An elektrický motorje zariadenie, ktoré premieňa elektrickú energiu na mechanickú energiu a od Faradayovho vynálezu prvého elektromotora sa všade môžeme zaobísť bez tohto zariadenia.
V dnešnej dobe sa autá rýchlo menia z prevažne mechanických na elektricky poháňané zariadenia a používanie motorov v autách sa stáva čoraz rozšírenejším. Mnoho ľudí si možno nevie predstaviť, koľko motorov je v ich aute namontovaných, a nasledujúci úvod vám pomôže objaviť motory vo vašom aute.
Aplikácie motorov v automobiloch
Ak chcete zistiť, kde sa vo vašom aute nachádza motor, ideálnym miestom na jeho nájdenie je elektricky ovládané sedadlo. V ekonomických autách motory zvyčajne umožňujú nastavenie dopredu a dozadu a sklon operadla. V prémiových autách...elektrické motorydokáže ovládať nastavenie výšky, napríklad sklon spodnej časti sedadla, bedrovú opierku, nastavenie opierky hlavy a tvrdosti sedadla, okrem iných funkcií, ktoré je možné používať bez elektromotorov. Medzi ďalšie funkcie sedadiel, ktoré využívajú elektromotory, patrí elektrické sklápanie sedadiel a elektrické ovládanie zadných sedadiel.
Stierače čelného skla sú najbežnejším príkladomelektrický motoraplikácie v moderných autách. Zvyčajne má každé auto aspoň jeden motor stieračov pre predné stierače. Zadné stierače sú čoraz obľúbenejšie u SUV a áut s výklopnými zadnými dverami, čo znamená, že zadné stierače a zodpovedajúce motory sú prítomné vo väčšine áut. Ďalší motor pumpuje kvapalinu do ostrekovačov na čelné sklo a v niektorých autách aj do svetlometov, ktoré môžu mať vlastný malý stierač.
Takmer každé auto má ventilátor, ktorý cirkuluje vzduch cez systém vykurovania a chladenia; mnohé vozidlá majú v kabíne dva alebo viac ventilátorov. Vozidlá vyššej triedy majú ventilátory aj v sedadlách na vetranie vankúšov a rozloženie tepla.
V minulosti sa okná často otvárali a zatvárali manuálne, ale teraz sú bežné elektrické okná. V každom okne sú umiestnené skryté motory, vrátane strešných okien a zadných okien. Pohony používané pre tieto okná môžu byť také jednoduché ako relé, ale bezpečnostné požiadavky (ako je detekcia prekážok alebo upnutia predmetov) vedú k použitiu inteligentnejších pohonov s monitorovaním pohybu a obmedzením hnacej sily.
Prechod z manuálneho na elektrické zamykanie áut je čoraz pohodlnejší. Medzi výhody motorizovaného ovládania patria praktické funkcie, ako je diaľkové ovládanie, a zvýšená bezpečnosť a inteligencia, napríklad automatické odomykanie po kolízii. Na rozdiel od elektricky ovládaných okien si elektrické zámky dverí musia zachovať možnosť manuálneho ovládania, čo ovplyvňuje konštrukciu motora a štruktúru elektrického zámku dverí.
Indikátory na prístrojových doskách alebo združených prístrojoch sa síce mohli vyvinúť na svetelné diódy (LED) alebo iné typy displejov, ale teraz každý ciferník a ukazovateľ používa malé elektromotory. Medzi ďalšie motory v kategórii zabezpečujúcich pohodlie patria bežné funkcie, ako je sklápanie a nastavenie bočných zrkadiel, ale aj netradičnejšie aplikácie, ako sú sklápacie strechy, zasúvateľné pedále a sklenené priečky medzi vodičom a spolujazdcom.
Pod kapotou sa elektromotory stávajú bežnejšími na mnohých ďalších miestach. V mnohých prípadoch elektromotory nahrádzajú mechanické komponenty poháňané remeňmi. Medzi príklady patria ventilátory chladiča, palivové čerpadlá, vodné čerpadlá a kompresory. Zmena týchto funkcií z remeňového pohonu na elektrický pohon má niekoľko výhod. Jednou z nich je, že použitie hnacích motorov v moderných elektronických zariadeniach je energeticky účinnejšie ako použitie remeňov a kladiek, čo vedie k výhodám, ako je zlepšená palivová účinnosť, znížená hmotnosť a nižšie emisie. Ďalšou výhodou je, že použitie elektromotorov namiesto remeňov umožňuje väčšiu slobodu v mechanickom dizajne, pretože montážne miesta čerpadiel a ventilátorov nemusia byť obmedzené serpentínovým remeňom, ktorý musí byť pripevnený ku každej kladke.
Trendy v technológii motorov vo vozidlách
Elektromotory sú nevyhnutné na miestach vyznačených na diagrame vyššie a následne s tým, ako sa auto stáva elektronickejším a ako sa dosahuje pokrok v autonómnom riadení a inteligencii, elektromotory sa budú v aute používať čoraz viac a mení sa aj typ motorov pre pohon.
Zatiaľ čo predtým väčšina motorov v automobiloch používala štandardné 12V automobilové systémy, systémy s dvojitým napätím 12V a 48V sa teraz stávajú bežnými. Systém s dvojitým napätím umožňuje odstrániť niektoré z vyšších prúdových zaťažení z 12V batérie. Výhodou použitia 48V napájania je štvornásobné zníženie prúdu pri rovnakom výkone a s tým spojené zníženie hmotnosti káblov a vinutí motora. Medzi aplikácie s vysokým prúdovým zaťažením, ktoré je možné prepnúť na 48V napájanie, patria štartéry, turbodúchadlá, palivové čerpadlá, vodné čerpadlá a chladiace ventilátory. Umiestnenie 48V elektrického systému pre tieto komponenty môže ušetriť približne 10 percent spotreby paliva.
Pochopenie typov motorov
Rôzne aplikácie vyžadujú rôzne motory a motory možno kategorizovať rôznymi spôsobmi.
1. Klasifikácia podľa zdroja napájania - V závislosti od zdroja napájania motora sa motory delia na jednosmerné motory a striedavé motory. Striedavé motory sa tiež delia na jednofázové motory a trojfázové motory.
2. Podľa princípu činnosti - podľa odlišnej štruktúry a princípu činnosti možno motory rozdeliť na jednosmerné motory, asynchrónne motory a synchrónne motory. Synchrónne motory možno tiež rozdeliť na synchrónne motory s permanentnými magnetmi, reluktančné synchrónne motory a hysterézne motory. Asynchrónne motory možno rozdeliť na asynchrónne motory a striedavé komutátorové motory.
3. Klasifikácia podľa režimu štartu a chodu - motory podľa režimu štartu a chodu možno rozdeliť na jednofázový asynchrónny motor so štartom z kondenzátora, jednofázový asynchrónny motor poháňaný kondenzátorom, jednofázový asynchrónny motor s chodom z kondenzátora a jednofázový asynchrónny motor s delenou fázou.
4. Klasifikácia podľa použitia - elektromotory možno podľa použitia rozdeliť na hnacie motory a riadiace motory. Hnacie motory sa delia na elektrické náradie (vrátane vŕtacích, leštiacich, brúsnych, drážkovacích, rezacích, vystružovacích a iných nástrojov) s elektromotormi, domáce spotrebiče (vrátane práčok, elektrických ventilátorov, chladničiek, klimatizácií, magnetofónov, videorekordérov, DVD prehrávačov, vysávačov, fotoaparátov, sušičov vlasov, elektrických holiacich strojčekov atď.) s elektromotormi a iné všeobecné malé stroje a zariadenia (vrátane rôznych malých obrábacích strojov, malých strojov, zdravotníckych zariadení, elektronických prístrojov atď.). Riadiace motory sa delia na krokové motory a servomotory.
5. Klasifikácia podľa štruktúry rotora - motory podľa štruktúry rotora možno rozdeliť na asynchrónny motor s klietkou (starý štandard sa nazýva asynchrónny motor s klietkou nakrátko) a asynchrónny motor s rotorom s drôtovým vinutím (starý štandard sa nazýva asynchrónny motor s drôtovým vinutím).
6. Klasifikácia podľa prevádzkovej rýchlosti - motory podľa prevádzkovej rýchlosti možno rozdeliť na vysokorýchlostné motory, nízkorýchlostné motory, motory s konštantnou rýchlosťou a rýchlostné motory.
V súčasnosti väčšina motorov v automobilových karosériách používa kefkové jednosmerné motory, čo je tradičné riešenie. Tieto motory sa jednoducho ovládajú a sú relatívne lacné vďaka komutačnej funkcii, ktorú zabezpečujú kefky. V niektorých aplikáciách ponúkajú bezkefkové jednosmerné motory (BLDC) významné výhody z hľadiska hustoty výkonu, čo znižuje hmotnosť a poskytuje lepšiu spotrebu paliva a nižšie emisie, a výrobcovia sa preto rozhodujú používať BLDC motory v stieračoch čelného skla, dúchadlách a čerpadlách kúrenia, vetrania a klimatizácie (HVAC). V týchto aplikáciách majú motory tendenciu bežať dlhší čas, a nie v prechodnej prevádzke, ako sú elektrické okná alebo elektricky ovládané sedadlá, kde jednoduchosť a nákladová efektívnosť kefkových motorov zostáva výhodou.
Elektromotory vhodné pre elektrické vozidlá
Prechod od vozidiel s nízkou spotrebou paliva k čisto elektrickým vozidlám bude znamenať posun k motorom poháňaným spaľovacím motorom ako srdcom automobilu.
Systém pohonu motora je srdcom elektrického vozidla a pozostáva z motora, meniča výkonu, rôznych detekčných senzorov a zdroja napájania. Medzi vhodné motory pre elektrické vozidlá patria: jednosmerné motory, bezkefkové jednosmerné motory, asynchrónne motory, synchrónne motory s permanentnými magnetmi a reluktančné motory so spínaným prúdom.
Jednosmerný motor je motor, ktorý premieňa jednosmernú elektrickú energiu na mechanickú energiu a vďaka svojej dobrej regulácii otáčok sa široko používa v elektrických zariadeniach. Má tiež vlastnosti veľkého rozbehového krútiaceho momentu a relatívne jednoduchého ovládania, preto je na použitie jednosmerných motorov vhodný akýkoľvek stroj, ktorý sa rozbieha pri veľkom zaťažení alebo vyžaduje rovnomernú reguláciu otáčok, ako sú veľké reverzibilné valcovne, navijaky, elektrické lokomotívy, električky atď.
Bezkartáčový jednosmerný motor je veľmi dobre prispôsobený charakteristikám záťaže elektrických vozidiel. Vďaka nízkym otáčkam a veľkému krútiacemu momentu dokáže poskytnúť veľký rozbehový krútiaci moment na splnenie požiadaviek na zrýchlenie elektrických vozidiel. Zároveň môže bežať v širokom rozsahu nízkych, stredných a vysokých otáčok. Má tiež vysokú účinnosť a pri nízkom zaťažení má vysokú účinnosť. Nevýhodou je, že samotný motor je zložitejší ako striedavý motor a regulátor je zložitejší ako kefkový jednosmerný motor.
Asynchrónny motor, t. j. indukčný motor, je zariadenie, v ktorom je rotor umiestnený v rotujúcom magnetickom poli a pôsobením rotujúceho magnetického poľa sa dosahuje rotačný krútiaci moment, a tým sa rotor otáča. Konštrukcia asynchrónneho motora je jednoduchá, ľahko sa vyrába a udržiava, má charakteristiky zaťaženia blízke konštantnej rýchlosti a dokáže splniť požiadavky väčšiny priemyselných a poľnohospodárskych výrobných strojov. Avšak rýchlosť asynchrónneho motora a synchrónna rýchlosť jeho rotujúceho magnetického poľa majú pevnú rýchlosť otáčania, a preto je regulácia rýchlosti slabá, nie je taká ekonomická a flexibilná ako pri jednosmernom motore. Okrem toho, pri aplikáciách s vysokým výkonom a nízkou rýchlosťou nie sú asynchrónne motory také rozumné ako synchrónne motory.
Synchrónny motor s permanentnými magnetmi je synchrónny motor, ktorý generuje synchrónne rotujúce magnetické pole budením permanentných magnetov. Tie pôsobia ako rotor na generovanie rotujúceho magnetického poľa. Trojfázové vinutia statora reagujú cez kotvu pôsobením rotujúceho magnetického poľa a indukujú trojfázové symetrické prúdy. Motor s permanentnými magnetmi má malé rozmery, nízku hmotnosť, malú rotačnú zotrvačnosť a vysokú hustotu výkonu, čo je vhodné pre elektrické vozidlá s obmedzeným priestorom. Okrem toho má veľký pomer krútiaceho momentu k zotrvačnosti, vysokú preťažiteľnosť a veľký výstupný krútiaci moment, najmä pri nízkych otáčkach, čo je vhodné na rozbehové zrýchlenie počítačom riadeného vozidla. Preto sú motory s permanentnými magnetmi všeobecne uznávané na domácich aj zahraničných výstavách elektrických vozidiel a používajú sa v mnohých elektrických vozidlách. Napríklad väčšina elektrických vozidiel v Japonsku je poháňaná motormi s permanentnými magnetmi, ktoré sa používajú v hybridnom vozidle Toyota Prius.
Čas uverejnenia: 31. januára 2024