Электромоторы в автомобилях: устройство и тенденции развития

Вся информация про: Lexus, Mercedes-Benz, Toyota

По материалам сайта: www.autoexpert.in.ua

Электромоторы упрощают конструкцию автомобиля

Электромоторы, используемые в современных электромобилях и гибридах вряд ли можно сравнить с обычным мотором стеклоочистителя или стеклоподъемника. Его задача - поддерживать двигатель внутреннего сгорания, а в некоторых случаях и обеспечивать самостоятельное движения автомобиля исключительно на электротяге. В настоящее время различают два вида электромоторов:

  • синхронный электромотор
  • асинхронный электромотор

электромобиль BMW

   В продолжение темы:

Для инженеров электромотор является настоящей мечтой. У него крутящий момент является максимальным с момента пуска. Это значит, что можно отказаться от стартера и сцепления. Электромотор способен работать в широком диапазоне оборотов, - значит коробка переключения передач в большинстве случаев тоже не нужна. Возможность поменять направление вращения электромотора путем простой перестановки местами «плюса» и «минуса» экономит нам заднюю передачу. Все это делает силовую линию автомобиля простой, надежной и легкой.

В режиме движения автомобиля накатом или во время торможения автомобиля электромотор можно использовать в роли генератора, вращение которого выполняют колеса движущегося автомобиля. Вырабатываемая энергия используется для заряда аккумулятора - это называется рекуперацией энергии.

Электромотор обладает высоким коэффициентом полезного действия - до 90%. Такой показатель свидетельствует о том, что почти вся энергия превращается в движение. Для сравнения - КПД бензинового двигателя составляет около 27%.

Устройство электромотораУстройство электромотора

Стандартный электромотор состоит из неподвижной части, называемой статором, и вращающегося ротора. В статор интегрированы катушки, на которые подается переменный ток.

Переменное напряжение, подаваемое на обмотки статора через управляющую электронику, создает магнитное поле, которое отталкивает ротор к следующей обмотке статора.

Электроника отключает предыдущую обмотку, переключает напряжение на следующую и так далее по кругу.

Скорость переключения напряжения на обмотках влияет на скорость вращения электромотора.

 

Синхронный электромоторСинхронный электромотор

В синхронном электромоторе в статоре размещены многочисленные катушки (они служат электромагнитами), а ротор выполнен из постоянного магнита. Ротор электромотора вращается синхронно изменению электромагнитного поля интегрированных катушек.

Преимущества

  • Точная управляемость благодаря тому, что ротор точно следует создаваемым магнитным полям катушек статора

  • Высокий коэффициент полезного действия (КПД), так как не нужно создавать дополнительное электромагнитное поле в роторе.

Недостатки

  • Большие расходы на изготовление в сравнении с асинхронным электромотором. Это связано с необходимостью создавать сердечник ротора для повышении эффективности не из простого магнита, а из специальных дорогостоящих сплавов.

  • Из-за тяжелого ротора общий вес синхронного двигателя выше. Чем у асинхронного двигателя.

Применение

Благодаря точной управляемости синхронный электромотор часто используется в гибридном приводе, так как дает возможность согласовать его работу с двигателем внутреннего сгорания. Такой тип электромотора использовался также в первых электромобилях, главным образом в комбинации с топливными ячейками.

Асинхронный электромоторАсинхронный электромотор

Асинхронный электромотор также состоит из статора с многочисленными катушками. Главным отличием от синхронного электромотора является ротор - он не оснащен магнитами, а представляет собой конструкцию из стержней, соединенных по краям замыкающими кольцами.

В асинхронном моторе на катушки также подается переменный ток. В результате этого вокруг катушек образуется переменное магнитное поле, а внутри стержней ротора под воздействием этого поля возникает переменный ток. Таким образом, вокруг стержней ротора также создается переменное магнитное поле.

В асинхронном электромоторе ротор следует за переменным магнитным полем катушек статора и вращается медленнее за ротор синхронного электромотора.

Принцип работы асинхронного электромотораПреимущества:

  • надежный, широко распространен

  • способен кратковременно выдерживать большую перенагрузку (до 2,5 раз). Способность переносить нагрузку ограничивается только теплоотводом от катушек статора. Даже при сильной нагрузке ротор не прекращает вращение, а только замедляется

  • меньший вес из-за отсутствия постоянных магнитов в роторе

Недостатки:

  • меньший коэффициент полезного действия, чем в синхронном электромоторе, особенно в момент запуска

  • инертное начало работы, так как в роторе сначала необходимо создать магнитное поле

Использование

Асинхронный электромотор используется в гибридах, электромобилях и в системах с топливными ячейками. В настоящее время автопроизводители отдают предпочтение синхронным электромоторам.

Тенденции

Toyota в настоящее время (2010) является единственным автопроизводителем, который для своей модели Prius III самостоятельно разработал электромотор, в то время как Lexus покупает электромоторы у фирмы Aisin. Mercedes использует для своей гибридной модели Mercedes S 400 Hybrid продукцию фирмы ZF-Sachs, а для Smart ED - фирмы Zytek. Сегодня поставщики имеют все шансы хорошо заработать на рынке электромоторов. Ставку современные автопроизводители делают на синхронные электромоторы с внутренним, либо внешним расположением ротора.

Типы конструкций электромоторов

Если в автомобиле используется только электромотор, то он, как правило, располагается непосредственно по центру приводного моста и образует с ним одно целое. Такое расположение электромотора под днищем автомобиля образует компактную моноблочную конструкцию.

Электромотор в КПП для использования в гибриде Совсем по-другому расположен электромотор в гибридах. Здесь такие производители как ZF Sachs и Bosch сделали ставку на форму электромотора в виде диска, который располагается между двигателем внутреннего сгорания и КПП.

В зависимости от метода установки ротор в электромоторе может располагаться внутри, либо снаружи статора. В Lexus LS 600h используется электромотор с внутренним ротором, а в Mercedes S 400 Hybrid - с наружным.

Конструкция с наружным ротором хорошо подходит для установки электромотора в ступицу колеса - это идеальная конструкция для электромобиля, так как экономит много места.

Синхронный электромотор с наружным роторомТенденция 1: синхронный двигатель с наружным ротором

В таком электромоторе вращается наружный ротор (1) и (2). Расположенный внутри статор создает через свои катушки (3) магнитное поле, сила которого воздействует на постоянные магниты (1). Ток к электромотору подводится через разъем (4).

Тенденция 2: синхронный электромотор с наружным ротором. Тенденция 2: синхронный электромотор с внутренним ротором

Ротор (2) оснащен по своему внешнему контуру постоянными магнитами (1). Ротор вращается внутри венца из катушек (3), которые закреплены на корпусе (4).

Преобразователь тока для электромотора в автомобиле

Для электроинструмента двигатель трехфазного тока является вещью обыденной, так как он работает от сети переменного тока. В автомобиле питание электромотора происходит от аккумулятора с постоянным током. Это значит, что на борту автомобиля сначала необходимо создать переменный ток - процесс, связанный с большими потерями. Этот процесс упростило активное развитие электроники. Именно электроника выполняет важнейшую роль между аккумулятором и электромотором: она преобразует напряжение аккумулятора через инвертор в многофазное переменное напряжение. Оно подводится к электромотору через силовую электронику и регулируется в зависимости от потребности. Ток в такой системе может достигать 150 ампер - это почти в 10 раз больше, чем ток в обычной домашней розетке.

Главным требованием для такого электронного преобразователя являются низкие потери, то есть высокий КПД. Такой преобразователь еще совсем недавно был размером с 10-литровое ведро, а сегодня - это компактное устройство. Фирмы Bosch и Continental рассчитывают в ближайшие 10 лет уменьшить размер преобразователя в 2 раза.

 

Теги: гибрид, технологии, устройство авто, электромобиль, электромотор

Читайте также:
Значения значков на приборной панели автомобиля, о которых вы всегда стеснялись спросить
09.09.2016
Значения значков на приборной панели автомобиля, о которых вы всегда стеснялись спросить
Этапы развития полного привода
12.06.2014
Этапы развития полного привода
Развитие системы ABS: из самолета в автомобиль
16.12.2013
Развитие системы ABS: из самолета в автомобиль
Что значит цвет дыма из выхлопной трубы?
19.07.2013
Что значит цвет дыма из выхлопной трубы?
Audi – ведущий бренд в технологиях освещения
06.02.2013
Audi – ведущий бренд в технологиях освещения
Немцы придумали руль будущего
25.01.2013
Немцы придумали руль будущего
Toyota и Audi покажут на CES 2013 самоуправляемые автомобили
05.01.2013
Toyota и Audi покажут на CES 2013 самоуправляемые автомобили
Google Maps и Places появятся в новых автомобилях Kia
04.01.2013
Google Maps и Places появятся в новых автомобилях Kia
Автомобили Hyundai можно будет открывать смартфоном
27.12.2012
Автомобили Hyundai можно будет открывать смартфоном
больше новостей »
Комментарии посетителей
09.10.2016 тим
Представти себе если весь транспорт будет электрическим... Сколько тогда нужно будет електростанций построить и сколько появиться батарей, которые толком и не научились утилизировать... ????
22.07.2016 гость
Хотел было переделать машину под электротягу,но посчитав расходы,<br /> В основном на АКБ, получил далеко не радужный результате вместо<br /> Экономить сплошной убыток!!!!<br /> Вопросы экологии меня не интересуют!!!!<br /> А получилось следующее-по соотношению пробега на АКБ, с учётом<br /> Их амортизации,а они по своей сути-расходный материал!!!,и эквивалентного по стоимости пробега на бензине,последний рентабельнее<br /> В разы!!! У меня получилось,для различных режимов движения-от<br /> 3х,до 11ти!!!раз рентабельнее ездить на бензине!!!!<br /> Что-то тут не так,ведь вокруг взахлеб с упоением поют деферамбы<br /> Об привлекательности электротранспорта???!!!<br /> Как это понимать?! Как лохотрон???!!!

Турбина с изменяемой геометрией

Турбина с изменяемой геометрией

Турбина с изменяемой геометрией избавила дизельный двигатель от пресловутой «турбоямы». Идея, заложенная в конструкцию, настолько проста, что могла бы прийти в голову даже школьнику...

Муфта Haldex: история развития

Муфта Haldex: история развития

Названная по имени фирмы производителя муфта Haldex уже свыше 10 лет обеспечивает полный привод от внедорожника до суперкара. Как это было... 

HDI

HDI

Коммерческое название используемое группой PSA Peugeot Citroën для обозначения двигателей, оснащенных прямым впрыском топлива.

Дизельный двигатель: экологическая эволюция

Дизельный двигатель: экологическая эволюция

Техника продолжает развиваться быстрыми темпами. Дизельный двигатель, который всегда подкупал своей простотой, оброс новыми компонентам и превратился в высотехнологичный агрегат. Зачем все это? Задумайтесь над следующим фактом: с 1990-х годов отработанные газы дизельного двигателя стали на 90% чище! Инженеры прилагают огромные усилия для защиты нашего здоровья, давайте посмотрим, что для этого было разработано в последнее время. 

Стояночный тормоз становится электрическим

Стояночный тормоз становится электрическим

Нажать на газ, легко отпустить сцепление и отпустить стояночный тормоз - возможно, этот кошмар начинающего водителя навсегда уйдет в прошлое. В то время как автоматическая КПП взяла на себя функцию переключения, стояночный тормоз тоже постепенно становится умным и электрическим. Это позволяет реализовать целый ряд дополнительных комфортных функций.

Автомобильный свет

Автомобильный свет

Автосвет прежде всего влияет на вашу безопасность. Усталость глаз, способность заблаговременно увидеть препятствие, видимость вас другими участниками движения все это составляющие Вашего...

Спортивный дифференциал

Спортивный дифференциал

Конструктивно спортивный дифференциал представляет собой стандартный дифференциал с двумя коническими шестернями и сателлитами, который вращает ведомая шестерня главной передачи.

Vti

Vti

В двигателях Vti привычная цепочка «впускной распределительный вал - коромысло - клапан» была дополнена эксцентриковым валом и промежуточным рычагом.

Развитие системы ABS: из самолета в автомобиль

Развитие системы ABS: из самолета в автомобиль

ABS считается матерью всех ассистент-систем. В 1978 система впервые появилась как опция в Mercedes S-класса и очень быстро после этого в BMW 7-й серии. С начала 90-х эта система получила уже широкое распространение даже в автомобилях компактного класса, а сегодня в Европе Вам вряд ли удастся найти новый автомобиль без ABS.

Вас могут заинтересовать мотоспорт, автомобильный спорт на портале спортивные клубы, а также фитнес клубы Киева.
Использование материалов autoexpert.in.ua разрешается при условии ссылки (для интернет-изданий - гиперссылки) на www.autoexpert.in.ua. Материалы, отмеченные знаком "Реклама" публикуются на правах рекламы.
Разработка сайта