Reynsluakstur samstilltur mótor: hvað þýðir það?

Rafbílar falla enn í skuggann af þróun rafhlöðunnar

Hröð þróun tvinnbílaafls og áður óþekktar framfarir undanfarin ár á sviði rafknúinna ökutækja eru megináherslan í þróun rafhlöðutækni. Þeir þurfa hámarks fjármagn frá forriturum og eru stærsta áskorun hönnuða. Hins vegar má ekki vanmeta þá staðreynd að framförum í þróun háþróaðrar litíumjóntækni fylgja verulegar framfarir á sviði rafstýringar rafstrauma og rafmótora. Það kom í ljós að þrátt fyrir að rafmótorar hafi mikla afköst hafa þeir alvarlegt svið fyrir þróun.

Hönnuðir búast við að þessi iðnaður vaxi á mjög miklum hraða, ekki aðeins vegna þess að rafknúin ökutæki verða algengari, heldur einnig vegna þess að rafvæðing brenndra bíla er mikilvægur þáttur í losunarstiginu sem sett er í Evrópusambandinu.

Þótt rafmótorinn eigi sér forna sögu standa hönnuðir í dag frammi fyrir nýjum áskorunum. Rafmótorar, allt eftir tilgangi, geta haft þröngan hönnun og stórt þvermál eða lítið þvermál og langan líkama. Hegðun þeirra í hreinum rafknúnum ökutækjum er frábrugðin því sem er í blendingum þar sem taka verður tillit til hitans sem myndast við brunahreyfilinn. Fyrir rafknúin ökutæki er hraðasviðið breiðara og það sem sett er upp í samhliða tvinnkerfi í skiptingunni verður að vera fínstillt til að starfa innan hraðasviðs brunavélarinnar. Flestar vélar ganga fyrir háspennu en 48 volta rafvélar verða sífellt vinsælli.

Hvers vegna AC mótorar

Þrátt fyrir þá staðreynd að rafmagnsgjafinn í persónu rafhlöðunnar er jafnstraumur, hugsa rafkerfishönnuðir nú um stundir ekki um notkun DC rafmótora. Jafnvel með viðskiptatapi, fara AC einingar, sérstaklega samstilltar, fram úr DC einingum. En hvað þýðir samstilltur eða ósamstilltur mótor eiginlega? Við munum kynna þér þennan hluta bílaheimsins, því þó að rafbílar hafi lengi verið til í bílum í formi ræsir og alternatorar, þá hefur ný tækni nýlega verið kynnt á þessu sviði.

Toyota, GM og BMW eru nú nokkrir af fáum framleiðendum sem hafa sjálfir tekið að sér þróun og framleiðslu rafmótora. Jafnvel dótturfyrirtæki Toyota, Lexus, veitir þessum fyrirtækjum, Aisin í Japan, þessi tæki. Flest fyrirtæki treysta á birgja eins og ZF Sachs, Siemens, Bosch, Zytec eða kínversk fyrirtæki. Augljóslega gerir hröð þróun þessa fyrirtækis slíkum fyrirtækjum kleift að njóta góðs af samstarfi við bílaframleiðendur. Hvað varðar tæknilega hlið hlutanna, nú á dögum, fyrir þarfir rafknúinna ökutækja og blendinga, eru AC samstilltur mótorar með ytri eða innri snúningi aðallega notaðir.

Hæfileikinn til að breyta DC rafhlöðum á skilvirkan hátt í þriggja fasa AC og öfugt er að miklu leyti vegna framfara í stjórnartækni. Núverandi stig rafmagns rafeindatækni ná stigum margfalt hærra en þau sem finnast í rafmagnsneti heimilanna og fara oft yfir 150 amper. Þetta býr til mikinn hita sem rafrafmagn þarf að takast á við. Sem stendur er magn rafrænna stjórnbúnaðar ennþá mikið vegna þess að ekki er hægt að draga úr rafrænum hálfleiðarastjórnunarbúnaði með töfrasprota.

Bæði samstilltir og ósamstilltir mótorar eru tegund snúnings segulsviðs rafvéla sem hafa meiri aflþéttleika. Almennt séð samanstendur snúningur örvunarmótors af einföldum pakka af solidum blöðum með skammhlaupsvindum. Straumur flæðir í gagnstæðum pörum í statorvindunum, með straum frá einum af þremur fasum í hverju pari. Þar sem í hverju þeirra er það fært í fasa um 120 gráður miðað við hitt, fæst svokallað snúningssegulsvið. Þetta aftur á móti framkallar segulsvið í snúningnum og samspil tveggja segulsviða - snúningur í statornum og segulsviði snúningsins, leiðir til þess að sá síðarnefndi hleyptist inn og snúist í kjölfarið. Hins vegar, í þessari tegund rafmótora, er snúningurinn alltaf á eftir sviðinu vegna þess að ef það er engin hlutfallsleg hreyfing milli sviðsins og snúningsins mun það ekki framkalla segulsvið í snúningnum. Þannig er hámarkshraðinn ákvarðaður af tíðni framboðsstraumsins og álagsins. Hins vegar, vegna meiri skilvirkni samstilltra mótora, halda flestir framleiðendur við þá.

Samstilltur mótorar

Þessar einingar hafa verulega meiri skilvirkni og aflþéttleika. Verulegur munur frá örvunarhreyfli er að segulsviðið í númerinu er ekki búið til með víxlverkun við statorinn heldur er það afleiðing af því að straumurinn rennur í gegnum viðbótarvafningana sem settir eru í hann, eða varanlega segla. Þannig er reiturinn í númerinu og reiturinn í stator samstilltur og hámarkshraði hreyfilsins veltur einnig á snúningi vallarins, hver um sig, á tíðni straumsins og álagsins. Til þess að koma í veg fyrir þörf fyrir viðbótar aflgjafa til vafninganna, sem eykur orkunotkun og flækir núverandi reglugerð í nútíma rafknúnum ökutækjum og tvinnlíkönum, eru notaðir rafmótorar með svokallaðri stöðugri örvun, þ.e. með varanlegum seglum. Eins og áður hefur komið fram nota næstum allir framleiðendur slíkra bíla einingar af þessari gerð, því að mati margra sérfræðinga mun enn vera vandamál með skort á dýrum frumefnum af sjaldgæfum jörðum neodymium og dysprosium. Samstilltur mótorar er í mismunandi afbrigðum og blandaðar tæknilausnir eins og BMW eða GM en við munum segja þér meira um þær.

Framkvæmdir

Hreinar rafknúnar ökutækjahreyflar eru venjulega tengdir beint við mismunadrif á drifásnum og afl er flutt til hjólanna í gegnum ásskaft, sem dregur úr vélrænni gírskiptingu. Með þessu skipulagi undir gólfinu minnkar þyngdarpunkturinn og heildarhönnun blokkarinnar verður fyrirferðarmeiri. Aðstæður eru allt aðrar með uppsetningu tvinnbíla. Fyrir fulla blendinga eins og einn ham (Toyota og Lexus) og tvöfalda stillingu (Chevrolet Tahoe) eru rafmótorarnir á einhvern hátt tengdir plánetugírunum í hybrid drifrásinni, en þá krefst þéttleiki þess að hönnun þeirra sé lengri og minni í þvermál. Í klassískum samhliða tvinnbílum þýða samningar kröfur að samsetningin sem passar á milli svifhjóls og gírkassa hefur stærra þvermál og er nokkuð flatt, þar sem framleiðendur eins og Bosch og ZF Sachs treysta jafnvel á disklaga snúðhönnun. Það eru líka afbrigði af snúningnum - á meðan í Lexus LS 600h er snúningshlutinn staðsettur inni, í sumum Mercedes gerðum er snúningshlutinn utan. Síðarnefnda hönnunin er líka einstaklega þægileg í þeim tilfellum þar sem rafmótorar eru settir í hjólnafana.

Texti: Georgy Kolev