Електромотори в автомобілях: будова і тенденції розвитку

Вся інформація про: Lexus, Mercedes-Benz, Toyota

За матеріалами сайту: www.autoexpert.in.ua

Електромотори спрощують конструкцію автомобіля

Електромотори, які використовуються у сучасних електромобілях і гібридах навряд чи можна порівняти зі звичайним мотором склоочисника чи склопідйомника. Його задача - підтримувати двигун внутрішнього згоряння, а у деяких випадках і забезпечувати самостійний рух автомобіля виключно на електротязі. На теперішній час розрізняють два види електромоторів:

  • синхронний електромотор
  • асинхронний електромотор

электромобиль BMW

   

Для інженерів електромотор є справжньою мрією. У нього обертальний момент є максимальним із моменту пуску. Це означає, що можна відмовитися від стартера та зчеплення. Електромотор здатен працювати в широкому діапазоні обертів, - значить коробка переключення передач у більшості випадків також не потрібна. Можливість поміняти напрямок обертання електромотора шляхом простого переставляння місцями «плюса» й «мінуса» економить нам задню передачу. Все це робить силову лінію автомобіля простою, надійною та легкою.

В режимі руху автомобіля накочуванням чи під час гальмування автомобіля електромотор можна використати в ролі генератора, обертання котрого виконують колеса автомобіля, який рухається. Вироблювана енергія використовується для заряджання акумулятора - це називається рекуперацією енергії.

Електромотор має високий коефіцієнт корисної дії - до 90%. Такий показник свідчить про те, що майже уся енергія перетворюється у рух. Для порівняння - ККД бензинового двигуна складає близько 27%.

Устройство электромотораБудова електромотора

Стандартний електромотор складається з нерухомої частини, яка називається статором, і обетового ротора. У статор інтегровані котушки, на котрі подається змінний струм.

Змінна напруга, яка подається на обмотки статора через керовану електроніку, створює магнітне поле, котре відштовхує ротор до наступної обмотки статора.

Електроніка відключає попердню обмотку, переключає напругу на наступну і так далі по колу.

Швидкість переключення напруги на обмотках впливає на швидкість обертання електромотора.

 

Синхронный электромоторСинхронний електромотор

У синхронному електромоторі в статорі розміщені численні котушки (вони слугують за електромагніти), а ротор виконаний із постійного магніту. Ротор електромотора обертається синхронно зміні електромагнітного поля інтегрованих котушок.

Переваги

  • Точна керованість завдяки тому, що ротор точно слідує створеному магнітному полю котушок статора

  • Високий коефіцієнт корисної дії (ККД), так як не потрібно створювати додаткове електромагнітне поле в роторі.

Недоліки

  • Великі витрати на виготовлення в порівнянні з асинхронним електромотором. Це пов'язано з необхідністю створювати сердечник ротора для підвищення ефективності не з простого магніту, а зі спеціальних дороговартісних сплавів.

  • Через тяжкий ротор загальна вага синхронного двигуна більша ніж в асинхронного двигуна.

Застосування

Завдяки точній керованості синхронний електромотор часто використовується в гібридному приводі, так як дає можливість узгоджувати його роботу з двигуном внутрішнього згоряння. Такий тип електромотора використовувався також у перших електромобілях, головним чином у комбінації з паливними комірками.

Асинхронный электромоторАсинхронний електромотор

Асинхронний електромотор також складається зі статора з численними котушками. Головною відмінністю від синхронного електромотора є ротор - він не оснащений магнітами, а представляє собою конструкцію з стрижнів, з'єднаних по краях замикними кільцями.

В асинхронному моторі на котушки також подається змінний струм. У результаті цього навколо котушок утворюється змінне магнітне поле, а всередині стрижнів ротора під дією цього поля виникає змінний струм. Таким чином, навколо стрижнів ротора також створюється змінне магнітне поле.

В асинхронному електромоторі ротор слідує за змінним магнітним полем котушок статора та обертається повільніше за ротор синхронного електромотора.

Принцип работы асинхронного электромотораПереваги:

  • надійний, широко застосований

  • здатен короткочасно витримувати велике перенавантаження (до 2,5 разів). Здатність переносити навантаження обмежується тільки тепловідведенням від котушок статора. Навіть за сильного навантаження ротор не припиняє обертання, а тільки заповільнюється

  • менша вага через відсутність постійних магнітів у роторі

Недоліки:

  • менший коефіцієнт корисної дії, ніж у синхронному електромоторі, особливо в момент запуску

  • інертний початок роботи, так як у роторі спочатку необхідно створити магнітне поле

Застосування 

Асинхронний електромотор використовується в гібридах, електромобілях і в системах із паливними комірками. На сьогодні автовиробники надають перевагу синхронним електромоторам.

Тенденції

Toyota у теперішній час (2010) є єдиним автовиробником, котрий для своєї моделі Prius III самостійно розробляв електромотор, у той час як Lexus купує електромотори в фірми Aisin. Mercedes використовує для своєї гібридної моделі Mercedes S 400 Hybrid продукцію фірми ZF-Sachs, а для Smart ED - фірми Zytek. Сьогодні постачальники мають усі шанси добре заробити на ринку електромоторів. Ставку сучасні автовиробники роблять на синхронні електромотори з внутрішнім, або зовнішнім розташуванням ротора.

Типи конструкцій електромоторів

Якщо в автомобілі використовується тільки електромотор, то він, як правило, розташовується безпосередньо по центру приводного мосту та утворює з ним одне ціле. Таке розташування електромотора під днищем автомобіля утворює компактну моноблочну конструкцію.

Электромотор в КПП для использования в гибриде Зовсім інакше розташований електромотор у гібридах. Тут такі виробники як ZF Sachs і Bosch зробили ставку на форму електромотора у вигляді диску, котрий розташовується між двигуном внутрішнього згоряння і КПП.

В залежності від методу встановлення ротор у електромоторі може розташовуватися всередині, або зовні статора. В Lexus LS 600h використовується електромотор із внутрішнім ротором, а в Mercedes S 400 Hybrid - із зовнішнім.

Конструкція із зовнішнім ротором добре підходить для встановлення електромотора в маточину колеса - це ідеальна конструкція для електромобіля, так як економить багато місця.

Синхронный электромотор с наружным роторомТенденція 1: синхронний двигун із зовнішнім ротором

В такому електромоторі обертається зовнішній ротор (1) і (2). Розташований всередині статор створює через свої котушки (3) магнітне поле, сила якого діє на постійні магніти (1). Струм до електромотора підводиться через роз'єм (4).

Тенденция 2: синхронный электромотор с наружным ротором. Тенденція 2: синхронний електромотор із внутрішнім ротором

Ротор (2) оснащений по своєму зовнішньому контуру постійними магнітами (1). Ротор обертається всередині вінця з котушок (3), котрі закріплені на корпусі (4).

Перетворювач струму для електромотора в автомобілі

Для електроінструменту двигун трифазного струму є буденною річчю, так як він працює від мережі змінного струму. В автомобілі живлення електромотору йде від акумулятора з постійним струмом. Це означає, що на борту автомобіля спочатку необхідно створити змінний струм - процес, пов'язаний із великими втратами. Цей процес спростив активний розвиток електроніки. Саме електроніка виконує найважливішу роль між акумулятором і електромотором: вона перетворює напругу акумулятора через інвертор у багатофазну змінну напругу. Вона підводиться до електромотору через силову електроніку та регулюється в залежності від потреби. Струм у такій системі може досягати 150 ампер - це майже у 10 разів більше, ніж струм у звичайній домашній розетці.

Головним чином для такого електронного перетворювача є низькі втрати, тобто високий ККД. Такий перетворювач ще зовсім недавно був розміром із 10-літрове відро, а сьогодні - це компактний пристрій. Фірми Bosch та Continental розраховують у найближчі 10 років зменшити розмір перетворювача в 2 рази.

 

Теги: будова авто, гібрид, електромобіль, електромотор, технології

Читайте також:
Значення значків на приладовій панелі автомобіля, про яких ви завжди соромилися запитати
09.09.2016
Значення значків на приладовій панелі автомобіля, про яких ви завжди соромилися запитати
Этапы развития полного привода
12.06.2014
Этапы развития полного привода
Розвиток системи ABS: з літака в автомобіль
16.12.2013
Розвиток системи ABS: з літака в автомобіль
Что значит цвет дыма из выхлопной трубы?
19.07.2013
Что значит цвет дыма из выхлопной трубы?
Audi - провідний бренд в технологіях освітлення
06.02.2013
Audi - провідний бренд в технологіях освітлення
Німці придумали кермо майбутнього
25.01.2013
Німці придумали кермо майбутнього
Toyota і Audi покажуть на CES 2013 самокеровані автомобілі
05.01.2013
Toyota і Audi покажуть на CES 2013 самокеровані автомобілі
Google Maps і Places з'являться в нових автомобілях Kia
04.01.2013
Google Maps і Places з'являться в нових автомобілях Kia
Автомобілі Hyundai можна буде відкривати смартфоном
27.12.2012
Автомобілі Hyundai можна буде відкривати смартфоном
більше новин »
Коментарі відвідувачів
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???!!!

Спортивний диференціал

Спортивний диференціал

Конструктивно спортивний диференціал являє собою стандартний  диференціал  з двома конічними шестернями і сателітами, який обертає ведена шестерня головної передачі.

Мінімальний розмір протектора

Мінімальний розмір протектора

По всій Європі мінімальна глибина протектора для літніх та зимових шин складає 1,6 мм.

Позитивні та негативні сторони, а також вся неприваблива правда про електромобілі

Позитивні та негативні сторони, а також вся неприваблива правда про електромобілі

Електромобілі, тобто засоби пересування, які замість двигунів внутрішнього згоряння приводяться у рух електричними моторами й контролерами, уже довели, що є гарною заміною традиційним автомобілям

Сучасні коробки передач: короткий огляд

Сучасні коробки передач: короткий огляд

Класична автоматична коробка передач складається із декількох наборів планетарних редукторів. Наприклад, у 8-ступінчастій автоматичній коробці передач компанії ZF використовуються 4 планетарних редуктора і 5 елементів перемикання (три дискових зчеплення і два дискових гальма).

Все про шини

Все про шини

Шини проектуються таким чином, щоб бути максимально безпечними навіть у екстремальній ситуації. Щоб вони завжди надійно виконували свою роботу потрібно вміти правильно вибирати та слідкувати за шинами. Знання особливостей шин стане запорукою спокою за кермом.

Honda EV-STER: спортивний електромобіль із 3-мірним щитком приладів

Honda EV-STER: спортивний електромобіль із  3-мірним щитком приладів

Honda представляє на автошоу "Токіо 2011" концепт Small Sport EV, скорочено EV-STER, - спортивний електромобіль наступного покоління. 

Майбутнє за екологічним транспортом

Майбутнє за екологічним транспортом

Процес прискорення подолання відстаней ніколи ще не був настільки швидкоплинним, як у минулому столітті. На відміну від покоління наших предків, люди, які живуть у наш час, є більш мобільними

Прем'єра BMW Group на Московському Міжнародному Автомобільному Салоні: BMW і8 Spyder Concept

Прем'єра BMW Group на Московському Міжнародному Автомобільному Салоні: BMW і8 Spyder Concept

Московський Міжнародний Автомобільний Салон, який проходить із 31 серпня до 9 вересня 2012 року у виставочному центрі "Крокус Експо", безумовно, є головним бієнале в автомобільному бізнесі Росії. На своїй експозиції BMW Group представить європейську прем'єру: BMW і8 Spyder Concept.

Зимові шини: питання та відповіді

Зимові шини: питання та відповіді

Взимку на літніх шинах далеко не заїдеш, а всесезонні шини - це всього лише компроміс. Правильне рішення лише одне - автомобіль повинен бути "взутим" у зимові шини, незалежно від його класу, типу й ціни.

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