Synkronmotorprøvekørsel: hvad betyder det?

Elbiler overskygges stadig af batteriudvikling

Den hurtige udvikling af hybridmotorer og hidtil uset fremgang i de senere år inden for elektriske køretøjer er hovedfokus for udviklingen af ​​batteriteknologi. De kræver maksimale ressourcer fra udviklere og er den største udfordring for designere. Man bør dog ikke undervurdere det faktum, at fremskridt i udviklingen af ​​avancerede lithium-ion-teknologier ledsages af betydelige fremskridt inden for magtregulering af elektriske strømme og elektriske motorer. Det viste sig, at selvom elektriske motorer har høj effektivitet, har de et seriøst felt for udvikling.

Designere forventer, at denne industri vokser med en ekstremt høj hastighed, ikke kun fordi elektriske køretøjer bliver mere almindelige, men også fordi elektrificering af forbrændingsdrevne køretøjer er et vigtigt element i de emissionsniveauer, der er fastsat i Den Europæiske Union.

Selvom elmotoren har en gammel historie, står designere i dag over for nye udfordringer. Afhængig af formålet kan elektromotorer have en smal udformning og en stor diameter eller en lille diameter og en lang krop. Deres opførsel i rene elektriske køretøjer adskiller sig fra den i hybrider, hvor der skal tages hensyn til den varme, der genereres af forbrændingsmotoren. For elektriske køretøjer er hastighedsområdet bredere, og dem, der er installeret i et parallelt hybridsystem i transmissionen, skal optimeres for at fungere inden for forbrændingsmotorens hastighedsområde. De fleste maskiner kører på højspænding, men 48-volt elektriske maskiner vil blive mere og mere populære.

Hvorfor vekselstrømsmotorer

På trods af det faktum, at kilden til elektricitet i batteriets person er jævnstrøm, tænker i øjeblikket ikke elektriske systemudviklere på at bruge jævnstrømsmotorer. Selv med konverteringstab overgår vekselstrømsenheder, især synkrone enheder, jævnstrømsenheder. Men hvad betyder en synkron eller asynkron motor egentlig? Vi vil introducere dig for denne del af bilverdenen, fordi selvom elbiler længe har eksisteret i biler i form af startere og generatorer, er der for nylig blevet introduceret helt nye teknologier på dette område.

Toyota, GM og BMW er nu nogle af de få producenter, der selv har overtaget udviklingen og produktionen af ​​elmotorer. Selv Toyotas datterselskab Lexus leverer disse enheder til et andet selskab, Japans Aisin. De fleste virksomheder er afhængige af leverandører som ZF Sachs, Siemens, Bosch, Zytec eller kinesiske virksomheder. Den hurtige udvikling af denne forretning giver naturligvis sådanne virksomheder mulighed for at drage fordel af partnerskaber med bilproducenter. Hvad angår den teknologiske side af tingene, bruges i dag hovedsageligt til behov for elektriske køretøjer og hybrider AC -synkrone motorer med en ekstern eller intern rotor.

Evnen til effektivt at konvertere DC-batterier til trefaset vekselstrøm og vice versa skyldes stort set fremskridt inden for kontrolteknologi. Imidlertid når de nuværende niveauer inden for kraftelektronik niveauer, mange gange højere end dem, der findes i et husholdnings-elektrisk netværk, og overstiger ofte 150 ampere. Dette genererer en masse varme, som elelektronik har at gøre med. På nuværende tidspunkt er volumen af ​​elektroniske styreenheder stadig stort, fordi elektroniske halvlederledere ikke kan reduceres med et tryllestav.

Både synkrone og asynkrone motorer er en type roterende magnetfelt elektriske maskiner, der har en højere effekttæthed. Generelt består rotoren af ​​en induktionsmotor af en simpel pakke af massive plader med kortsluttede viklinger. Strøm løber i statorviklingerne i modsatte par, med strøm fra en af ​​de tre faser i hvert par. Da det i hver af dem er forskudt i fase med 120 grader i forhold til den anden, opnås det såkaldte roterende magnetfelt. Dette inducerer igen et magnetfelt i rotoren, og samspillet mellem to magnetfelter - rotation i statoren og rotorens magnetfelt fører til medbringelse af sidstnævnte og efterfølgende rotation. Men i denne type elektrisk motor halter rotoren altid bagud feltet, fordi hvis der ikke er nogen relativ bevægelse mellem feltet og rotoren, vil det ikke inducere et magnetisk felt i rotoren. Således er niveauet for maksimal hastighed bestemt af frekvensen af ​​forsyningsstrømmen og belastningen. Men på grund af den højere effektivitet af synkronmotorer holder de fleste producenter fast ved dem.

Synkronmotorer

Disse enheder har en betydelig højere effektivitet og effekttæthed. En betydelig forskel fra en induktionsmotor er, at magnetfeltet i rotoren ikke oprettes ved interaktion med statoren, men er resultatet af enten strømmen, der strømmer gennem de yderligere viklinger, der er installeret i den, eller permanente magneter. Således er feltet i rotoren og feltet i statoren synkrone, og den maksimale motorhastighed afhænger også af henholdsvis feltets rotation af frekvensen af ​​strømmen og belastningen. For at undgå behovet for yderligere strømforsyning til viklingerne, hvilket øger strømforbruget og komplicerer den aktuelle regulering i moderne elektriske køretøjer og hybridmodeller, bruges elektriske motorer med den såkaldte konstante excitation, dvs. med permanente magneter. Som allerede nævnt bruger næsten alle producenter af sådanne biler i øjeblikket enheder af denne type, og derfor er der ifølge mange eksperter stadig et problem med en mangel på dyre sjældne jordartselementer neodym og dysprosium. Synkronmotorer findes i forskellige varianter og blandede teknologiløsninger som BMW eller GM, men vi vil fortælle dig mere om dem.

konstruktion

Rent elektriske køretøjsmotorer er normalt koblet direkte til drivakseldifferentialet, og kraft overføres til hjulene via akselaksler, hvilket reducerer mekaniske transmissionstab. Med dette layout under gulvet reduceres tyngdepunktet, og det overordnede blokdesign bliver mere kompakt. Helt anderledes er situationen med hybridmodellernes layout. For fuldhybrider som f.eks. single mode (Toyota og Lexus) og dual mode (Chevrolet Tahoe) er elmotorerne på en eller anden måde forbundet med planetgearene i hybriddrevet, i hvilket tilfælde kompakthed kræver, at deres design er længere og mindre i diameter. I klassiske parallelhybrider betyder kompakte krav, at den samling, der passer mellem svinghjul og gearkasse, har en større diameter og er ret flad, hvor producenter som Bosch og ZF Sachs endda stoler på et skiveformet rotordesign. Der er også variationer af rotoren – mens i Lexus LS 600h er det roterende element placeret indvendigt, i nogle Mercedes-modeller er den roterende rotor udenfor. Sidstnævnte design er også yderst praktisk i tilfælde, hvor elmotorerne er installeret i hjulnavene.

Tekst: Georgy Kolev