Двигатель для электромобиля

admintest10.11.2021

0 64 20 minutes read

Двигатель для электромобиля

Двигатель электромобиля – разновидности и принцип работы

Экологичные автомобили, будь-то «чистые» электромобили или плагин-гибриды объединяет наличие электродвигателя, в качестве основной движущей силы. Работа современного электрического двигателя основана на принципе электромагнитной индукции, в базе которого лежит выработка электродвижущей силы в замкнутом контуре с изменением магнитного потока. Технология не нова, однако современные достижения науки и техники позволили развить ее до невероятных высот. Немалую роль в этом сыграла и возросшая в десятки раз мощность и емкость аккумуляторных батарей, которые выполняют роль топливного бака в современных электрических и гибридных автомобилях.

Электромобиль Nissan Leaf в «разрезе»: батарея с электродвигателем

Тем не менее, нельзя со 100% уверенностью утверждать, что все электродвигатели одинаковы. Многие ошибочно считают электродвигатель довольно простой установкой, однако стоит, к примеру, учитывать тот факт, что в отличии от ДВС, у электрического двигателя практически 90% КПД выделяемой энергии идет на создание крутящего момента. Согласитесь, что подобную мощность необходимо обуздать и уметь с ней обращаться, а для этого нужно знать некоторые нюансы о работе и разновидностях электрических двигателей.

Электродвигатели – особенности эксплуатации и принцип работы

К главным особенностям электрического двигателя относится несколько важных характеристик:

Крутящий момент мотора достигает своего максимума сразу при включении, таким образом, электромобили не требуют наличия характерных для ДВС стартеров и сцеплений.
Работа агрегата на обширном числе оборотов, позволяет электромобилю обходиться без коробки переключения передач. Для изменения стороны вращения двигателя (включение заднего хода) достаточно поменять полярности.

Электродвигатель Nissan Leaf

Однако все понимают, что стартовать на электромобиле со всего потенциала крутящего момента, который гораздо мощнее многих автомобилей с ДВС, никто не будет. По меньшей мере, это небезопасно, и что немаловажно это влечет неэффективный расход заряда батарей. Поэтому традиционно электродвигатели должны отвечать следующим требованиям:

иметь безопасное и удобное для эксплуатации строение;
обладать гарантией длительной эксплуатации;
иметь компактные габариты.

Как уже упоминалось, работа современного электродвигателя основана на давно известном принципе электромагнитной индукции. Традиционно агрегат состоит из недвижимого элемента – статора, и крутящегося – ротора. Статор имеет ряд обмоток на которые поступает электрический ток, что приводит к появлению магнитного поля, при котором ротор начинает свое движение. Скоростные показатели ротора определяются частотой, с которой происходит переключение тока с одной обмотки статора на другую.

Двигатели для электромобилей – разновидности и классификация

В современных автомобилях с электрической тягой серийного производства наиболее часто используют три типа электрических двигателей.

Асинхронные двигатели. Моторы непостоянного тока, в которых скорость вращения ротора различается с потенциалом напряжения магнитного поля, созданным источником питания. Различают одно, двух и трехфазные агрегаты асинхронного типа.

Асинхронный трехфазный электродвигатель переменного тока Tesla Model S

Синхронные двигатели. Электромотор, работающий на переменном токе, с движением ротора полностью симметричным электромагнитному полю. Подобные электродвигатели используют при повышенных мощностях. Различают шаговые и вентильные синхронные электродвигатели. Для первых характерно точное расположение ротора с подачей питания на конкретную обмотку, а чтобы изменить положение ротора, напряжение между обмотками необходимо перенаправить. Для второго типа агрегатов характерно питание от полупроводниковых составляющих.

Синхронный электродвигатель Mitsubishi i MiEV

Синхронный электродвигатель с постоянным магнитом Mitsubishi i-MiEV

Двигатель-колесо. Тип электромотора сила напряжения и крутящий момент которого рассчитан на конкретное колесо. Данный тип электропривода часто используется в плагин-гибридных автомобилях в рабочем тандеме с двигателем внутреннего сгорания. Агрегат может устанавливаться непосредственно в колесо, однако современные электромобили все больше отходят от такого расположения мотора, поскольку это увеличивает удельный вес шасси и снижает управляемость. Более рационально стало использовать двигатель в качестве полноценного привода для вращения колеса.

Двигатель-колесо

Что касается регулировок управления электродвигателя, то за преобразование постоянного тока от аккумуляторных батарей в трехфазный переменный – отвечает инвертор.Трансмиссия – выполняющая роль сцепления и коробки передач, зачастую представлена одноступенчатым зубчатым редуктором.Остальные параметры работы электродвигателя регулируют электронная система управления, которая индивидуальна для каждой марки электрокара или гибрида.

Видео как работает электродвигатель и другие механизмы электромобиля на примере Tesla Model S

Хотелось бы подчеркнуть, что представленная классификация и система работы электродвигателей далеко не финальная. Стремительное развитие отрасли эко автомобилей только входит в начальную стадию, поэтому кардинального изменения принципа работы, мощности, строения электромоторов можно ожидать уже в ближайшее время.

Какие электродвигатели используются в гибридных и плагин-гибридных автомобилях

Гибридные автомобили имеют собственную специфику использования электромоторов. Во многом электродвигатель гибрида выполняет роль вспомогательного элемента, повышающего мощность основного двигателя внутреннего сгорания и снижающего уровень потребления топлива.

Электродвигатели используемые в гибридах можно разделить на несколько разновидностей:

Встроенная помощь мотору. Электродвигатель который берет на себя часть усилий по созданию крутящего момента при движении.
Встроенный генератор стартера. Электродвигатель, который только приводит автомобиль в движение.
Старт/стоп двигатель. Электродвигательная система, которая отключает основной ДВС при остановке и мгновенно запускает его при начале движения.

Кроме указанных подвидов классифицируют три типа использования электродвигателя:

Параллельной работы. В данном типе электродвигатель питается от батарей, а ДВС от топливного бака. Обе категории двигателей создают крутящий момент для движения автомобиля.
Последовательной работы. Заведенный двигатель внутреннего сгорания включает генератор, который или заводит электродвигатель или подзаряжает аккумуляторный блок.
Параллельно-последовательной работы. Данный тип гибридного двигателя соединяет электромотор, генератор, ДВС и колеса редуктором.

По большей части в гибридах используется принцип параллельной работы электродвигателя и ДВС. Его применяют также в подключаемых гибридах (плагин-гибридах), в которых по мере истечения заряда аккумуляторных батарей подключается ДВС малой мощности, работа которого в направлена на восполнение заряда АКБ.

Видео работы новой гибридной системы плагин-гибрида Toyota Prius

Преимущества и недостатки использования электродвигателей

Как и любой двигатель, электромотор в электромобиле имеет собственные плюсы и минусы использования. Для понимания данных особенностей электромоторов приведем таблицу:

Небольшие габариты и малый вес.
Максимальный крутящий момент доступен с момента включения (при нулевых оборотах) двигателя.
Высокая, фактически ничем не ограниченная производительность.
Возможность использования рекуперативной энергии.
Экологически чистая работа.
Минимум движущихся деталей требующих замены или ремонта.
Отсутствие необходимости в КПП.

Зависим от настроек программного обеспечения, питания и производительности аккумуляторных батарей.

Будущие перспективы электродвигателя в автомобилях

Говорить о перспективах, при активном использовании электродвигателей в автомобилях, уже не разумно. Сейчас можно говорить только о происходящих и грядущих улучшениях электромоторов.

Сам электродвигатель, это достаточно совершенное устройство, апгрейд которого происходит исключительно в зависимости от потенциала использования. Ближайшие тенденции по улучшению электродвигателя направлены в сторону уменьшения размеров и массы, с сохранением и увеличением производительности.

Гораздо больше работы проводится по улучшению источников энергии для электродвигателя, а точнее аккумуляторных батарей. Их также стараются сделать меньше и легче, увеличивая объем, отдачу энергии, но при этом снижая время на подзарядку. Работа над АКБ устанавливаемых на электромобили, сейчас наиболее приоритетная в отрасли производства электромобилей, гибридных и плагин-гибридных авто.

Какой двигатель для электромобиля лучше – их виды и различие

Двигатель для электромобиля

Двигатель для электромобиля – интересная тема, потому как с началом массового производства экологически чистого транспорта автомобилисты все больше стали заглядывать на него. Ведь они имеют массу преимуществ перед обычным транспортом:

экологичность – нет выбросов в окружающую среду во время передвижения;
удобная эксплуатация в городе – не боятся частого включения и выключения;
экономия средств на заправке;
техническое обслуживание дешевле в 2 раза;
возможность заряжать дома в гараже.

Этот список можно продолжать долго, но не будем на этом останавливаться, так как речь и о двигателях. Прежде чем говорить мощность двигателя электромобиля рассмотрим преимущества и недостатки обычного мотора внутреннего сгорания.

Двигатель внутреннего сгорания – преимущества и недостатки

Двигатель для электромобиля

Его используют в обычных автомобилях, которые необходимо заправлять бензином, газом или же дизелем. Принцип работы простой – из топлива сделать механическую силу для движения транспорта. Но его устройство отличается от видов двигателей для электромобилей, что порой даже опытным автомобилистам сложно разобраться в его устройстве, чтобы починить. Есть несколько характеристик, по которым можно разделить все двигатели:

по принципу преобразования топлива в энергию;
по количеству циклов;
по виду топлива, который необходимо использовать.

Если с последним пунктом все ясно, тогда стоит разобраться с первыми двумя. По принципу преобразования их тоже можно поделить на несколько категорий:

с турбиной;
поршневой;
реактивный;
комбинированный.

С количеством тактов тоже не все так сложно – 2-х и 4-х такта. Электромобили с бензиновым двигателем работают по принципу 4-х тактов. У таких устройств есть много преимуществ:

Автономная работа.
Невысокая цена.
Подходит любое топливо.
Надежность.

Но наряду с этим есть и недостатки, которые также нужно отметить:

Низкий КПД.
Создает много шума во время работы.
Выделяет токсические вещества.

Сравнивать ДВС и двигатель для электромобиля купить стоит по таким же критериям, поэтому сейчас рассмотрим второй вариант.

Двигатель для электромобиля

В основе работы современного двигателя для электрокаров лежит электромагнитная индукция. Выработка энергии происходит в замкнутом контуре с изменением величины магнитного потока. Этот принцип разработан давно, но с появлением новых технологий двигатель электромобиля имеет максимальную мощность 880 вт. Но возможно это и не предел усовершенствований, кто его знает. Для установки в электрокары в нынешнее время используют всего три вида двигателей:

асинхронный;
синхронный;
двигатель-колесо.

Асинхронный двигатель для электромобиля используют чаще всего благодаря простому устройству. Даже со временем ничего не изменилось в конструкции, модернизации поддаются только внутренние детали. Это касается подшипников и обмоток. Такой же мотор используют и для бытовой техники – стиральных машинок, пылесосов, вентиляторов, кухонной техники. Кроме этого, их используют на заводах, только размер может быть больше. В его основе лежит статор – неподвижный цилиндр, и ротор – вращающаяся деталь. На каждой из этих частей есть обмотки, которые соприкасаются друг с другом, а в результате возникает электромагнитное поле. Преимущества эл двигателя для электромобилей в том, что они:

имеют простой механизм;
дешевое изготовление;
экономно потребляют энергию;
универсальные;
надежные и стабильные в работе;
могут работать только под одной фазой.

Наряду с этим списком преимуществ есть всего один недостаток – сильно нагревается асинхронный двигатель во время большой нагрузки. Но эту проблему уже давно решили – корпус изготавливают ребристым, чтобы тепло быстрее уходило в окружающую среду. Дополнительно внутрь устанавливают вентилятор для обдува.

Двигатель для электромобиля

Тяговый двигатель для электромобиля может быть и синхронным. Принцип работы заключается в правильной и точной работе магнитного поля статора, которое вращается, и постоянного магнитного поля ротора. Конструкция движущейся части – ротора отличается от той, которую используют в асинхронных двигателях. Подобный вид мотора используют для той техники, где необходимо поддерживать определенную частоту работы. К преимуществам двигателей для детских электромобилей 12v можно отнести следующее:

не боятся резких изменений в напряжении тока;
постоянная работа независимо от величины нагрузки;
обладает высоким коэффициентом мощности;
уровень КПД намного выше, нежели у асинхронного.

Но недостатки у двигателей 12 вольт для электромобилей также имеются:

высокая стоимость для изготовления;
сложная пусковая аппаратура;
узкое поле применения – насос, компрессор или вентилятор.

Электромобили с двигателем внутреннего сгорания устанавливают в комплексе с двигателем колесом. Подобное сочетание подходит только для гибридных автомобилей. Такой мотор устанавливается на каждое колесо, но в последнее время подобное сочетание теряет свою популярность. Из-за нагрузки на ось колеса управлять транспортным средством становится тяжело. С точки зрения механической части – не очень рационально. Также в конструкции такого автомобиля нет трансмиссии, поэтому нет больших потерь энергии. Но все же преимущества у такого двигателя для электромобиля цена есть:

выдерживает резкие перепады температуры;
простой в сборке;
низкая цена;
маленький вес;
не создает шум;
надежная конструкция;
длительное использование;
легко обслуживать.

Кроме этой классификации есть двигатель для электромобиля постоянного тока и переменного. Принцип работы у них похожий, но отличия все же есть. В первом случае обмотка располагается на роторе, а во втором – на статоре. Благодаря постоянному току можно плавно регулировать обороты, кроме этого отмечают высокий уровень КПД, их тоже можно разделить на два подвида:

однофазные – для бытовой техники;
трехфазные разделены еще на две категории – с фазным и короткозамкнутым ротором.

Но и это еще не все, ведь прогресс не стоит на месте, поэтому вместо стандартных приводов набирают популярность универсальные. Внутри расположена плата, которая управляет всей работой.

Параметры электродвигателя

Двигатель для электромобиля

Электромобиль с двигателем от стиралки имеет право на существование, но все же стоит рассмотреть какие параметры являются важными для электромотора:

крутящий момент;
число оборотов;
тип привода.

Крутящий момент у электрокаров значительно выше, нежели у обычных автомобилей. Это одно из преимуществ современного транспорта. Увеличить этот показатель можно, если установить коробку переключения передач, но экономия места и снижение веса побеждают. Поэтому КПП на электрических автомобилях не используют, но несмотря на это 260-600 Hm достаточно для эффективной работы.

Водородный двигатель для электромобиля имеет высокое число оборотов, но для стабильной работы устанавливают искусственное ограничение. Для этого используют плату – она управляет всей работой мотора. Посмотрев на характеристики разных автомобилей можно сделать вывод, что в среднем число оборотов находится в диапазоне 16-18 тысяч.

По типу привода двигатели электромобиля имеет максимальную мощность 800 вт, есть коллекторные и бесколлекторные. Первый имеет несколько недостатков, которые сказываются на его популярности:

при возникновении резких перепадов на щетках могут, образовывается большие искры;
со временем нужно производить замену щеток – это не сложно, но дополнительная трата;
выдают ограниченное количество оборотов.

На этом фоне бесколлекторные приводы смотрятся в выигрышном свете, потому как таких проблем с ними не существует.

На фоне всех характеристик стоит подытожить и свести все преимущества двигателя электромобиля, который имеет максимальную мощность 880:

работают на экологически чистом топливе;
работают бесшумно;
надежные в работе;
долговечное использование;
нет трущих деталей;
легко обслуживать;
высокий КПД;
большое число оборотов и крутящий момент;
нет жидкостей внутри;
не боятся перепадов температуры.

В то время, как обычные ДВС бояться морозов и не хотят работать. Все обладатели автомобилей не раз сталкивались с проблемой, как завести транспорт на морозе. Поэтому вывод один – электрокары побеждают по всем параметрам. Но если необходимо купить двигатель для детского электромобиля – обращайтесь только в сертифицированные точки продажи. Таким образом вы сможете себя оградить от многих неприятных последствий.

Перспективы

Двигатель для электромобиля

Если рассматривать перспективы электротранспорта, то с легкостью можно сказать одно – за ними будущее. Ведь технологии не стоят на месте, разработка новых двигателей 6 вольт для детского электромобиля ведется постоянно. В скором времени всех владельцев электрокаров порадуют выпуском новых батарей – с высокой емкостью. Соответственно такая разработка поможет ездить без подзарядки на тысячи километров не только в теплое время года, но и холодное. Говоря об аккумуляторе, стоит вспомнить, что ранее требовалась вся ночь, чтобы полностью зарядить автомобиль. Сейчас есть возможность быстрого заряда в течение получаса на 80%.

Кроме этого, ремонт и техническое обслуживание не составляет проблем, потому как шестерни для двигателя детского электромобиля необходимо менять крайне редко. Батарея будет служить до 10 лет, до этого времени можно не думать об этом. Да и стоимость заправки играет свою роль, если посчитать затраты на заправку транспорта с ДВС и электрокара – разница очевидная.

Двигатели для детских электромобилей 12V в Москве

При разработке детского транспорта во главу угла ставятся надежность комплектующих и повышенный уровень безопасности. Редуктор Harleybella 12V для электромобиля — HL-100 и другие позиции нашего каталога произведены ведущими брендами в соответствии со строгими отраслевым.