Synkronisen moottorin koeajo: mitä se tarkoittaa?
Akkukehitys varjostaa edelleen sähköautoja
Hybridi-voimansiirtojen nopea kehitys ja viime vuosina ennennäkemätön edistyminen sähköajoneuvojen alalla ovat akkutekniikan kehityksen pääpaino. He vaativat kehittäjiltä maksimaalisia resursseja ja ovat suurin haaste suunnittelijoille. Ei pidä kuitenkaan aliarvioida sitä tosiasiaa, että edistyneen litium-ioniteknologian kehittämisessä on tapahtunut merkittävää edistystä sähkövirtojen ja sähkömoottorien tehon säätelyssä. Kävi ilmi, että vaikka sähkömoottoreilla on korkea hyötysuhde, niillä on vakava kehittämiskenttä.
Suunnittelijat odottavat tämän teollisuuden kasvavan erittäin nopeasti paitsi sen vuoksi, että sähköajoneuvot ovat yleistymässä, myös siksi, että polttomoottorikäyttöisten ajoneuvojen sähköistäminen on tärkeä osa Euroopan unionissa asetettuja päästötasoja.
Vaikka sähkömoottorilla on muinainen historia, suunnittelijat kohtaavat nykyään uusia haasteita. Sähkömoottoreilla voi käyttötarkoituksesta riippuen olla kapea rakenne ja suuri halkaisija tai pieni halkaisija ja pitkä runko. Niiden käyttäytyminen puhtaissa sähköajoneuvoissa eroaa hybridien käytöistä, joissa on otettava huomioon polttomoottorin tuottama lämpö. Sähköajoneuvojen nopeusalue on laajempi, ja ne, jotka on asennettu rinnakkaiseen hybridijärjestelmään vaihteistoon, on optimoitava toimimaan polttomoottorin nopeusalueella. Suurin osa koneista toimii suurjännitteellä, mutta 48 voltin sähkökoneet tulevat yhä suositummiksi.
Miksi AC-moottorit
Huolimatta siitä, että sähkön lähde akussa on tasavirta, sähköjärjestelmien suunnittelijat eivät tällä hetkellä ajattele tasavirtamoottoreiden käyttöä. Jopa muuntohäviöillä AC-yksiköt, erityisesti synkroniset, ovat parempia kuin DC-yksiköt. Mutta mitä synkroninen tai asynkroninen moottori todella tarkoittaa? Esittelemme sinut tähän automaailman osaan, koska vaikka sähköautoja on jo pitkään ollut autoissa käynnistimien ja vaihtovirtageneraattoreiden muodossa, tällä alalla on hiljattain otettu käyttöön täysin uusia tekniikoita.
Toyota, GM ja BMW ovat nyt muutamia harvoista valmistajista, jotka ovat ottaneet itse haltuunsa sähkömoottoreiden kehittämisen ja tuotannon. Jopa Toyotan tytäryhtiö Lexus toimittaa nämä laitteet toiselle yritykselle, japanilaiselle Aisinille. Useimmat yritykset luottavat toimittajiin, kuten ZF Sachs, Siemens, Bosch, Zytec tai kiinalaiset yritykset. On selvää, että tämän liiketoiminnan nopea kehitys antaa tällaisille yrityksille mahdollisuuden hyötyä kumppanuuksista autonvalmistajien kanssa. Asioiden teknisen puolen osalta nykyään käytetään sähköajoneuvojen ja hybridien tarpeisiin pääasiassa ulkoista tai sisäistä roottoria sisältäviä synkronimoottorimoottoreita.
Kyky muuntaa DC-paristot tehokkaasti kolmivaiheisiksi vaihtovirtalähteiksi ja päinvastoin johtuu suurelta osin ohjaustekniikan kehityksestä. Tehoelektroniikan nykyinen taso saavuttaa kuitenkin monta kertaa korkeamman tason kuin kotitalouksien sähköverkossa, ja ylittää usein 150 ampeeria. Tämä tuottaa paljon lämpöä, jonka tehoelektroniikan on käsiteltävä. Tällä hetkellä elektronisten ohjauslaitteiden määrä on edelleen suuri, koska elektronisia puolijohdeohjauslaitteita ei voida vähentää taikasauvalla.
Sekä synkroniset että asynkroniset moottorit ovat eräänlaisia pyöriviä magneettikentän sähkökoneita, joilla on suurempi tehotiheys. Yleensä oikosulkumoottorin roottori koostuu yksinkertaisesta paketista kiinteitä levyjä, joissa on oikosuljetut käämit. Virta kulkee staattorin käämeissä vastakkaisina pareina, ja jokaisessa parissa virtaa yhdestä kolmesta vaiheesta. Koska kussakin niistä siirretään vaihetta 120 astetta toiseen nähden, saadaan ns. pyörivä magneettikenttä. Tämä puolestaan indusoi magneettikentän roottoriin, ja kahden staattorissa pyörivän magneettikentän ja roottorin magneettikentän välinen vuorovaikutus johtaa jälkimmäisen tunkeutumiseen ja myöhempään pyörimiseen. Kuitenkin tämän tyyppisissä sähkömoottoreissa roottori jää aina kentän jälkeen, koska jos kentän ja roottorin välillä ei ole suhteellista liikettä, se ei aiheuta roottoriin magneettikenttää. Näin ollen maksiminopeuden taso määräytyy syöttövirran taajuuden ja kuorman mukaan. Kuitenkin synkronisten moottoreiden suuremman hyötysuhteen vuoksi useimmat valmistajat pitävät niistä kiinni.
Synkronimoottorit
Näillä yksiköillä on huomattavasti suurempi hyötysuhde ja tehotiheys. Merkittävä ero induktiomoottorista on, että roottorin magneettikenttää ei synny vuorovaikutuksessa staattorin kanssa, vaan se johtuu joko siihen asennettujen ylimääräisten käämien läpi kulkevasta virrasta tai kestomagneeteista. Siten roottorin kenttä ja staattorin kenttä ovat synkronisia, ja moottorin suurin nopeus riippuu myös kentän pyörimisestä vastaavasti virran taajuudesta ja kuormasta. Jotta vältettäisiin käämeille tarvittavan lisävirtalähteen tarve, mikä lisää virrankulutusta ja vaikeuttaa nykyisten sähköajoneuvojen ja hybridimallien nykyistä säätelyä, käytetään sähkömoottoreita, joilla on ns. Jatkuva viritys, ts. kestomagneeteilla. Kuten jo mainittiin, melkein kaikki tällaisten autojen valmistajat käyttävät tällä hetkellä tämän tyyppisiä yksiköitä, joten monien asiantuntijoiden mukaan ongelmana on edelleen kalliiden harvinaisten maametallien - neodyymin ja dysprosiumin - puute. Synkronimoottoreita on saatavana eri muunnelmina ja sekateknologiaratkaisuina, kuten BMW tai GM, mutta kerromme niistä lisää.
rakentaminen
Täyssähköautojen moottorit kytketään yleensä suoraan vetoakselin tasauspyörästöyn ja voima siirtyy pyörille akselin akseleiden kautta, mikä vähentää mekaanisia voimansiirtohäviöitä. Tällä lattian alla olevalla asettelulla painopiste pienenee ja lohkon kokonaisrakenne tulee kompaktimmaksi. Tilanne on täysin erilainen hybridimallien ulkoasun suhteen. Täyshybrideissä, kuten yksimoodissa (Toyota ja Lexus) ja kaksoistilassa (Chevrolet Tahoe), sähkömoottorit on jollain tavalla liitetty hybridivoimansiirron planeettavaihteisiin, jolloin kompaktisuus edellyttää niiden suunnittelua pidempään ja pienempään. halkaisija. Klassisissa rinnakkaishybrideissä kompaktit vaatimukset merkitsevät sitä, että vauhtipyörän ja vaihteiston väliin sopiva kokoonpano on halkaisijaltaan suurempi ja melko litteä, ja valmistajat, kuten Bosch ja ZF Sachs, luottavat jopa levyn muotoiseen roottoriin. Roottorista on myös muunnelmia - kun Lexus LS 600h:ssa pyörivä elementti sijaitsee sisällä, joissakin Mercedes-malleissa pyörivä roottori on ulkopuolella. Jälkimmäinen malli on myös erittäin kätevä tapauksissa, joissa sähkömoottorit on asennettu pyörän napoihin.
Teksti: Georgy Kolev
