En motor er, som navnet antyder, en enhed, der omdanner elektrisk og mekanisk energi. Enhver motor kan fungere som en motor eller som en generator. Den genererer ikke selv energi, men realiserer kun omdannelsen af elektromekanisk energi, men tabet i konverteringsprocessen vil blive omdannet til varme, så enhver motordesign inkluderer elektromagnetisk design, mekanisk design og termisk design. Vi er mere opmærksomme på elektrisk strøm, mekanisk effekt, tab og effektivitet, temperatur og andre ydeevneparametre.
Afhængigt af struktur og anvendelse findes der mange typer motorer. De vigtigste, der anvendes i det nuværende bildrev, er synkronmotorer med permanente magneter, asynkronmotorer (induktionsmotorer), tændte reluktansmotorer, elektriske excitationsmotorer og jævnstrømsmotorer. På dette tidspunkt kan alle ikke lade være med at være opmærksomme på, hvad der er forskellene mellem disse motorer, og hvad er fordelene og ulemperne ved hver? Lad os lave en simpel populærvidenskab her.
DC
DC-motoren er den ældste opfindelse i motorfamilien. Dens opfinder er den velkendte Faraday. Den traditionelle jævnstrømsmotor består hovedsageligt af ankerviklingen på rotoren, excitationsviklingen på statoren, stator- og rotorkernerne, rammen og børsten- Kommutatoren er dannet, excitationsviklingen giver excitationsmagnetfeltet og ankeret vikling giver den strøm, der producerer drejningsmomentet.
Som tidligere nævnt har en jævnstrømsmotor en excitationsvikling og en ankervikling. Størrelsen af magnetfeltet kan styres ved at styre strømmen af excitationsviklingen, og drejningsmomentet kan justeres ved at styre strømmen af ankerviklingen. Derfor er den største fordel ved en DC-motor, at den har en god kontrolydelse. Motorens udgangshastighed og drejningsmoment kan kun justeres næsten lineært gennem en ekstern variabel modstand.
Men på grund af børstens eksistens er pålideligheden lav, vedligeholdelsesomkostningerne er høje, og det yderligere tab forårsaget af børstens kontaktmodstand og den eksterne modstand er stort, og motoreffektiviteten er relativt lav. På nuværende tidspunkt bruger de nyudviklede elbiler stort set ikke længere børstede jævnstrømsmotorer, som generelt kun bruges på steder som rudelifte, køreviskere osv., og der er en tendens til at bruge elektroniske kommutatorer til at erstatte børstekommutatorer.
induktionsmotor
Opfinderen af induktionsmotoren er en anden tech-gigant Tesla. Generelt er statorkernen indlejret med trefasede AC-viklinger, og rotoren er sammensat af jernkernen og de kortsluttede burviklinger. Når den trefasede AC er forbundet til statorviklingerne, vil generere et syntetisk rum synkront roterende magnetfelt, skære rotorviklingen, således generere en strøm i rotorburets vikling, og strømmen vil blive udsat for virkningen af den magnetiske felt for at generere en elektromagnetisk kraft til at drive rotoren til at rotere.
Fordi der ikke er behov for børster på rotoren, er strukturen enkel, pålideligheden er god, og produktionsteknologien er relativt moden, så den er meget udbredt i industriel produktion. Nu bruges den i nogle personbiler, men på grund af dens lave effekttæthed og komplicerede styring bruges den sjældent i personbiler. For at fejre denne store figur brugte Tesla Motor induktionen af kobberbar egernbur i sine tidlige produkter. Men på grund af dens samlede effektivitet, effekttæthed og andre ydeevner, er den stadig ikke i stand til at sammenligne med sjældne jordarters permanentmagnetmotorer. Den seneste Model 3 er skiftet til permanentmagnet synkronmotorer som drivmotorer.
Konventionelle synkronmotorer og synkronmotorer med permanent magnet
Statorstrukturen af synkronmotoren er den samme som den tidligere induktionsmotor. Den hører til AC-motoren. Kun statorviklingen passerer gennem den symmetriske vekselstrøm, som vil generere en vis roterende magnetomotorisk kraft i luftgabet. Forskellen fra asynkronmotoren er, at dens rotorhastighed er i overensstemmelse med hastigheden af det roterende magnetfelt.
Det er en traditionel elektrisk excitations-synkronmotor, og dens fremspringende rotorpoler er viklet med en sår-excitationsvikling og trukket ud gennem slæberinge og børster på akslen. Det vil sige, at dens magnetomotoriske excitationskraft tilvejebringes af en ekstern jævnstrøm. Derfor er dens kontrolydelse relativt god, og effektfaktoren og effektiviteten kan være relativt høj. Men fordi en ekstern exciter er påkrævet, er størrelsen stor, og børsteslipringen har brug for regelmæssig vedligeholdelse, så denne type motor bruges mest i kraftværksgeneratorer, og den er relativt sjælden i biler.
Den mest brugte i nye energikøretøjer er den permanente magnet synkronmotor. Forskellen fra den forrige er, at rotorkernen ikke har nogen viklinger, kun overflademonterede eller indbyggede permanente magneter. Elektromekanisk energiomdannelse opstår på grund af virkningen af et roterende magnetfelt.
Fordi bilens hastighed skal justeres ofte, er motorens hastighed designet til at være relativt høj, så permanentmagnet synkronmotoren med indbygget magnetisk stål til højre er mere fordelagtig på grund af dens gode mekaniske styrke, og den har en relativt høj magnetisk kraft til denne slags motor med indbygget magnetisk stål. Modstandsmomentet er mere befordrende for at spare mængden af magnetisk stål og forbedre feltsvækkende ydeevne.
Skiftet reluktansmotor
Reluktansmotoren er en motor med en ny struktur. Der er hverken viklings- eller permanentmagnetmateriale på rotoren, men en solid struktur af fremtrædende poler stablet af siliciumstålplader. Den er baseret på princippet om minimum reluktans (den magnetiske flux skal altid lukkes langs den vej med den mindste reluktans). Ved at skifte aktiveringssekvensen af viklingerne på statorens fremtrædende poler, bevæger rotoren sig kontinuerligt til positionen med den mindste reluktans, hvorved rotoren drives til at rotere.
Den magnetoresistive struktur er enkel, fast, pålidelig, lav pris og har et stort potentiale for udvikling. Derfor har den udviklet sig hurtigt inden for regulering af trækhastighed i de seneste år. Men på grund af dens iboende drejningsmomentudsving og tydelige vibrationer og støj, bruges den i øjeblikket kun i nogle personbiler.
På nuværende tidspunkt er der også nogle nye reluktansmotorer af hybrid excitationstype. Normalt indsættes et bestemt ferrit permanent magnetmateriale i rotorreluktansspalten, således at motorens ydeevne er højere end reluktansmotorens ydelse på grund af indførelsen af en del af permanentmagnetens drejningsmoment. , og omkostningerne er ikke så høje som sjældne jordarters permanentmagnetmotorer.
Epilog
Denne artikel introducerer flere motorer, som vi er bekendt med. Alt i alt elimineres jævnstrømsmotorer gradvist på grund af deres dårlige pålidelighed og gennemsnitlige ydeevne; styreteknologien for skiftede reluktansmotorer er endnu ikke moden, og støjen og vibrationerne er tydelige ved lave hastigheder, og effektiviteten er også lav. Det hører til det fremtidige alternativ; induktionsmotorrotoren har kobberforbrug på sekundærsiden, seriøs varmeudvikling, lav effektivitet og stor volumen og er ofte velegnet til brug i personbiler, der ikke kræver strenge volumenkrav; det elektriske excitationssynkronmotorsystem er stort i størrelse, og de elektriske børstede slæberinge kræver vedligeholdelse og har problemer med pålidelighed og er i øjeblikket sjældne andet end som generatorer.
Billedet ovenfor er en sammenligning af strukturen og ydeevnen af flere motorer lavet af US Department of Energy og Oak Ridge National Laboratory til reference. For mindre personbiler er permanentmagnetsynkronmotorer stadig de vigtigste, og i mit land har reserverne af sjældne jordarters permanentmagnetmaterialer unikke ressourcefordele. Men med den eksplosive vækst af nye energikøretøjer vokser forskningsentusiasmen for nye højeffektive, billige, sikre og pålidelige motorer også.
