Секрети двигунів електромобілів

Якщо всі електродвигуни однакові, вибір технологій та архітектурних конструкцій призводить до помітних відмінностей залежно від передбачуваного застосування. Крім того, критерії виробничої вартості та надійності мають сильний вплив на рішення, розроблені автовиробниками.

більше століття

LПрихід електричного автомобіля на наші вулиці - це здійснення давньої мрії, перші досягнення якої сягають кінця 19 століття. Фактично, “Jamais contentente”, автомобіль, що працює від двох двигунів Postel-Vinay потужністю 25 кВт, був у 1899 році першим автомобілем, який перевищив 100 км/год. Але все одно знадобиться більше століття, щоб побачити демократизацію та широке розповсюдження електромобілів у багатьох сегментах - від двомісного Renault Twizy до розкішного седана від Tesla-Motors. Цей інтерес до автомобільної електричної тяги в основному обумовлений роботою електричних двигунів (висока ефективність, оборотність, контроль крутного моменту.), Будь то звичайні технології (MCC, MS та MAS) або більш конфіденційні (RV).

DВже більше століття визнані своєю дуже ефективною ефективністю та енергообертальністю, обертові електричні машини мають ще одну дуже цікаву властивість для застосування в автомобільній тязі: простоту управління своїм крутним моментом у дуже широких діапазонах швидкостей. Дійсно, у галузі автомобільної тяги, незалежно від того, чи є двигун тепловим, електричним або гібридним, ми хочемо мати на низьких оборотах максимальний крутний момент, тоді за номінальну робочу точку ми повинні мати можливість збільшувати швидкість, зберігаючи потужність постійний (Рис. 1).

Хоча ці властивості, і особливо перші при низькій швидкості, є дуже обмежувальними для теплового двигуна, вони видаються майже "природними" для електродвигунів. Щоб зрозуміти цю "конкурентну перевагу", важливо знати, як генерувати крутний момент двигуна з електричної енергії.

1. Прямий поточний апарат

Характеристика ідеальної тяги

Перший підхід заснований на відкритті П'єра Симона де Лапласа (1749-1827) щодо виробництва механічної сили шляхом взаємодії між електричним струмом і магнітним полем. (Рис.2). Ця сила Лапласа дозволяє зрозуміти роботу машин постійного струму (DCM).

Простота управління швидкістю МДЦ була природно використана в перших промислових застосуваннях електричної тяги (автомобільна, залізнична тощо). Однак дві основні недоліки зробили цю технологію застарілою. Перш за все, система щіткозбірника є місцем виникнення електричних дуг, тим більш важливим, що збільшується потужність машини. Він також неміцний і обмежує робочу швидкість цих двигунів. Крім того, потужність цих машин головним чином пов'язана з інтенсивністю струмів якоря, збільшення потужності передбачає збільшення маси міді, а отже, і ваги ротора. Отже, питома потужність MCC набагато нижча, ніж у його прямих конкурентів, а саме синхронних (MS) та асинхронних (MAS) машин.

2. АЛЬТЕРНАТИВНІ СУЧАСНІ МАШИНИ

Трифазні синхронні та асинхронні машини найчастіше використовуються в сучасних електроприводах, будь то в повністю електричному режимі (Twizy, Zoé, Leaf, e-Golf.) Або гібридних (Prius, BMW i8, Mercedes-Benz S500 Plug. -В гібриді.). Електромагнітний момент отримується взаємодією індуктивного поля, що генерується в статорі системою трифазних струмів, і магнітного поля, яке несе ротор, яке може бути або постійним (синхронна машина з намотаним ротором або постійним магнітом), або індукованим (асинхронна машина).

в. Отримання крутного моменту в синхронній машині

Генерацію крутного моменту в синхронній машині можна легко зрозуміти. Помістімо магніт магнітного моменту M, що вільно обертається навколо осі, в рівномірному магнітному полі B. Магнітний момент піддається електромагнітній парі, момент якої Ce = M? B (Рис.4).

Тоді ми можемо легко зробити висновок, що: момент електромагнітного моменту максимальний для? =?/2, магнітне поле тоді перпендикулярне магнітній осі магніту; якщо напрямок B фіксований, магніт вирівнюється з напрямком B і рух зупиняється; щоб приводити магніт у безперервне обертання, потрібно буде створити обертове магнітне поле. Якщо додатково ми хочемо підтримувати постійний крутний момент, потрібно буде дотримуватися кута? постійною, іншими словами: магніт і поле, що обертається, повинні обертатися з однаковою швидкістю.

У синхронному двигуні (Рис. 5), ротор несе постійні магніти (MSAP) або індуктор намотування (MSRB) і відіграє роль магніту в попередньому експерименті. Статор несе три котушки, зміщені на 2?/3 в просторі, і подаються трьома збалансованими трифазними струмами, які створюють обертове поле […]

Щоб прочитати всю цю статтю, ПІДПИСАТИСЯ