Для большинства экологичных машин, таких как серийные электромобили, гибриды и автомобили на топливных элементах, главная движущая сила — это электрический двигатель. В основу работы современного электродвигателя положен принцип электромагнитной индукции — явления, связанного с возникновением электродвижущей силы в замкнутом контуре при изменении магнитного потока.
Тесная взаимосвязь между магнитными и электрическими явлениями открыла перед учеными новые возможности. История электрического транспорта и всего электромашиностроения в целом начинается с закона электромагнитной индукции, открытого М. Фарадеем в 1831 году, и правила Э. Ленца, согласно которому индукционный ток всегда направлен таким образом, чтобы противодействовать причине, его вызывающей. Труды Фарадея и Ленца легли в основу создания первого электродвигателя Бориса Якоби.
Современные электродвигатели, хоть и основаны на одном и том же законе, что и электромеханический преобразователь Якоби, но существенно от него отличаются. Со временем электрические моторы стали мощнее, компактнее, кроме того, их КПД значительно вырос. Коэффициент полезного действия современного тягового электродвигателя может составлять 85-95 %. Для сравнения, максимальный КПД двигателя внутреннего сгорания без вспомогательных систем едва ли дотягивает до 45 %.
Виды современных электродвигателей
Электрические двигатели различаются по роду питающего напряжения:
- Двигатель переменного тока
- Двигатель постоянного тока
по числу фаз питающей сети:
- Однофазный электродвигатель. С одной рабочей обмоткой, подключается к однофазной сети переменного тока;
- Двухфазный электродвигатель. Имеет две обмотки, сдвинутые в пространстве на 90 градусов;
- Трехфазный электродвигатель. Подключается к трехфазной сети переменного тока, имеет 3 обмотки, магнитные поля которых расположены через 120 градусов.
по конструктивному исполнению:
- Коллекторный. Переключателем тока в обмотках и датчиком положения ротора является тоже самое устройство — щёточноколлекторный узел. Работает преимущественно на постоянном токе, однако современные электродвигатели, так называемые универсальные коллекторные двигатели, могут одновременно работать на постоянном и переменном токе;
- Бесколлекторный. Вентильные двигатели постоянного тока выполнены в виде замкнутой системы с датчиком положения ротора, инвертором и преобразователем координат.
по принципу работы:
- Синхронный электродвигатель. Электромеханическая машина, в которой ротор вращается синхронно с магнитным полем переменного тока;
- Асинхронный электродвигатель. Частота вращения ротора асинхронного двигателя переменного тока не совпадает с частотой вращения магнитного поля, которое создается током обмотки статора.
и по способу возбуждения:
- с возбуждением от постоянных магнитов;
- с параллельным возбуждением;
- с последовательным возбуждением;
- с последовательно-параллельным.
Тяговый электродвигатель для электромобиля
Электрический двигатель для современного электромобиля может быть как постоянного, так и переменного тока. Его основная задача — передача крутящего момента на движитель электромобиля. Основные отличия современного тягового электродвигателя от традиционной электромеханической машины являются большая мощность и компактные размеры, вызванные ограниченностью используемого пространства. В качестве характеристик тягового электромотора, кроме мощности и максимального крутящего момента, учитываются напряжение, ток, а также частота вращения.
Мотор-колесо
В последнее время в качестве двигателя для электромобиля инженеры используют систему мотор-колесо, правда, все чаще на концепт-карах. Исключением стал Volage – спортивный электромобиль, построенный силами Venturi и Michelin, который скоро поступит в продажу. Технология Active Wheel имеет ряд преимуществ. Все активные системы безопасности, такие как ABS, ESP, Brake Assist и Traction Control можно прошить в управляющий софт, после чего они смогут воздействовать на каждое колесо в отдельности. Добавим к этому мобильность системы и способность регенерировать энергию торможения.
Конечно, есть и недостатки. Попробуйте впихнуть кучу механизмов внутрь маленького обода. Если это и получится, то вес колеса увеличится, а это плохо скажется на управляемости, повысится износ подвески, увеличится передача вибрации на кузов. Идеальный вес автомобильного колеса должен составлять 10-30 кг. Инженерам Michelin удалось вписаться в эти рамки – тяговый электродвигатель Active Wheel весит всего 7 кг, а остальная механика системы укладывается в 11 кг.
Преимущества и недостатки электродвигателя
Преимуществ перед ДВС у электродвигателя много:
- Малый вес и достаточно компактные размеры. К примеру инженеры Yasa Motors разработали мотор весом 25 кг, который может выдавать до 650 Нм.
- Долговечность, простая эксплуатация.
- Экологичность.
- Максимальный крутящий момент доступен уже с 0 об/мин.
- Высокий КПД.
- Нет необходимости в коробки передач. Хотя, по мнению специалистов, электромобилю она не помешает.
- Возможность рекуперации.
Существенных недостатков у самого электродвигателя нет. Но есть большие сложности в его питании. Несовершенство источников тока не дают пока что массово использовать электродвигатели в автомобилестроении.
Видео : (Процесс сборки электромобиля Nissan Leaf):
Tweet
Новости по теме
Гибридная система Honda IMA
Раз уж в одной из наших статей мы упомянули о гибридной системе Hybrid Synergy Drive, стоит рассказывать и об ее главном конкуренте -…
подробнее
Protean Electric и FAW-Volkswagen совместно работают над новым электромобилем
Производитель электрических мотор-колес компания Protean Electric объявила о своем партнерстве с китайско-немецким предприятием…
подробнее
История создания первого электродвигателя
Из истории электромобиля мы знаем, что первый электродвигатель появился раньше двигателя внутреннего сгорания. Как это было… Работы…
подробнее
Современный гибридный двигатель
Что представляет собой автомобильная гибридная система сегодня? Современный гибридный двигатель существенно отличается от силовых систем,…
подробнее
Opel представит в Москве новый бензиновый двигатель
Возможно, в конце сентября большая часть внимания автолюбителей со всего мира и достанется Парижскому автосалону, но давайте не будем…
подробнее
Новый двигатель Audi 1.8 TFSI сокращает вредные выбросы
Концерн Volkswagen продолжает работу над двигателем внутреннего сгорания. И это не смотря на то, что уже в 2013 году компания собирается…
подробнее
Источник: //ecoconceptcars.ru/2011/01/blog-post_11.html