Автомобильные электродвигатели и технический уход за ними.



Современные автомобили насыщены различными электрическими устройствами и приборами, призванными повысить уровень комфорта для водителя и пассажиров, а также удобство и безопасность управления автомобилем. Такие устройства нередко имеют электрический привод, использующий в своей работе электродвигатели.
В последние годы среди автомобилистов появился термин «полный электропакет», который обозначает, что автомобиль оснащен не только «стандартным» набором электромеханизмов – стеклоочистители, обогреватели и т. п., но и электростеклоподъемниками, центральной блокировкой замков, устройством для изменения положения сидений, корректором положения фар и зеркала заднего вида.
Все эти устройства имеют электрический привод, силовой основой которого является электродвигатель.

На автомобилях устанавливаются коллекторные электродвигатели постоянного тока мощностью 6, 10, 16, 25, 40, 60, 90, 120, 150, 180, 250 Вт

, и частотой вращения вала 2000, 3000, 4000, 5000, 6000, 8000, 9000 и 10 000 об/мин соответственно.

Двигатели с электромагнитным возбуждением имеют параллельное, последовательное или смешанное возбуждение. Регулирование частоты вращения их вала может осуществляться введением резистора в цепь возбуждения или якоря, или переключением в цепи обмотки возбуждения. Реверсивные двигатели снабжены двумя обмотками возбуждения.
Конструкция электродвигателя с электромагнитным возбуждением представлена на рис. 1.

Рис. 1. Электродвигатель с электромагнитным возбуждением: 1 – якорь; 2 – крышка; 3 – винт; 4 – траверса; 5 и 14 – плоские пружины; 6 – уплотнительная манжета; 7 и 15 – подшипники; 8 – коллектор; 9 – щетки; 10 – щеткодержатель; 11 – корпус; 12 – статор; 13 – обмотка возбуждения;

16 — выходной вал

Электродвигатели малой мощности (до 60 Вт) выполняются двухполюсными. Электродвигатели с электромагнитным возбуждением постепенно вытесняются электродвигателями с возбуждением от постоянных магнитов (рис. 2), поскольку применение постоянных магнитов упрощает конструкцию электродвигателя.

Рис. 2. Электродвигатель (а) с возбуждением от постоянных магнитов и схема включения (б и в): 1 – крышка; 2 – щеткодержатель; 3 – щетка; 4 – катушка индуктивности; 5 – постоянный магнит; 6 – якорь; 7 – подшипник; 8 – траверса

На электродвигателях малой мощности устанавливаются подшипники скольжения. Коллекторы изготавливаются штамповкой из медной ленты или трубы с продольными пазами на внутренней поверхности и опрессовываются пластмассой.

В автомобильных двигателях используют магниты из гексаферрита бария изотропные (6БИ240, М6БИ230Ж) и анизотропные (24БА210, 18БА220 и 14БА255). Последние три цифры в обозначении магнита указывают на величину его коэрцитивной силы по намагниченности в кА/м. Постоянные магниты типов 1 и 2 применяются обычно в электродвигателях насосов омывателей стекол и заливаются в пластмассовый корпус, остальные типы магнитов прикрепляются к корпусу пластинчатыми стальными пружинами или приклеиваются.

В электродвигателях применяются щетки марок М1, 96, 960, ЭГ51. В двухскоростных электродвигателях между основными щетками устанавливается третья.

Частота вращения электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов зависит от числа рабочих проводников обмотки якоря, заключенных между щетками. При подаче напряжения на третью щетку число таких проводников уменьшается, и частота вращения растет.

***



В таблице 1 приведены технические характеристики некоторых типов электродвигателей с электромагнитным возбуждением и возбуждением от постоянных магнитов.

Таблица 1. Параметры электродвигателей, применяемых в автомобильных электроприводах

Модель электро- двигателя	Напряжение, В	Полезная мощность, Вт	Частота вращения вала, об/мин	Масса, кг	Назначение
Электродвигатели с параллельным возбуждением
МЭ7Б	12	15	2000	0,83	Стеклоочиститель, отопитель
МЭ231	24	12	2200	1,3	Стеклоочиститель
Электродвигатели с последовательным возбуждением
МЭ202А	12	11	4500	0,5	Вентилятор подогревателя
11. 3730	24	150	3000	6,5	Отопитель
Электродвигатели со смешанным возбуждением
32.3730	12	180	6500	4,7	Отопитель
МЭ14АТ	12	15	1500	1,3	Стеклоочиститель
Электродвигатели с возбуждением от постоянных магнитов
МЭ268	12	10	9000	0,14	Омыватель
45. 3730	12	90	4100	1,0	Отопитель
МЭ237Б	12	12	2000	0,9	Стеклоочиститель
МЭ251	24	5	2500	0,5	Вентилятор
81.3730	12	6	3000	0,5	Вентилятор

Схема включения электродвигателя отопителя с возбуждением от постоянного магнита приведена на

рис. 3.

Рис. 3. Схема включения электродвигателя вентилятора отопителя и элемента обогрева заднего стекла: 1 – монтажный блок; 2 – реле включения обогрева заднего стекла; 3 – выключатель зажигания; 4 – переключатель электродвигателя отопителя; 5 – дополнительный резистор; 6 – электродвигатель отопителя; 7 – выключатель обогрева заднего стекла; 8 – комбинация приборов с контрольной лампой обогрева заднего стекла; 9 – элемент обогрева заднего стекла

Для получения низкой частоты вращения используется дополнительный резистор, который закрепляется винтом с левой стороны кожуха радиатора отопителя. Резистор имеет две спирали: одну сопротивлением 0,23 Ом, вторую – 0,82 Ом.
При включении в цепь питания электродвигателя обеих спиралей обеспечивается первая скорость вращения вентилятора, если включена спираль

0,23 Ом – вторая скорость.
При включении электродвигателя без резистора лопасти вентилятора вращаются с максимальной скоростью.

***

(дополнительная информация)

Электроприводы в автомобильной технике

Практически все автомобильные электрические и электронные системы используют электродвигатели. С помощью электродвигателей приводятся в действие отопительные и вентиляционные установки, стекло- и фароочистители, стеклоподъемники и другие устройства.
Кроме того, в современных электронных системах автоматического управления (ЭСАУ), применяемых на автомобилях, блоки управления (ЭБУ) через оконечные каскады с помощью сигналов широтно-импульсной модуляции (ШИМ-сигналов) управляют исполнительными механизмами типа электродвигателей.

В последние годы электродвигатели с электромагнитным возбуждением постепенно вытесняются электродвигателями с возбуждением от постоянных магнитов (

рис. 1). Применение постоянных магнитов существенно упрощает конструкцию электродвигателя, позволяя отказаться от обмотки возбуждения и всех неприятностей, связанных с ее отказами.

Рис. 1. Электродвигатель с возбуждением от постоянных магнитов:
1-крышка; 2-щеткодержатель; 3-щетка; 4-коллектор; 5-корпус; 6-постоянный магнит; 7-якорь с обмотками; 8-подшипник; 9-винт крепления крышки

В автомобильных электродвигателях с возбуждением от постоянных магнитов используются магниты из гексаферрита бария изотропные и анизотропные. Чаще всего магниты прикрепляются к корпусу электродвигателя винтами, пластинчатыми стальными пружинами или приклеиваются, в некоторых конструкциях (электродвигатели насосов омывателей ветрового стекла).
В двухскоростных электродвигателях между двумя основными щетками устанавливается третья.

Частота вращения электродвигателя с возбуждением от постоянных магнитов зависит от числа рабочих проводников обмотки якоря. При подаче напряжения на третью щетку число таких проводников уменьшается, и частота вращения якоря растет.

***

Неисправности электродвигателей

Основными причинами неисправности электродвигателя являются:

Замыкание пластин коллектора пылью, образующейся в результате истирания щеток. При этом якорь вращается с малой частотой или вообще перестает вращаться.

Заедание вала якоря в подшипниках и, в частности, заедание крыльчатки насоса фароомывателя. При этом уменьшается частота вращения якоря, а сила тока в цепи электродвигателя возрастает до значения, вызывающего срабатывание плавкого или термобиметаллического предохранителей.

Разрыв в электрической цепи электродвигателя вызывает его выключение. При обрыве цепи катушки возбуждения электродвигатель работать не будет. В случае обрыва одной катушки якорь электродвигателя будет вращаться только в одну сторону.
Проверяют катушки возбуждения на обрыв контрольной лампой при питании от аккумуляторной батареи или сети переменного тока.

Межвитковое замыкание в катушках определяется измерением сопротивления.

При замыкании обмотки якоря на сердечник якорь вращаться не будет. При обрыве обмотки якоря резко снижается его частота вращения, или он будет вращаться неравномерно. Обрыв и межвитковое замыкание в секциях обмотки якоря определяют с помощью вольтметра при питании обмотки постоянным током от аккумуляторной батареи или на стенде типа Э202.

***

Техническое обслуживание электродвигателей

Электродвигатели, используемые в конструкциях электроприводов современных автомобилей, являются надежными устройствами, и не требуют трудоемкого обслуживания и ухода. Тем не менее, определенные операции по техническому уходу и контролю помогут избежать отказов электродвигателей и продлить их ресурсный срок службы, что немаловажно с учетом относительно высокой стоимости этих устройств.

Ежедневно перед выездом проверяют действие стеклоочистителей, приборов вентиляции и другие устройства с электродвигателями. В случае обнаружения каких-либо неисправностей или отклонений от нормы в работе привода необходимо выяснить причину и устранить ее, поскольку увеличение нагрузки на электродвигатель может привести к его перегреву и поломке.
Один раз в год при сезонном обслуживании электродвигатели снимают, разбирают и проверяют состояние обмоток, коллектора, щеток и подшипников.

Состояние изоляции обмоток и щеткодержателей проверяют с помощью лампы напряжением 220 В аналогично проверке стартера.

Фетровые шайбы подшипников пропитывают турбинным маслом. Проверяют исправность обмотки якоря и обмотки возбуждения.

Исправность электродвигателя проверяют подключением его в цепь к аккумуляторной батарее через последовательно включенный реостат. Затем измеряют силу тока, потребляемую электродвигателем, и частоту вращения якоря и сравнивают показатели с техническими условиями данного электродвигателя.

***

Системы электрооборудования автомобилей



Главная страница

• Страничка абитуриента

Дистанционное образование

• Группа ТО-81
• Группа М-81
• Группа ТО-71
  

Специальности

• Ветеринария
• Механизация сельского хозяйства
• Коммерция
• Техническое обслуживание и ремонт автотранспорта

Учебные дисциплины

• Инженерная графика
• МДК.01.01. «Устройство автомобилей»
•    Карта раздела
•       Общее устройство автомобиля
•       Автомобильный двигатель
•       Трансмиссия автомобиля
•       Рулевое управление
•       Тормозная система
•       Подвеска
•       Колеса
•       Кузов
•       Электрооборудование автомобиля
•       Основы теории автомобиля
•       Основы технической диагностики
• Основы гидравлики и теплотехники
• Метрология и стандартизация
• Сельскохозяйственные машины
• Основы агрономии
• Перевозка опасных грузов
• Материаловедение
• Менеджмент
• Техническая механика
• Советы дипломнику

Олимпиады и тесты

• «Инженерная графика»
• «Техническая механика»
• «Двигатель и его системы»
• «Шасси автомобиля»
• «Электрооборудование автомобиля»

Электродвигатели от производителя

Электрическим двигателем является специальное устройство, которое преобразовывает электрическую энергию в механическую. В результате этого преобразования выделяется тепло.

Электродвигатели работают по принципу электромагнитной индукции и в основном состоят из статора, ротора, якоря и индуктора (чаще всего постоянный магнит).

В зависимости от возникновения вращающего момента различают два вида электродвигателей – гистерезисные и магнитоэлектрические, однако гистерезисные электродвигатели редко используются в промышленности. Наиболее популярны магнитоэлектрические двигатели, которые, в зависимости от необходимой для работы машины энергии, делятся на двигателей постоянного тока и на двигателей переменного тока.

Приборы постоянного тока могут обладать щёточно-коллекторным узлом, и в таком случае такой вид электрической машины будет назваться коллекторным двигателем. В случае если в двигателе постоянного тока нет щёточно-коллекторного узла, то такой двигатель будет называться бесколлекторным.

Двигатели переменного тока также различаются, но в зависимости от синхронности вращения ротора и магнитного поля в статоре. Таким образом, различаются два вида электродвигателей переменного тока – синхронные и асинхронные.

В настоящее время без электрических двигателей сложно представить комфортный современный мир, ведь электродвигатели широко используются в бытовой технике, медицинском оборудовании, в автомобильной промышленности, в станкостроении и многом другом.

Электротехнический завод «МиассЭлектроАппарат» предоставляет электродвигатели для автомобильной и медицинской промышленности, станкостроения, бытовой и сельскохозяйственной техники.

В каталоге компании представлены изображения, описания и технические характеристики изделий. Здесь вы найдете:

• асинхронные электродвигатели для стиральных машин и бетоносмесителей;  коллекторные электродвигатели для вентиляторов постоянного тока железнодорожного транспорта и сепараторов молока;
• реле втягивающие стартера;
• маслозакачивающие насосы;
• якоря вентиляторов для электродвигателей системы охлаждения двигателей автомобилей;
• вентильные электродвигатели для аппаратов искусственной вентиляции легких;
• электродвигатели для привода медицинской кровати;
• электродвигатель мотор–колесо для инвалидной коляски;
• электродвигатели с печатным якорем и торцевые электродвигатели для станков с числовым программным управлением;
• пылесосные и воздуховсасывающие агрегаты и пр. , именно благодаря своему богатому ассортименту выпускаемой продукции предприятие завоевало свою популярность среди потребителей Троицка, Миасса, Челябинска, Южноуральска, Коркино, Магнитогорска, Златоуста. 

Где купить электродвигатель

Выгоднее всего приобретать электродвигатели у производителей. «МиассЭлектроАппарат» предлагает приобрести товар по ценам производителя. Весь товар произведен по Госстандарту и сертифицирован. Действуют гибкие системы скидок.

  

Реле

Реле — это электрический выключатель, который применяется для замыкания и размыкания некоторых участков электрической цепи. В настоящее время существуют механические, электрические и тепловые реле.

Прибор в основном состоит из якоря, переключателя и электромагнита. Электромагнитом является электрический провод, а якорь представляет собой специальную пластину из магнитного материала. Эта пластина управляет контактами через толкатель.

В основе работы прибора лежит использование электромагнитных сил, которые появляются при прохождении тока по виткам катушки металлического сердечника. Над сердечником устанавливается подвижный якорь. Остальные детали крепятся на основании, после чего закрываются крышкой.

Источниками сигнала, который управляет устройство, могут быть схемы дистанционного управления или всевозможные датчики температуры, света, давления и др. Также источниками управляющего сигнала могут быть различные приборы, которые имеют малые значения тока и напряжения на выходе. Таким образом, получается, что реле выполняют функцию усилителя тока, мощности и напряжения в электрической цепи. Реле — необходимое устройство, без которого не будут работать масса приборов, именно поэтому, при необходимости приобретайте продукцию у завода-производителя «МиассЭлектроАппарат». 

В современной электротехнике и электронике реле в основном используются при работе с большими токами. Если ток в цепи небольшой, то чаще всего используются транзисторы и тиристоры.

На сегодняшний день можно наблюдать широкое использование реле. Они являются обязательным элементом в обычном бытовом холодильнике или стиральной машине.   Также, они находят применение в электрических схемах автомобилей.

Где купить реле

Электротехнический завод «МиассЭлектроАппарат» производит электромагнитные реле электромагнитное для стартеров автомобилей ГАЗ, ВАЗ, УАЗ, а также комплектующие для предпусковых подогревателей ПЖД (производствава ОАО «ШААЗ» г. Шадринск) и электроспуски ЭЛС–1, ЭЛС–3, которые используются для комплектации различных запорных и  пусковых систем. Купить реле электромагнитное вы можете у производителя, кроме того, на сайте вы можете ознакомится со всем ассортиментом предлагаемой продукции.

 

Агрегаты воздуховсасывающие

Воздуховсасывающие агрегаты устанавливаются в электрических пылесосах, и могут иметь разную мощность. Составляющими прибора являются электродвигатель и вентиляторное устройство — воздуходувка, которые конструктивно связаны между собой.

Также, в воздуховсасывающем агрегате имеется щит и два корпуса — нижний и верхний.

В агрегатах устанавливается электрический двигатель коллекторного типа, якорь которого крепится на двух подшипниках.

В состав воздуховсасывающего агрегата также входит воздуховод. Один конец воздуховода  прилегает к воздухоотводящим отверстиям, а другой конец связан со всасывающими патрубками.

Принцип работы устройства  состоит в том, что при включении электродвигателя, вентилятор или воздуходувка приводится во вращение. Во всасывающем патрубке образуется разрежение, которое попадает в отсек электрического двигателя по воздуховоду. В результате из внешней среды всасывается воздух, частицы пыли и различные загрязнения в отсек электродвигателя.

Прибор является самой важной частью любого пылесоса. Коллекторный двигатель агрегата является быстроходным и способен обеспечить до 16000 оборотов в минуту.

В пылесосах марок «Вихрь 6М», «Вихрь 8М», «Буран–5М», «Аудра», «Витязь», «Электросила», «Циклон-М», «Циклон», «Урал», «Тайфун», «Рассвет» установлены воздуховсасывающие агрегаты типа АВП–4. А агрегаты типа АВП–4 установлены в пылесосах компаний «Шмель», «Шмель–авто», агрегаты АВП–2 входят в состав электропылесосов марки «Шмель-2».

Где купить агрегаты воздуховсасывающие

Электротехнический завод «МиассЭлектроАппарат» предлагает широкий ассортимент продукции, благодаря чему популярен в Челябинске, Миассе, Троицке, Копейске, Южноуральске. Купить агрегаты воздуховсасывающие можно непосредственно у производителя. Вся выпускаемая продукция и контактные данные представлены на сайте компании.

 

Насосы маслозакачивающие (МЗН)

Маслозакачивающие насосы (МЗН) используются для прокачки двигателя внутреннего сгорания маслом перед его запуском. Также его можно использовать для перекачки ГСМ из одной ёмкости в другую.

Приборы являются насосами шестеренчатого типа, в них используется электрический двигатель, который работает от постоянного тока, напряжение которого составляет 24В.

Производительность маслозакачивающего насоса МЗН составляет 1л в минуту, а для дизельного топлива эта цифра будет чуть выше — 20 литров в минуту.

Давление масла в насосе при входе составляет 0,09–0,18кгс на кв. см, а при выходе — 9кгс на кв. см.

Температура масла в насосе колеблется в пределах 50–ти градусов Цельсия. Сила тока не превышает 41 А. Мощность электрического двигателя насоса — 600Вт.

Стоит отметить, что примерная масса маслозакачивающего насоса МЗН составляет около 8кг, а срок службы – примерно 10 лет, именно поэтому эти приборы вляются популярными на рынке Челябинска, Миасса, Троицка, Южноуральска.

Должное внимание нужно уделить креплению насоса, так как правильная установка становится гарантом бесперебойного поступления масла и маслобака в насос. На корпусе насоса есть два контрольных отверстия, и важно проследить, что при установке одно из них находится внизу, при этом следует учитывать, что насос устанавливается горизонтально.

МЗН от компании–производителя «МиассЭлектроАппарат»  применяются для прокачки различных грузовых автомобилей, водного и железнодорожного транспорты, дорожных машин, тракторов, военной техники, компрессорных и буровых установок, а также для вездеходов и тягачей и пользуются большим спросом у владельцев этого вида техники в Челябинске, Миассе, Магнитогорске, Троицке, Южноуральске.

Завод производит и реализует насосы маслозакачивающие: МЗН–2, МЗН–3, МЗН–4, МЗН–5 . Вся продукция от электротехнического завода «МиассЭлектроАппарат» имеет лицензии и высшую категорию качества.

Где купить маслозакачивающие насосы

Приобрести МЗН от производителя вы можете через сайт компании. Здесь представлен весь ассортимент предприятия, а также документация, подтверждающая гарантию качества. Выбирая продукцию завода, вы тем самым поддерживаете российского производителя и обеспечиваете своей технике многолетнюю бесперебойную работу.

 

Эволюция двигателя

EV только начинается

Когда автомобильная промышленность направляет свои усилия по разработке продукта на компонент, этот элемент обычно становится меньше, легче, проще, мощнее и эффективнее. Это происходит сейчас с электродвигателем.

04 декабря 2022 г. 00:00

{{/содержание}}

AUTOMOTIVE NEWS ILLUSTRATION

По мере того, как электродвигатель начинает заменять двигатель внутреннего сгорания, автопроизводители и поставщики спешат найти способы снизить стоимость, вес и трение в двигателе и приводе, одновременно улучшая силовую электронику автомобиля. Эффективность трансмиссии электромобиля является ключом к прибыльности.

Примечание редактора: японский поставщик Aisin производит тяговые двигатели для гибридов и электромобилей. Более ранняя версия этой истории говорила об обратном.

Когда речь идет об электромобилях, эффективность стоит денег.

Даже повышение эффективности на 2 или 3 процента может сэкономить автопроизводителям сотни долларов на каждый электромобиль, приблизив их к паритету затрат с автомобилями внутреннего сгорания и, что более важно, повысив рентабельность.

Когда автомобильная промышленность тренирует свои разработки продукта на компоненте, этот элемент обычно становится меньше, легче, проще, мощнее и эффективнее. Часто компонент проходит через это преобразование с меньшими затратами, поскольку инженеры находят способы уменьшить содержание драгоценных металлов и другого сырья и повысить эффективность производства.

Automotive News Daily Drive · 5 декабря 2022 г. | результаты выборов СРА; Эволюция электродвигателей

Вот что происходит сегодня с электродвигателем, который только начинает свой путь в автомобиле, который, вероятно, будет очень долгим.

«Все дело в потерях в двигателе, и сейчас мы находимся только в начале пути оптимизации этого и управления двигателем», — сказал президент General Motors Марк Ройсс Automotive News .

В октябре компания Bosch открыла новый завод по производству электродвигателей в Чарльстоне, Южная Каролина

GM, как и практически все другие автопроизводители и большинство поставщиков, вкладывает деньги в разработку электродвигателей. Цель состоит не только в том, чтобы заставить их работать более эффективно при меньшей мощности и использовать меньше редкоземельных магнитов и меди, но и в снижении производственных затрат.

«Как отрасль, мы можем учиться друг у друга, что мы всегда делаем очень хорошо», — сказал Ройсс на мероприятии в октябре, представляя ультра-роскошный Cadillac Celestiq с батарейным питанием.

Tula Technologies, стартап из Силиконовой долины, который создал современную систему отключения цилиндров, используемую в больших пикапах и внедорожниках GM, близок к совершенствованию стратегии энергосбережения под названием Dynamic Motor Drive для электромобилей. Он подает электричество на двигатель, эффективно включая и выключая его тысячи раз в секунду.

Установив дифференциал внутри ротора, инженерам Lucid удалось уменьшить размер и вес электропривода роскошного седана Air.

Джон Фюрст, старший вице-президент Dynamic Motor Drive и инженерно-технического отдела Тулы, объяснил, что может означать повышение эффективности на 3% для Chevrolet Bolt. Тула тестирует парк Болтов с Dynamic Motor Drive.

«То, как отрасль на самом деле смотрит на процентные выгоды, — это стоимость батареи за киловатт-час. Насколько велика ваша батарея? И прямо в нашем Bolt это батарея стоимостью 7200 долларов. у вас на 216 баксов меньше», — сказал Фюрст.

Автопроизводители борются за экономию десяти центов и четвертаков. Экономить в сотни раз трудно, поэтому идет гонка по совершенствованию электродвигателей и управляющей ими силовой электроники.

Обновление зрелой технологии

Электродвигателю почти 200 лет. В транспорте электродвигатели приводят в действие все, от скутеров до локомотивов. Но главным образом из-за большого количества энергии, содержащейся в бензине, и его низкой стоимости по сравнению с другими видами топлива, электродвигатель — за исключением гибридов, таких как Toyota Prius и Chevrolet Volt — в автомобилях за последнее время видел лишь урывки. 120 или около того лет.

До сих пор это не позволяло оптимизировать электродвигатель под уникальные требования легковых автомобилей. Ситуация, конечно, меняется, поскольку автопроизводители стремятся заменить автомобили с двигателями внутреннего сгорания электромобилями.

Кессельгрубер: путь недолгий

Дирк Кессельгрубер, президент ePowertrains в GKN, британском поставщике, наиболее известном своими мостами и карданными валами, считает, что разработка электродвигателей будет происходить намного быстрее, чем разработка двигателя внутреннего сгорания, который постоянно совершенствуется. уже более века.

«Я не думаю, что электродвигатель сможет проделать такой долгий путь, чтобы быть оптимальным», — сказал Кессельгрубер. Как и Bosch, American Axle, Dana и другие поставщики трансмиссий, GKN имеет портфолио электроприводов, многие из которых уже производятся в больших объемах.

«Электрические машины (двигатели) очень стары, и вокруг них много научных исследований», — сказал Кессельгрубер. «Итак, в автомобильной промышленности мы рассматриваем два аспекта. Эффективность двигателя — «Сколько энергии мне нужно для преобразования в крутящий момент?» И, во-вторых, это элемент затрат, который включает в себя все — размер двигателя, воздействие критических материалов, охлаждение и управление температурой, высокие скорости электродвигателя».

Привод для повышения эффективности

Министерство энергетики США сообщает, что типичная система привода электромобиля несет ответственность за потерю энергии от 15 до 20 процентов по сравнению с потерей энергии от 64 до 75 процентов для бензинового двигателя. Некоторые из этих потерь вызваны трением, а другие — тепловыми потерями.

Инженеры автопроизводителей и поставщиков добиваются быстрого прогресса в повышении общей эффективности при одновременном снижении затрат. Повышение эффективности — это не просто уменьшение трения внутри двигателя и коробки передач, к которой он прикреплен, — это включает в себя такие вещи, как уменьшение веса и размера двигателя, управление нагревом и оптимизацию скорости двигателя в соответствии с потребностями автомобиля.

Прорыв

Компактный двигатель Lucid Air мощностью 10 л.с. на фунт является одним из самых легких и мощных из имеющихся. В видео-презентации, объясняющей, как все это работает, представители Lucid показали, как компания уменьшила вес и увеличила удельную мощность по сравнению с двумя неназванными конкурентами, описанными как «немецкий производитель спортивных автомобилей» и «высокотехнологичная американская компания».

В статоре двигателя 72 прорези больше, чем у конкурирующих двигателей, и заполнены одной толстой медной проволокой, образующей непрерывную волну. В большинстве других двигателей эти пазы заполнены многочисленными жилами изолированного медного провода, воздух между которыми снижает эффективность.

«Я ценю эффективность превыше всего», — сказал на презентации генеральный директор Lucid Питер Роулинсон.

Использование крошечных охлаждающих прорезей в пластинах статора, куда направляется трансмиссионная жидкость под высоким давлением, что отводит тепло у источника, является прорывом для Lucid. Это значительно увеличивает мощность и эффективность двигателя, особенно на более высоких скоростях. Двигатель мощностью 670 л.с. весит всего 67 фунтов. Еще одно нововведение заключается в размещении дифференциала, который приводит в движение обе планетарные передачи, внутри ротора, что делает весь привод чрезвычайно компактным и легким.

RICHARD TRUETT

Двигатель вентилятора радиатора от Brose. Поставщики небольших двигателей, используемых во всех транспортных средствах, также работают над повышением эффективности.

«Мы достигли такой революционной плотности мощности и эффективности, используя целостный подход», — сказал Эмад Длала, вице-президент Lucid по силовым агрегатам, Automotive News . «Нельзя сосредоточиться на одной области. Вы должны искать улучшения повсюду. Где я вижу дальнейшие улучшения? Короткий ответ — везде. Мы видим потенциал для улучшений в инверторе, двигателе и трансмиссии».

«Мы открыли новые горизонты в области охлаждения двигателя, но думаем, что возможны дальнейшие улучшения», — сказал он.

«Технология медных обмоток будет продолжать развиваться и совершенствоваться. То же самое относится и к электромеханической архитектуре. Кроме того, с силовой электроникой можно сделать еще больше — чипы, конденсаторы и т. д.

«Каждый из них будет иметь различные степени улучшения удельной мощности и эффективности, — сказал Длала, — но в совокупности потенциал улучшения всей трансмиссии может быть значительным. Мы ни в коем случае не останавливаемся на достигнутом».

Скорость, магниты, температура

Электродвигатели вращаются с гораздо большей скоростью, чем двигатели внутреннего сгорания, и количество оборотов в минуту, вероятно, будет увеличиваться по мере совершенствования технологии. Некоторые автомобильные электродвигатели развивают скорость до 20 000 об/мин и более, а это означает, что ротор, статор и магниты должны быть чрезвычайно прочными, чтобы они не разлетались на части.

«В том, как удерживать эти магниты и как развивать такую ​​​​высокую скорость, столько же настроек и инженерных разработок, сколько и в настройке впускного коллектора», — сказал Тим Грю, генеральный директор GM по стратегии электрификации и разработке элементов. Grewe работал над каждым электромобилем и гибридом, созданным GM — начиная с EV1 в конце 99-го.0 до Cadillac Celestiq, новейшего электромобиля компании, который появится в четвертом квартале следующего года.

Компания GM направила большую часть своих ресурсов в области исследований и разработок электромобилей на изучение способов оптимизации магнитов в своих электродвигателях. Улучшения, которые компания сделала в этой области после гибрида Chevrolet Volt 2011 года, показывают лишь один путь, по которому инженеры GM идут для повышения эффективности и снижения затрат.

«На уровне конструкции мы сделали двигатели еще лучше, используя меньше редкоземельных элементов. Тербий, неодим и диспрозий подобны катализаторам внутри самого магнита», — сказал Грю. «В первом поколении Volt мы просто поместили тербий и диспрозий повсюду в магните. Во втором поколении Volt мы в основном сократили тербий и диспрозий пополам, просто поместив их там, где они нам нужны».0005

«А теперь, с нашими двигателями Ultium, мы поднялись на новый уровень», — сказал он. «Мы еще больше усовершенствовали наши магнитные модели и наши возможности трехмерных магнитных вычислений и нанесли важные редкоземельные элементы непосредственно на магнит только там, где это необходимо. Вы действительно можете настроить это, потому что сила магнита — это крутящий момент».

Всего за три года инженеры немецкого поставщика Bosch уменьшили размер одного из своих электроприводов почти на 50 процентов. Они сделали это, интегрировав двигатель, инвертор и трансмиссию в один блок, состоящий из единого штампованного корпуса, что позволило снизить производственные затраты, затраты на материалы и вес.

Компания Bosch также ищет способы уменьшить количество редкоземельных магнитов — самой дорогой части двигателя.

«Двигатель имеет большой потенциал для улучшения», — сказал Артуро Майя, менеджер по продукции eMotor/eAxle в Bosch. «Редкоземельные материалы очень важны, и мы надеемся, что сможем получить магниты более доступным способом».

Магниты, по словам Майи, составляют половину стоимости электродвигателя. Инженеры Bosch также работают над медными обмотками двигателя и металлами, используемыми в конструкции компонентов.

Компания Aisin, японский поставщик трансмиссий и компонентов трансмиссии, работает над повышением эффективности трансмиссии электромобилей за счет управления температурным режимом. Поддержание оптимальной температуры аккумуляторов и двигателя увеличивает запас хода и продлевает срок службы аккумуляторов

RICHARD TRUETT

Инженеры британского поставщика GKN повысили эффективность за счет снижения трения в шестернях и подшипниках электропривода.

На автосалоне в Детройте в сентябре компания Aisin продемонстрировала полную трансмиссию электромобиля с системой терморегулирования, которая интегрирует систему отопления, вентиляции и кондиционирования автомобиля. Если двигатель необходимо охладить, с этой задачей справится компрессор кондиционера автомобиля. Система HVAC также поддерживает оптимальную температуру батареи.

«Прямое охлаждение самих двигателей поддерживает их на правильном уровне управления температурой для вождения», — сказал Эдвард Пероски, вице-президент Aisin по разработке силовых агрегатов.

Преимущества эффективности

Поскольку аккумуляторная батарея является самой дорогой частью электромобиля, более высокая эффективность двигателя позволяет автопроизводителю уменьшить его размер без ущерба для запаса хода или производительности.

Быстрые усилия по улучшению электрических силовых агрегатов возможны отчасти потому, что электродвигатель и привод, к которому он прикреплен, намного проще, чем обычный бензиновый двигатель и трансмиссия. Силовой агрегат типичного переднеприводного автомобиля с четырьмя цилиндрами насчитывает около 200 движущихся частей. В Chevrolet Bolt всего 13 движущихся частей.

Эти усилия по улучшению электромобилей затрагивают все области отрасли.

Даже поставщики, производящие двигатели меньшего размера, которые используются во всех автомобилях, такие как Brose, немецкая компания, которая производит двигатели для всего, от раздвижных дверей с электроприводом, окон, задних дверей, вентиляторов и люков на крыше, работают над улучшением своих двигателей. Чем меньше электродвигатели потребляют и чем меньше они весят, напрямую влияет на то, как далеко электромобиль может проехать на одном заряде. Brose недавно представил легкий охлаждающий модуль, который объединяет вентилятор, кожух и двигатель радиатора. Меньшая мощность, потребляемая двигателями, которые двигают вещи в автомобиле, может помочь увеличить запас хода.

Как говорит Роулинсон из Lucid, достижение большей эффективности позволит уменьшить размер батареи, снизить затраты и привести к широкому внедрению электромобилей.

Письмо

в редакцию

Отправьте нам письмо

У вас есть мнение об этой истории? Нажмите здесь, чтобы отправить письмо в редакцию , и мы можем опубликовать его в печати.

Подпишитесь на бесплатную рассылку новостей

Цифровое издание

Журнал фиксированной службы

Как работают электромобили? Объяснение двигателей и аккумуляторов для электромобилей

Электромобили функционируют принципиально иначе, чем традиционные автомобили. Двигатели внутреннего сгорания имеют множество движущихся частей, и, хотя у электромобилей есть свои сложности, они гораздо больше цифровые, чем механические. Давайте подробнее рассмотрим, как именно работают электромобили.

Содержимое

• Как работает аккумуляторная батарея электромобиля?
• Как работает инвертор EV?
• Как работает электродвигатель?

Как работает аккумуляторная батарея электромобиля?

Вместо бензина электромобили питаются от аккумуляторной батареи, которая обычно тянется вдоль днища автомобиля, чтобы максимально снизить вес. Он состоит из нескольких модулей, которые, в свою очередь, разбиты на отдельные аккумуляторные элементы, по размеру аналогичные батарейкам типа АА. Между ячейками проходит слой охлаждающей жидкости, так как горячие батареи взрывоопасны. Система управления батареями регулирует эту охлаждающую жидкость и гарантирует, что каждая ячейка разряжается с одинаковой скоростью, что продлевает срок службы батареи.

Sdk16420 / Wikimedia Commons

У нас есть целая статья о том, как работают батареи, но вкратце она состоит в том, что электроны проходят через цепь, перемещая атомы лития с одной стороны батареи на другую. Электроны хотят следовать за ионами лития, но разделяющая мембрана внутри батареи не позволяет им следовать за ними. В результате им приходится проходить через провода, которые питают наши телефоны, планшеты, лампочки, компьютеры и автомобили. Когда вы заряжаете батарею, вы притягиваете атомы лития обратно к их исходной стороне батареи, загружая ее электронами.

Как работает инвертор EV?

Большая часть бытовой электроники работает на переменном токе. Это означает, что электроны постоянно перемещаются взад и вперед по проводам через определенные промежутки времени. Батареи, однако, работают от постоянного тока, поэтому электроны просто выбрасываются в одном направлении постоянным потоком. Электромобиль использует инвертор для изменения тока аккумуляторной батареи с постоянного на переменный, прежде чем он достигнет двигателя. Это важный шаг, поскольку изменение частоты переменного тока, производимое инвертором, напрямую влияет на скорость электромобиля.

Как работает двигатель электромобиля?

Двигатели

EV превращают электричество в движение, создавая вращающееся магнитное поле. Цилиндр, называемый статором, содержит плотно намотанные медные провода, по которым проходит переменный ток, поступающий от инвертора. Поскольку ток переменный, северный и южный полюса этих магнитных полей меняются местами. При работе разных цепей с немного разными электрическими частотами общее магнитное поле вращается.

Как работают электродвигатели — трехфазные асинхронные двигатели переменного тока двигатель переменного тока

Внутри статора свободно плавающий ротор ощущает воздействие всех этих вращающихся магнитных полей. Когда ток проходит через статор, магнитное притяжение заставляет ротор вращаться, чтобы догнать его. Ведь магнитные полюса ротора, противоположные полюсам статора, будут притягиваться, а одноименные полюса отталкиваться. Чем больше энергии проходит через статор, тем быстрее вращается магнитное поле. Ротор перемещает ось, которая вращает колеса электромобиля. Поскольку мощность, генерируемая двигателем электромобиля, значительна, необходимый компонент, называемый редуктором, снижает силу до желаемого уровня, прежде чем переходить от ротора к колесам.

Двигатели

EV — это не просто двигатели, они также могут работать как генераторы. Когда вы тормозите свой электромобиль, механическая сила замедляющегося транспортного средства раскручивает ротор, который создает ток, протекающий через статор обратно к аккумулятору.

Поскольку большая часть силы, необходимой для замедления транспортного средства, приходится на рекуперативное торможение, тормозные колодки электромобиля изнашиваются меньше, чем у обычного автомобиля.