An električni motorje naprava, ki pretvarja električno energijo v mehansko energijo, in od Faradayevega izuma prvega elektromotorja lahko živimo brez te naprave povsod.
Dandanes se avtomobili hitro spreminjajo iz pretežno mehanskih v električno gnane naprave, uporaba motorjev v avtomobilih pa postaja vse bolj razširjena. Mnogi ljudje morda ne morejo uganiti, koliko motorjev je vgrajenih v njihov avtomobil, zato vam bo naslednji uvod pomagal odkriti motorje v vašem avtomobilu.
Uporaba motorjev v avtomobilih
Če želite ugotoviti, kje se v vašem avtomobilu nahaja motor, je električno nastavljiv sedež idealno mesto zanj. V ekonomičnih avtomobilih motorji običajno omogočajo nastavitev naprej in nazaj ter nagib naslonjala. V luksuznih avtomobilih paelektromotorjilahko nadzoruje nastavitev višine, na primer naklon spodnje blazine sedeža, ledveno oporo, nastavitev vzglavnika in trdoto blazine, med drugimi funkcijami, ki jih je mogoče uporabljati brez elektromotorjev. Druge funkcije sedežev, ki uporabljajo elektromotorje, vključujejo električno zlaganje sedežev in električno obremenitev zadnjih sedežev.
Brisalci vetrobranskega stekla so najpogostejši primerelektrični motoraplikacije v sodobnih avtomobilih. Običajno ima vsak avtomobil vsaj en motor brisalcev za sprednje brisalce. Brisalci zadnjega stekla postajajo vse bolj priljubljeni pri SUV-jih in avtomobilih z dvižnimi zadnjimi vrati, kar pomeni, da so zadnji brisalci in ustrezni motorji prisotni v večini avtomobilov. Drug motor črpa tekočino za pranje vetrobranskega stekla, v nekaterih avtomobilih pa tudi v žaromete, ki imajo lahko svoj majhen brisalec.
Skoraj vsak avtomobil ima ventilator, ki kroži zrak skozi sistem ogrevanja in hlajenja; mnoga vozila imajo v kabini dva ali več ventilatorjev. Vozila višjega razreda imajo ventilatorje tudi v sedežih za prezračevanje blazin in porazdelitev toplote.
V preteklosti so se okna pogosto odpirala in zapirala ročno, zdaj pa so električni pomik stekel pogost. V vsakem oknu so nameščeni skriti motorji, vključno s strešnimi okni in zadnjimi okni. Pogoni, ki se uporabljajo za ta okna, so lahko preprosti kot releji, vendar varnostne zahteve (kot so zaznavanje ovir ali vpenjanje predmetov) vodijo do uporabe pametnejših pogonov s spremljanjem gibanja in omejevanjem pogonske sile.
S prehodom z ročnega na električno zaklepanje avtomobilov postaja vse bolj priročno. Prednosti motoriziranega upravljanja vključujejo priročne funkcije, kot je daljinsko upravljanje, ter izboljšano varnost in inteligenco, kot je samodejno odklepanje po trčenju. Za razliko od električnih stekel morajo električne ključavnice vrat ohraniti možnost ročnega upravljanja, kar vpliva na zasnovo motorja in strukturo električne ključavnice vrat.
Kazalniki na armaturnih ploščah ali sklopih so se morda razvili v svetleče diode (LED) ali druge vrste zaslonov, zdaj pa vsaka številčnica in merilnik uporablja majhne elektromotorje. Drugi motorji v kategoriji udobja vključujejo običajne funkcije, kot so zlaganje stranskih ogledal in nastavitev položaja, pa tudi bolj prilagodljive aplikacije, kot so zložljive strehe, zložljivi pedali in steklene pregrade med voznikom in sovoznikom.
Pod pokrovom motorja postajajo elektromotorji vse pogostejši na številnih drugih mestih. V mnogih primerih elektromotorji nadomeščajo mehanske komponente, ki jih poganja jermen. Primeri vključujejo ventilatorje hladilnikov, črpalke za gorivo, vodne črpalke in kompresorje. Sprememba teh funkcij iz jermenskega pogona v električni pogon ima več prednosti. Ena je, da je uporaba pogonskih motorjev v sodobni elektronski opremi energetsko učinkovitejša od uporabe jermenov in jermenic, kar ima za posledico prednosti, kot so izboljšana poraba goriva, manjša teža in nižje emisije. Druga prednost je, da uporaba elektromotorjev namesto jermenov omogoča večjo svobodo pri mehanski zasnovi, saj mest namestitve črpalk in ventilatorjev ni treba omejevati z vijugastim jermenom, ki mora biti pritrjen na vsako jermenico.
Trendi v tehnologiji motorjev v vozilih
Elektromotorji so nepogrešljivi na mestih, označenih na zgornjem diagramu, in posledično, ko avtomobil postaja vse bolj elektronen in se napreduje avtonomna vožnja in inteligenca, se bodo elektromotorji v avtomobilu uporabljali vse pogosteje, spreminja pa se tudi vrsta motorjev za pogon.
Medtem ko je prej večina motorjev v avtomobilih uporabljala standardne 12V avtomobilske sisteme, postajajo dvonapetostni 12V in 48V sistemi zdaj vse bolj razširjeni, pri čemer dvojnapetostni sistem omogoča, da se nekatere višje tokovne obremenitve odstranijo iz 12V akumulatorja. Prednost uporabe 48V napajanja je štirikratno zmanjšanje toka pri enaki moči in s tem povezano zmanjšanje teže kablov in navitij motorja. Aplikacije z visokimi tokovnimi obremenitvami, ki jih je mogoče nadgraditi na 48V napajanje, vključujejo zaganjalnike, turbopolnilnike, črpalke za gorivo, vodne črpalke in hladilne ventilatorje. Namestitev 48V električnega sistema za te komponente lahko prihrani približno 10 odstotkov porabe goriva.
Razumevanje tipov motorjev
Različne aplikacije zahtevajo različne motorje, motorje pa je mogoče razvrstiti na različne načine.
1. Razvrstitev glede na vir napajanja - Glede na vir napajanja motorja ga lahko razdelimo na enosmerne motorje in izmenične motorje. Med njimi se izmenični motorji delijo tudi na enofazne motorje in trifazne motorje.
2. Glede na princip delovanja - glede na različno strukturo in princip delovanja lahko motorje razdelimo na enosmerne motorje, asinhrone motorje in sinhrone motorje. Sinhrone motorje lahko razdelimo tudi na sinhrone motorje s trajnimi magneti, reluktančne sinhrone motorje in histerezne motorje. Asinhrone motorje lahko razdelimo na indukcijske motorje in izmenične komutatorske motorje.
3. Razvrstitev glede na način zagona in delovanja - motorje glede na način zagona in delovanja lahko razdelimo na enofazni asinhronski motor z zagonom s kondenzatorjem, enofazni asinhronski motor s pogonom s kondenzatorjem, enofazni asinhronski motor s pogonom s kondenzatorjem in enofazni asinhronski motor z deljeno fazo.
4. Razvrstitev glede na uporabo - elektromotorje lahko glede na uporabo razdelimo na pogonske motorje in krmilne motorje. Pogonski motorji se delijo na električna orodja (vključno z orodjem za vrtanje, poliranje, brušenje, utorjenje, rezanje, razvrtavanje in drugimi orodji) z elektromotorji, gospodinjski aparati (vključno s pralnimi stroji, električnimi ventilatorji, hladilniki, klimatskimi napravami, magnetofoni, videorekorderji, videorekorderji, DVD predvajalniki, sesalniki, fotoaparati, sušilniki za lase, električnimi brivniki itd.) z elektromotorji in drugi splošni majhni stroji in oprema (vključno z različnimi majhnimi obdelovalnimi stroji, majhnimi stroji, medicinsko opremo, elektronskimi instrumenti itd.). Krmilni motorji se delijo na koračne motorje in servo motorje.
5. Razvrstitev glede na strukturo rotorja - Motorje glede na strukturo rotorja lahko razdelimo na asinhronski motor s kletko (stari standard se imenuje asinhronski motor s kletko) in asinhronski motor z žičnim rotorjem (stari standard se imenuje asinhronski motor z žičnim rotorjem).
6. Razvrstitev glede na delovno hitrost - motorje glede na delovno hitrost lahko razdelimo na visokohitrostne motorje, nizkohitrostne motorje, motorje s konstantno hitrostjo in motorje s hitrostjo.
Trenutno večina motorjev v avtomobilskih karoserijah uporablja krtačne enosmerne motorje, kar je tradicionalna rešitev. Ti motorji so preprosti za pogon in relativno poceni zaradi komutacijske funkcije, ki jo zagotavljajo krtačke. V nekaterih aplikacijah ponujajo brezkrtačni enosmerni motorji (BLDC) znatne prednosti glede gostote moči, kar zmanjšuje težo in zagotavlja boljšo porabo goriva ter nižje emisije, proizvajalci pa se odločajo za uporabo BLDC motorjev v brisalcih vetrobranskega stekla, ogrevanju kabine, prezračevanju in klimatizaciji (HVAC) ter črpalkah. V teh aplikacijah motorji običajno delujejo dlje časa in ne delujejo prehodno, kot so električna stekla ali sedeži, kjer sta preprostost in stroškovna učinkovitost krtačnih motorjev še vedno prednost.
Elektromotorji, primerni za električna vozila
Prehod z varčnih vozil na izključno električna vozila bo prinesel premik k motorjem v osrčju avtomobila.
Pogonski sistem motorja je srce električnega vozila, ki ga sestavljajo motor, pretvornik moči, različni senzorji za zaznavanje in napajalnik. Primerni motorji za električna vozila vključujejo: enosmerne motorje, brezkrtačne enosmerne motorje, asinhrone motorje, sinhrone motorje s trajnimi magneti in reluktančne motorje s preklopom.
Enosmerni motor je motor, ki pretvarja enosmerno električno energijo v mehansko energijo in se zaradi dobre regulacije hitrosti pogosto uporablja v električnih pogonskih sistemih. Ima tudi značilnosti velikega zagonskega navora in relativno enostavnega krmiljenja, zato je uporaba enosmernih motorjev primerna za vse stroje, ki se zaženejo pod veliko obremenitvijo ali zahtevajo enakomerno regulacijo hitrosti, kot so veliki reverzibilni valjarni, vitli, električne lokomotive, tramvaji itd.
Brezkrtačni enosmerni motor je zelo primeren za obremenitvene karakteristike električnih vozil, saj ima pri nizki hitrosti velike navorne karakteristike in lahko zagotovi velik zagonski navor za izpolnjevanje zahtev pospeševanja električnih vozil. Hkrati lahko deluje v širokem območju nizkih, srednjih in visokih hitrosti. Ima tudi visoke izkoristke in pri lahki obremenitvi zagotavlja visok izkoristek. Slabost je, da je sam motor bolj zapleten kot izmenični motor, krmilnik pa je bolj zapleten kot krtačni enosmerni motor.
Asinhroni motor, tj. indukcijski motor, je naprava, pri kateri je rotor nameščen v vrtečem se magnetnem polju, ki pod vplivom vrtečega se magnetnega polja ustvari vrtilni moment, zaradi česar se rotor vrti. Struktura asinhronega motorja je preprosta, enostavna za izdelavo in vzdrževanje, ima skoraj konstantne obremenitvene karakteristike hitrosti in lahko izpolnjuje zahteve večine industrijskih in kmetijskih proizvodnih strojev. Vendar pa imata hitrost asinhronega motorja in sinhrona hitrost njegovega vrtečega se magnetnega polja fiksno hitrost vrtenja, zato je regulacija hitrosti slaba in ni tako ekonomična kot pri enosmernem motorju ter je fleksibilna. Poleg tega pri aplikacijah z veliko močjo in nizko hitrostjo asinhroni motorji niso tako razumni kot sinhroni motorji.
Sinhronski motor s trajnimi magneti je sinhronski motor, ki ustvarja sinhrono vrteče se magnetno polje z vzbujanjem trajnih magnetov, ki delujejo kot rotor za ustvarjanje vrtečega se magnetnega polja, trifazna statorska navitja pa reagirajo skozi armaturo pod delovanjem vrtečega se magnetnega polja in inducirajo trifazne simetrične tokove. Motor s trajnimi magneti je majhen, lahek, z majhno vrtilno vztrajnostjo in visoko gostoto moči, kar je primerno za električna vozila z omejenim prostorom. Poleg tega ima veliko razmerje med navorom in vztrajnostjo, veliko preobremenitveno zmogljivost in velik izhodni navor, zlasti pri nizkih vrtilnih hitrostih, kar je primerno za zagonsko pospeševanje računalniško vodenih vozil. Zato so motorji s trajnimi magneti splošno priznani na domačih in tujih sejah električnih vozil in se uporabljajo v številnih električnih vozilih. Na primer, večino električnih vozil na Japonskem poganjajo motorji s trajnimi magneti, ki se uporabljajo v hibridnem vozilu Toyota Prius.
Čas objave: 31. januar 2024