Ένας κινητήρας, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι μια συσκευή που μετατρέπει την ηλεκτρική και μηχανική ενέργεια. Οποιοσδήποτε κινητήρας μπορεί να λειτουργήσει ως κινητήρας ή ως γεννήτρια. Δεν παράγει ενέργεια από μόνη της, αλλά πραγματοποιεί μόνο τη μετατροπή της ηλεκτρομηχανικής ενέργειας, αλλά η απώλεια στη διαδικασία μετατροπής θα μετατραπεί σε θερμότητα, επομένως κάθε Σχέδιο κινητήρα περιλαμβάνει ηλεκτρομαγνητικό σχεδιασμό, μηχανικό σχεδιασμό και θερμικό σχεδιασμό. Δίνουμε μεγαλύτερη προσοχή στην ηλεκτρική ισχύ, τη μηχανική ισχύ, την απώλεια και απόδοση, τη θερμοκρασία και άλλες παραμέτρους απόδοσης.
Ανάλογα με τη δομή και την εφαρμογή, υπάρχουν πολλοί τύποι κινητήρων. Ωστόσο, οι κυριότεροι που χρησιμοποιούνται στην τρέχουσα κίνηση του αυτοκινήτου είναι οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη, οι ασύγχρονοι κινητήρες (κινητήρες επαγωγής), οι κινητήρες μεταγωγής απροθυμίας, οι ηλεκτροκινητήρες διέγερσης και οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος. Σε αυτό το σημείο, όλοι δεν μπορούν παρά να προσέξουν ποιες είναι οι διαφορές μεταξύ αυτών των κινητήρων και ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα του καθενός; Ας κάνουμε μια απλή λαϊκή επιστήμη εδώ.
DC
Ο κινητήρας συνεχούς ρεύματος είναι η παλαιότερη εφεύρεση στην οικογένεια κινητήρων. Εφευρέτης του είναι ο γνωστός Faraday. Ο παραδοσιακός κινητήρας συνεχούς ρεύματος αποτελείται κυρίως από την περιέλιξη οπλισμού στον ρότορα, την περιέλιξη διέγερσης στον στάτορα, τους πυρήνες του στάτορα και του ρότορα, το πλαίσιο και τη βούρτσα- Ο μεταγωγέας σχηματίζεται, η περιέλιξη διέγερσης παρέχει το μαγνητικό πεδίο διέγερσης και ο οπλισμός Η περιέλιξη παρέχει το ρεύμα που παράγει τη ροπή.
Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, ένας κινητήρας συνεχούς ρεύματος έχει μια περιέλιξη διέγερσης και μια περιέλιξη οπλισμού. Το μέγεθος του μαγνητικού πεδίου μπορεί να ελεγχθεί ελέγχοντας το ρεύμα της περιέλιξης διέγερσης και η ροπή μπορεί να ρυθμιστεί ελέγχοντας το ρεύμα της περιέλιξης του οπλισμού. Επομένως, το μεγαλύτερο πλεονέκτημα ενός κινητήρα συνεχούς ρεύματος είναι ότι έχει καλή απόδοση ελέγχου. Η ταχύτητα εξόδου και η ροπή του κινητήρα μπορούν να ρυθμιστούν σχεδόν γραμμικά μόνο μέσω μιας εξωτερικής μεταβλητής αντίστασης.
Ωστόσο, λόγω της ύπαρξης της βούρτσας, η αξιοπιστία είναι χαμηλή, το κόστος συντήρησης είναι υψηλό και η πρόσθετη απώλεια που προκαλείται από την αντίσταση επαφής της βούρτσας και την εξωτερική αντίσταση είναι μεγάλη και η απόδοση του κινητήρα είναι σχετικά χαμηλή. Προς το παρόν, τα ηλεκτρικά οχήματα που αναπτύχθηκαν πρόσφατα βασικά δεν χρησιμοποιούν πλέον βουρτσισμένους κινητήρες συνεχούς ρεύματος, οι οποίοι γενικά χρησιμοποιούνται μόνο σε χώρους όπως ανυψωτήρες παραθύρων, υαλοκαθαριστήρες κ.λπ.
επαγωγικός κινητήρας
Ο εφευρέτης του επαγωγικού κινητήρα είναι ένας άλλος τεχνολογικός γίγαντας Tesla. Γενικά, ο πυρήνας του στάτορα είναι ενσωματωμένος με τριφασικές περιελίξεις εναλλασσόμενου ρεύματος και ο ρότορας αποτελείται από τον πυρήνα του σιδήρου και τις περιελίξεις του κλωβού βραχυκυκλώματος. Όταν το τριφασικό AC συνδέεται με τις περιελίξεις του στάτορα, θα δημιουργήσει ένα συνθετικό χώρο σύγχρονο περιστρεφόμενο μαγνητικό πεδίο, θα κόψει την περιέλιξη του ρότορα, θα δημιουργήσει έτσι ένα ρεύμα στην περιέλιξη του κλωβού του ρότορα και το ρεύμα θα υποβληθεί στη δράση του μαγνητικού πεδίο για να δημιουργήσει μια ηλεκτρομαγνητική δύναμη για να οδηγήσει τον ρότορα να περιστραφεί.
Επειδή δεν υπάρχει ανάγκη για βούρτσες στον ρότορα, η δομή είναι απλή, η αξιοπιστία είναι καλή και η τεχνολογία παραγωγής είναι σχετικά ώριμη, επομένως χρησιμοποιείται ευρέως στη βιομηχανική παραγωγή. Τώρα χρησιμοποιείται σε ορισμένα επιβατικά αυτοκίνητα, αλλά λόγω της χαμηλής πυκνότητας ισχύος και του περίπλοκου ελέγχου του, χρησιμοποιείται σπάνια σε επιβατικά αυτοκίνητα. Για να τιμήσει αυτή τη σπουδαία φιγούρα, η Tesla Motor χρησιμοποίησε την επαγωγή του κλουβιού σκίουρου από χαλκό στα πρώτα προϊόντα της. Ωστόσο, λόγω της συνολικής του απόδοσης, της πυκνότητας ισχύος και άλλων επιδόσεων, εξακολουθεί να μην μπορεί να συγκριθεί με κινητήρες μόνιμου μαγνήτη σπανίων γαιών. Το πιο πρόσφατο μοντέλο 3 έχει αλλάξει σε σύγχρονους κινητήρες μόνιμου μαγνήτη ως κινητήρες μετάδοσης κίνησης.
Συμβατικοί Σύγχρονοι Κινητήρες και Σύγχρονοι Κινητήρες Μόνιμου Μαγνήτη
Η δομή του στάτορα του σύγχρονου κινητήρα είναι η ίδια με αυτή του προηγούμενου κινητήρα επαγωγής. Ανήκει στον κινητήρα AC. Μόνο η περιέλιξη του στάτορα διέρχεται από το συμμετρικό ρεύμα εναλλασσόμενου ρεύματος, το οποίο θα δημιουργήσει μια ορισμένη περιστρεφόμενη μαγνητοκινητική δύναμη στο διάκενο αέρα. Η διαφορά από τον ασύγχρονο κινητήρα είναι ότι η ταχύτητα του ρότορα είναι συνεπής με την ταχύτητα του περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.
Είναι ένας παραδοσιακός σύγχρονος κινητήρας ηλεκτρικής διέγερσης και οι προεξέχοντες πόλοι του ρότορα τυλίγονται με μια περιέλιξη διέγερσης τραύματος και τραβηγμένοι έξω μέσω δακτυλίων ολίσθησης και βουρτσών στον άξονα. Δηλαδή, η μαγνητοκινητική δύναμη διέγερσής του παρέχεται από ένα εξωτερικό συνεχές ρεύμα. Επομένως, η απόδοση ελέγχου του είναι σχετικά καλή και ο συντελεστής ισχύος και η απόδοση μπορεί να είναι σχετικά υψηλοί. Ωστόσο, επειδή απαιτείται εξωτερικός διεγέρτης, το μέγεθος είναι μεγάλο και ο δακτύλιος ολίσθησης της βούρτσας χρειάζεται τακτική συντήρηση, επομένως αυτός ο τύπος κινητήρα χρησιμοποιείται κυρίως σε γεννήτριες σταθμών παραγωγής ενέργειας και είναι σχετικά σπάνιος στα αυτοκίνητα.
Το πιο χρησιμοποιούμενο σε οχήματα νέας ενέργειας είναι ο σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη. Η διαφορά από την προηγούμενη είναι ότι ο πυρήνας του ρότορα δεν έχει περιελίξεις, μόνο επιφανειακούς ή ενσωματωμένους μόνιμους μαγνήτες. Η ηλεκτρομηχανική μετατροπή ενέργειας συμβαίνει λόγω της δράσης ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου.
Επειδή η ταχύτητα του αυτοκινήτου πρέπει να ρυθμίζεται συχνά, η ταχύτητα του κινητήρα είναι σχεδιασμένη να είναι σχετικά υψηλή, επομένως ο σύγχρονος κινητήρας μόνιμου μαγνήτη με ενσωματωμένο μαγνητικό χάλυβα στα δεξιά είναι πιο πλεονεκτικός λόγω της καλής μηχανικής του αντοχής και έχει σχετικά υψηλή μαγνητική δύναμη για αυτό το είδος κινητήρα με ενσωματωμένο μαγνητικό χάλυβα. Η ροπή αντίστασης είναι πιο ευνοϊκή για την εξοικονόμηση της ποσότητας του μαγνητικού χάλυβα και τη βελτίωση της απόδοσης εξασθένησης του πεδίου.
Κινητήρας απροθυμίας μεταγωγής
Ο κινητήρας απροθυμίας είναι ένας κινητήρας με νέα δομή. Δεν υπάρχει ούτε υλικό περιέλιξης ούτε μόνιμου μαγνήτη στον ρότορα, αλλά μια συμπαγής δομή από εξέχοντες πόλους στοιβαγμένους από φύλλα πυριτίου χάλυβα. Βασίζεται στην αρχή της ελάχιστης απροθυμίας (η μαγνητική ροή πρέπει πάντα να είναι κλειστή κατά μήκος της διαδρομής με τη μικρότερη απροθυμία). Με την εναλλαγή της σειράς ενεργοποίησης των περιελίξεων στους εμφανείς πόλους του στάτορα, ο ρότορας κινείται συνεχώς στη θέση με τη μικρότερη απροθυμία, οδηγώντας έτσι τον ρότορα στην περιστροφή.
Η δομή μαγνητοαντίστασης είναι απλή, σταθερή, αξιόπιστη, χαμηλού κόστους και έχει μεγάλες δυνατότητες ανάπτυξης. Ως εκ τούτου, έχει αναπτυχθεί ραγδαία στον τομέα της ρύθμισης της ταχύτητας πρόσφυσης τα τελευταία χρόνια. Ωστόσο, λόγω της εγγενούς διακύμανσης της ροπής και των εμφανών κραδασμών και θορύβου, χρησιμοποιείται επί του παρόντος Μόνο σε ορισμένα επιβατικά αυτοκίνητα.
Επί του παρόντος, υπάρχουν επίσης μερικοί νέοι κινητήρες απροθυμίας υβριδικού τύπου διέγερσης. Συνήθως, ένα ορισμένο υλικό μόνιμου μαγνήτη φερρίτη εισάγεται στη σχισμή απροθυμίας του δρομέα, έτσι ώστε η απόδοση του κινητήρα να είναι υψηλότερη από αυτή του κινητήρα απροθυμίας λόγω της εισαγωγής ενός μέρους της ροπής μόνιμου μαγνήτη. , και το κόστος δεν είναι τόσο υψηλό όσο οι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη σπάνιων γαιών.
Επίλογος
Αυτό το άρθρο παρουσιάζει αρκετούς κινητήρες που γνωρίζουμε. Συνολικά, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος εξαλείφονται σταδιακά λόγω της χαμηλής αξιοπιστίας και της μέσης απόδοσης τους. η τεχνολογία ελέγχου των κινητήρων μεταγωγής απροθυμίας δεν είναι ακόμη ώριμη και ο θόρυβος και οι κραδασμοί είναι εμφανείς σε χαμηλές ταχύτητες και η απόδοση είναι επίσης χαμηλή. Ανήκει στη μελλοντική εναλλακτική. ο ρότορας του επαγωγικού κινητήρα έχει κατανάλωση χαλκού στη δευτερεύουσα πλευρά, σοβαρή παραγωγή θερμότητας, χαμηλή απόδοση και μεγάλο όγκο και είναι συχνά κατάλληλος για χρήση σε επιβατικά αυτοκίνητα που δεν απαιτούν αυστηρές απαιτήσεις όγκου. το σύστημα σύγχρονου κινητήρα ηλεκτρικής διέγερσης είναι μεγάλου μεγέθους και οι ηλεκτρικοί βουρτσισμένοι δακτύλιοι ολίσθησης απαιτούν συντήρηση και έχουν προβλήματα αξιοπιστίας και επί του παρόντος είναι σπάνιοι εκτός από γεννήτριες.
Η παραπάνω εικόνα είναι μια σύγκριση της δομής και της απόδοσης πολλών κινητήρων που έγιναν από το Υπουργείο Ενέργειας των ΗΠΑ και το Εθνικό Εργαστήριο Oak Ridge για αναφορά. Για τα μικρότερα επιβατικά αυτοκίνητα, οι σύγχρονοι κινητήρες μόνιμου μαγνήτη εξακολουθούν να είναι οι κύριοι και στη χώρα μου, τα αποθέματα υλικών μόνιμου μαγνήτη σπάνιων γαιών έχουν μοναδικά πλεονεκτήματα στους πόρους. Αλλά με την εκρηκτική ανάπτυξη των νέων ενεργειακών οχημάτων, ο ενθουσιασμός της έρευνας για νέους υψηλής απόδοσης, χαμηλού κόστους, ασφαλείς και αξιόπιστους κινητήρες αυξάνεται επίσης.
