En motor, som namnet antyder, är en enhet som omvandlar elektrisk och mekanisk energi. Vilken motor som helst kan fungera som en motor eller som en generator. Den genererar inte energi själv, utan realiserar bara omvandlingen av elektromekanisk energi, men förlusten i omvandlingsprocessen kommer att omvandlas till värme, så vilken motordesign som helst inkluderar elektromagnetisk design, mekanisk design och termisk design. Vi ägnar mer uppmärksamhet åt elkraft, mekanisk effekt, förlust och effektivitet, temperatur och andra prestandaparametrar.
Beroende på struktur och tillämpning finns det många typer av motorer. Emellertid är de huvudsakliga som används i den nuvarande bildrivningen permanentmagnetsynkronmotorer, asynkronmotorer (induktionsmotorer), switchade reluktansmotorer, elektriska excitationsmotorer och DC-motorer. Vid det här laget kan alla inte låta bli att vara uppmärksamma på vad som är skillnaderna mellan dessa motorer, och vilka är fördelarna och nackdelarna med var och en? Låt oss göra en enkel populärvetenskap här.
DC
DC-motorn är den äldsta uppfinningen i motorfamiljen. Dess uppfinnare är den välkände Faraday. Den traditionella likströmsmotorn består huvudsakligen av ankarlindningen på rotorn, excitationslindningen på statorn, statorn och rotorkärnorna, ramen och borsten- Kommutatorn bildas, excitationslindningen tillhandahåller det magnetiska excitationsfältet och ankaret. lindning ger strömmen som producerar vridmomentet.
Som nämnts tidigare har en DC-motor en excitationslindning och en ankarlindning. Storleken på magnetfältet kan styras genom att styra strömmen i excitationslindningen, och vridmomentet kan justeras genom att styra ankarlindningens ström. Därför är den största fördelen med en DC-motor att den har bra kontrollprestanda. Motorns utgående varvtal och vridmoment kan justeras nästan linjärt endast genom ett externt variabelt motstånd.
Men på grund av borstens existens är tillförlitligheten låg, underhållskostnaden är hög och den ytterligare förlusten som orsakas av borstens kontaktmotstånd och det externa motståndet är stor, och motoreffektiviteten är relativt låg. I dagsläget använder de nyutvecklade elfordonen i princip inte längre borstade likströmsmotorer, som i allmänhet endast används på platser som fönsterhissar, drivande torkare etc., och det finns en tendens att använda elektroniska kommutatorer för att ersätta borstkommutatorer.
induktionsmotor
Uppfinnaren av induktionsmotorn är en annan teknikjätte Tesla. I allmänhet är statorkärnan inbäddad med trefasiga AC-lindningar, och rotorn är sammansatt av järnkärnan och de kortslutna burlindningarna. När trefas AC är ansluten till statorlindningarna, kommer att generera ett syntetiskt rymd synkront roterande magnetfält, skära av rotorlindningen, vilket genererar en ström i rotorns lindning, och strömmen kommer att utsättas för verkan av den magnetiska för att generera en elektromagnetisk kraft för att driva rotorn att rotera.
Eftersom det inte finns något behov av borstar på rotorn är strukturen enkel, tillförlitligheten bra och produktionstekniken är relativt mogen, så den används ofta i industriell produktion. Nu används den i vissa personbilar, men på grund av sin låga effekttäthet och komplicerade kontroll används den sällan i personbilar. För att hedra denna stora figur använde Tesla Motor induktionen av ekorrbur i kopparstång i sina tidiga produkter. Men på grund av dess totala effektivitet, effekttäthet och andra prestanda kan den fortfarande inte jämföras med sällsynta jordartsmetallmotorer med permanentmagneter. Den senaste Model 3 har gått över till permanentmagnet synkronmotorer som drivmotorer.
Konventionella synkronmotorer och synkronmotorer med permanent magnet
Statorstrukturen för synkronmotorn är densamma som den för den tidigare induktionsmotorn. Den tillhör AC-motorn. Endast statorlindningen passerar genom den symmetriska växelströmmen, vilket kommer att generera en viss roterande magnetomotorisk kraft i luftgapet. Skillnaden från asynkronmotorn är att dess rotorhastighet överensstämmer med hastigheten på det roterande magnetfältet.
Det är en traditionell synkronmotor för elektrisk excitation, och dess utskjutande rotorpoler är lindade med en sårexciteringslindning och dras ut genom släpringar och borstar på axeln. Det vill säga att dess magnetomotoriska excitationskraft tillhandahålls av en extern likström. Därför är dess kontrollprestanda relativt bra, och effektfaktorn och effektiviteten kan vara relativt hög. Men eftersom en extern exciter krävs är storleken stor, och borstsläpringen behöver regelbundet underhåll, så denna typ av motor används mest i kraftverksgeneratorer, och det är relativt sällsynt i bilar.
Den mest använda i nya energifordon är permanentmagnetens synkronmotor. Skillnaden mot den tidigare är att rotorkärnan inte har några lindningar, bara utanpåliggande eller inbyggda permanentmagneter. Elektromekanisk energiomvandling sker på grund av verkan av ett roterande magnetfält.
Eftersom bilens hastighet måste justeras ofta, är motorns hastighet utformad för att vara relativt hög, så permanentmagnetsynkronmotorn med inbyggt magnetiskt stål till höger är mer fördelaktigt på grund av dess goda mekaniska styrka, och den har en relativt hög magnetisk kraft för denna typ av motor med inbyggt magnetiskt stål. Motståndsmomentet är mer gynnsamt för att spara mängden magnetiskt stål och förbättra fältförsvagningsprestandan.
Switchad reluktansmotor
Reluktansmotorn är en motor med ny struktur. Det finns varken lindnings- eller permanentmagnetmaterial på rotorn, utan en solid struktur av framträdande poler staplade av silikonstålplåtar. Den bygger på principen om minsta reluktans (det magnetiska flödet måste alltid stängas längs vägen med den minsta reluktansen). Genom att växla spänningssekvensen för lindningarna på statorns framträdande poler, rör sig rotorn kontinuerligt till läget med minsta reluktans, vilket driver rotorn att rotera.
Den magnetoresistiva strukturen är enkel, fast, pålitlig, låg kostnad och har stor potential för utveckling. Därför har den utvecklats snabbt inom området för reglering av draghastighet under de senaste åren. Men på grund av dess inneboende vridmomentfluktuationer och uppenbara vibrationer och buller, används den för närvarande endast i vissa personbilar.
För närvarande finns det också några nya reluktansmotorer av hybridexcitationstyp. Vanligtvis sätts ett visst permanentmagnetmaterial av ferrit in i rotorreluktansslitsen, så att motorns prestanda är högre än reluktansmotorns prestanda på grund av införandet av en del av permanentmagnetens vridmoment. , och kostnaden är inte lika hög som permanentmagnetmotorer för sällsynta jordartsmetaller.
Epilog
Den här artikeln introducerar flera motorer som vi är bekanta med. Allt som allt elimineras likströmsmotorer gradvis på grund av deras dåliga tillförlitlighet och genomsnittliga prestanda; Styrtekniken för switchade reluktansmotorer är ännu inte mogen, och ljudet och vibrationerna är uppenbara vid låga hastigheter, och effektiviteten är också låg. Det tillhör det framtida alternativet; induktionsmotorrotorn har kopparförbrukning på sekundärsidan, allvarlig värmeutveckling, låg verkningsgrad och stor volym, och är ofta lämplig för användning i personbilar som inte kräver strikta volymkrav; det synkrona motorsystemet för elektrisk excitation är stort i storlek, och de elektriska borstade släpringarna kräver underhåll och har problem med tillförlitligheten och är för närvarande sällsynta annat än som generatorer.
Bilden ovan är en jämförelse av strukturen och prestanda för flera motorer gjorda av US Department of Energy och Oak Ridge National Laboratory som referens. För mindre personbilar är permanentmagnetsynkronmotorer fortfarande de viktigaste, och i mitt land har reserverna av sällsynta jordartsmetaller permanentmagnetmaterial unika resursfördelar. Men med den explosiva tillväxten av nya energifordon växer också forskningsentusiasmen för nya högeffektiva, billiga, säkra och pålitliga motorer.
