magnètic integrat a la dreta és més avantatjós per la seva bona resistència mecànica i té una força magnètica relativament alta per a aquest tipus de motor amb acer magnètic integrat. El parell de resistència és més propici per estalviar la quantitat d'acer magnètic i millorar el rendiment de debilitament del camp.
Motor de reluctància commutat
El motor de reluctància és un motor amb una nova estructura. No hi ha material de bobinat ni imant permanent al rotor, sinó una estructura sòlida de pols sortints apilats per làmines d'acer de silici. Es basa en el principi de reluctància mínima (el flux magnètic sempre s'ha de tancar pel camí amb la menor reluctància). En canviar la seqüència d'energització dels bobinatges als pols sortints de l'estator, el rotor es mou contínuament a la posició amb la menor reticència, fent que el rotor giri.
L'estructura magnetoresistiva és senzilla, ferma, fiable, de baix cost i té un gran potencial de desenvolupament. Per tant, s'ha desenvolupat ràpidament en el camp de la regulació de la velocitat de tracció en els últims anys. No obstant això, a causa de la seva fluctuació inherent del parell i la vibració i el soroll evidents, actualment només s'utilitza en alguns turismes.
Actualment, també hi ha alguns nous motors de reluctància de tipus híbrid d'excitació. Normalment, un determinat material d'imant permanent de ferrita s'insereix a la ranura de reluctància del rotor, de manera que el rendiment del motor és superior al del motor de reluctància a causa de la introducció d'una part del parell d'imant permanent. , i el cost no és tan alt com els motors d'imants permanents de terres rares.
Epíleg
Aquest article presenta diversos motors que coneixem. Amb tot, els motors de corrent continu s'eliminen gradualment a causa de la seva poca fiabilitat i rendiment mitjà; la tecnologia de control dels motors de reluctància commutada encara no és madura, i el soroll i la vibració són evidents a velocitats baixes i l'eficiència també és baixa. Pertany a l'alternativa de futur; el rotor del motor d'inducció té un consum de coure al costat secundari, una generació de calor greu, una baixa eficiència i un gran volum, i sovint és adequat per al seu ús en cotxes de passatgers que no requereixen requisits de volum estrictes; el sistema de motor síncron d'excitació elèctrica és de gran mida i els anells lliscants raspallats elèctrics requereixen manteniment i tenen problemes de fiabilitat, i actualment són rars a part de generadors.
La imatge de dalt és una comparació de l'estructura i el rendiment de diversos motors fets pel Departament d'Energia dels EUA i el Laboratori Nacional d'Oak Ridge com a referència. Per als cotxes de passatgers més petits, els motors síncrons d'imants permanents segueixen sent els principals, i al meu país, les reserves de materials d'imants permanents de terres rares tenen avantatges de recursos únics. Però amb el creixement explosiu de vehicles d'energia nova, l'entusiasme per a la recerca de nous motors d'alta eficiència, baix cost, segurs i fiables també està creixent.
