Szinkron motor tesztvezetés: mit jelent?

Az elektromos autókat még mindig beárnyékolja az akkumulátor-fejlesztés

A hibrid hajtásláncok gyors fejlődése és az elmúlt években soha nem látott fejlődés az elektromos járművek területén az akkumulátor-technológia fejlesztésének fő hangsúlya. Maximális erőforrásokat igényelnek a fejlesztőktől, és ez jelenti a legnagyobb kihívást a tervezők számára. Nem szabad azonban lebecsülni azt a tényt, hogy a fejlett lítium-ion technológiák fejlesztése terén elért előrelépés jelentős előrelépéssel jár az elektromos áramok és villanymotorok teljesítményszabályozásának területén. Kiderült, hogy bár az elektromos motorok nagy hatékonysággal bírnak, komoly fejlesztési terük van.

A tervezők arra számítanak, hogy ez az ipar rendkívül gyorsan növekszik, nemcsak azért, mert az elektromos járművek egyre gyakoribbá válnak, hanem azért is, mert az égésű meghajtású járművek villamosítása fontos eleme az Európai Unióban meghatározott kibocsátási szinteknek.

Bár az elektromos motornak nagy múltja van, a tervezők manapság új kihívásokkal néznek szembe. Az elektromos motorok - rendeltetésüktől függően - keskeny kivitelűek, nagy átmérőjűek vagy kis átmérőjűek és hosszú testűek lehetnek. A tiszta elektromos járművek viselkedése eltér a hibridektől, ahol a belső égésű motor által termelt hőt kell figyelembe venni. Elektromos járműveknél a sebességtartomány szélesebb, és a sebességváltóban párhuzamos hibrid rendszerbe telepítetteket optimalizálni kell, hogy a belső égésű motor fordulatszám-tartományán belül működjenek. A legtöbb gép nagyfeszültséggel működik, de a 48 voltos elektromos gépek egyre népszerűbbek lesznek.

Miért váltakozó áramú motorok

Annak ellenére, hogy az akkumulátor személyében az áramforrás egyenáram, az elektromos rendszerek tervezői jelenleg nem gondolnak az egyenáramú motorok használatára. Még az átalakítási veszteségeket is figyelembe véve, a váltakozó áramú egységek, különösen a szinkronok, felülmúlják az egyenáramú egységeket. De mit is jelent valójában a szinkron vagy aszinkron motor? Bemutatjuk Önnek az autóipar ezen részét, mert míg az elektromos autók már régóta léteznek az autókban indítók és generátorok formájában, a közelmúltban teljesen új technológiákat vezettek be ezen a területen.

A Toyota, a GM és a BMW ma azon kevés gyártók egyike, amelyek maguk vették át az elektromos motorok fejlesztését és gyártását. Még a Toyota leányvállalata, a Lexus is szállítja ezeket az eszközöket egy másik vállalatnak, a japán Aisin -nek. A legtöbb vállalat olyan beszállítókra támaszkodik, mint a ZF Sachs, a Siemens, a Bosch, a Zytec vagy a kínai vállalatok. Nyilvánvaló, hogy ennek az üzletnek a gyors fejlődése lehetővé teszi az ilyen vállalatok számára, hogy részesüljenek az autógyártókkal kötött partnerségekből. Ami a dolgok technológiai oldalát illeti, manapság az elektromos járművek és hibridek igényeihez elsősorban külső vagy belső forgórészű váltóáramú szinkronmotorokat használnak.

Az egyenáramú akkumulátorok hatékony átalakítása háromfázisú váltakozó áramúvá és fordítva nagyrészt az irányítási technológia fejlődésének köszönhető. A teljesítményelektronika jelenlegi szintje azonban sokszorosan meghaladja a háztartási elektromos hálózat szintjét, és gyakran meghaladja a 150 ampert. Ez sok hőt termel, amellyel a teljesítményelektronikának meg kell küzdenie. Jelenleg az elektronikus vezérlőberendezések mennyisége még mindig nagy, mert az elektronikus félvezetővezérlő eszközöket nem lehet varázspálcával csökkenteni.

Mind a szinkron, mind az aszinkron motorok olyan forgó mágneses mező elektromos gépei, amelyek nagyobb teljesítménysűrűséggel rendelkeznek. Általában az indukciós motor forgórésze tömör lemezekből álló egyszerű csomagból áll, rövidre zárt tekercsekkel. Az állórész tekercseiben ellentétes párokban folyik az áram, mindegyik párban a három fázis egyikéből áramlik az áram. Mivel mindegyik fázisban 120 fokkal eltolódik a másikhoz képest, az úgynevezett forgó mágneses mezőt kapjuk. Ez viszont mágneses mezőt indukál a forgórészben, és két mágneses mező közötti kölcsönhatás - az állórészben forgó és a forgórész mágneses tere - az utóbbi magával ragadásához és az azt követő forgáshoz vezet. Az ilyen típusú villanymotoroknál azonban a forgórész mindig lemarad a mezőtől, mert ha nincs relatív mozgás a mező és a forgórész között, akkor nem indukál mágneses teret a rotorban. Így a maximális fordulatszám szintjét a tápáram frekvenciája és a terhelés határozza meg. A szinkronmotorok nagyobb hatékonysága miatt azonban a legtöbb gyártó ragaszkodik hozzájuk.

Szinkron motorok

Ezek az egységek lényegesen nagyobb hatékonysággal és teljesítménysűrűséggel rendelkeznek. Jelentős különbség az indukciós motorhoz képest, hogy a rotor mágneses tere nem az állórész interakciójával jön létre, hanem vagy a benne beépített kiegészítő tekercseken átfolyó áram, vagy állandó mágnesek eredménye. Így a rotorban lévő mező és az állórészben lévő mező szinkron, és a maximális motor fordulatszáma a mező forgásától, illetve az áram és a terhelés frekvenciájától is függ. Annak elkerülése érdekében, hogy szükség legyen a tekercsek további áramellátására, ami megnöveli az áramfogyasztást és bonyolítja az áramszabályozást a modern elektromos járművekben és hibrid modellekben, úgynevezett állandó gerjesztésű villanymotorokat használnak, azaz állandó mágnesekkel. Mint már említettük, az ilyen autók szinte minden gyártója jelenleg ilyen típusú egységeket használ, ezért sok szakértő szerint továbbra is problémát okoz a ritka földfémek, a neodímium és a diszprózium hiánya. A szinkron motorok különféle változatokban és vegyes technológiai megoldásokban kaphatók, mint például a BMW vagy a GM, de ezekről bővebben mesélünk.

építés

A tisztán elektromos járművek motorjait általában közvetlenül a hajtótengely differenciálműhöz kapcsolják, és az erőt a tengelytengelyeken keresztül adják át a kerekekre, csökkentve ezzel a mechanikai átviteli veszteségeket. Ezzel a padló alatti elrendezéssel a súlypont csökken, és a blokk általános kialakítása kompaktabbá válik. Teljesen más a helyzet a hibrid modellek elrendezésével. A teljes hibrideknél, mint például az egymódusú (Toyota és Lexus) és a kettős üzemmódú (Chevrolet Tahoe), az elektromos motorok valamilyen módon kapcsolódnak a hibrid hajtáslánc bolygókerekes hajtóművéhez, ebben az esetben a kompaktság miatt hosszabb és kisebb kialakításúak. átmérő. A klasszikus párhuzamos hibrideknél a kompakt követelmények azt jelentik, hogy a lendkerék és a sebességváltó közé illeszkedő szerelvény nagyobb átmérőjű és meglehetősen lapos, a gyártók, mint a Bosch és a ZF Sachs, még a tárcsa alakú rotor kialakítására is támaszkodnak. A rotornak is vannak változatai - míg a Lexus LS 600h-ban a forgó elem belül található, néhány Mercedes modellben a forgó rotor kívül található. Ez utóbbi kialakítás rendkívül kényelmes olyan esetekben is, amikor az elektromos motorokat a kerékagyakba szerelik.

Szöveg: Georgy Kolev