Двигатель Тесла: характеристика, описание, создание

Никола Тесла – легендарный создатель в области электро- и радиотехнике, создатель переменного тока. В его честь, в 2003 году, была открыта компания по производству автомобилей, которые ездят на электричестве.

Технические характеристики

Основателем автомобильной компании Tesla стали Илон Маск, Джей Би Штробель и Марк Тарпеннинг. Прежде всего, основателям компании необходимо было разработать мощный электродвигатель и батареи, чтобы привести в работу ведущие колёса. Для создания первого прототипа автомобиля потребовалось почти 3 года.

Первый электрокар Tesla Roadster был презентован 19 июля 2006 года. Презентация автомобиля прошла успешно, но спортивный электрический автомобиль имел ряд недостатков. 2009 года была презентована 5-дверная Model S, двигатели которой устанавливаются на транспортные средства по этот день с небольшими доработками.

Технические характеристики силового агрегата электромобиля Tesla:

Наименование	Характеристика
Производитель	Tesla
Тип	трёхфазный асинхронный двигатель
Мощность	225, 270 или 310 кВт
Крутящий момент	430, 440 или 600 Н·м
Максимальная скорость	201 (первое поколение) 250 (второе поколение) км/час
Разгон до 100 км/час	от 2,7 (модификация P100D) с
Тип аккумулятора	литий-ионный
Запас хода	от 370 до 632 км
Время зарядки	8 ч

Обслуживание и эксплуатация

Обслуживание силового агрегата начинается с диагностики работоспособности электромотора, который непосредственно подключён к электронному блоку управления автомобилем. Если обнаружены ошибки, то мастера находят непосредственную причину. Сервисное и техническое обслуживание двигателей Тесла стоит проводить на сертифицированной станции, поскольку только у них имеется необходимое оборудование для всех ремонтно-диагностических и восстановительных операций.

Неисправности и ремонт

Ремонт, как и обслуживание, стоит проводить на специальном оборудовании у специалистов. Основными и частыми неисправностями является быстрая потеря ресурса батареи. Первые модели Тесла имели слишком малый запас энергии, а поэтому была высока вероятность «застрять» на трассе.

Ещё один факт – неисправность в системе автопилота. Эта проблема стала причиной гибели американского гражданина Джошуа Браун в 2016 году. Расследование причин аварии показало, что автопилот не видит поперечно идущий транспорт. Данная неисправность на стадии усовершенствования.

Забавные факты

Чтобы не делал человек, другой человек способен это изменить и модернизировать.

Так и с засекреченными автомобильными технологиями. Джейсон Хьюз (Jason Hughes) большой поклонник Tesla и электромобилей компании. Но ему нравится не только кататься на таких электромобилях, но и знать, как они работают. Джейсон — довольно известная личность в сообществе поклонников Tesla. К примеру, именно ему удалось извлечь из обновлённой прошивки автомобиля некоторые данные о новой модели электромобиля. Если точнее, речь идёт про обнаружение записи «P100D» в прошивке Tesla 7.1.

Но сейчас ему удалось гораздо большее. Он смог достать задний привод Tesla Model S, и научился им управлять. Откуда получен привод, Хьюз не говорит, но это не так уж и важно. Гораздо более важно то, что он смог получить полный контроль над всеми функциями этого узла.

Первым шагом, в этом непростом проекте, стала подача питания на привод с одновременным сниффингом CAN-шины на предмет обнаружения отдельных команд управления. На это ушло около 12 часов, но, в конце концов, мотор удалось заставить вращаться.

Мастеру пришлось повозиться — мало того, что данные работы движка пришлось расшифровывать, но и для управления его работой Джейсон написал специальное ПО. На этом этапе речь шла только о том, чтобы заставить движок работать. На то, чтобы перехватить и расшифровать команды CAN, у него ушло ещё 3 часа.

После этого дело пошло уже легче — Хьюзу удалось найти полный пакет команд управления. К примеру, он смог подключить систему водяного охлаждения, и приводил её в действие во время работы привода (в определённом режиме работы система заявляла о скорости в 188 километров в час). Двигатель удалось ввести и в режим генерации энергии. Система рекуперации энергии, введённая инженерами Tesla, позволяет во время торможения использовать двигатель машины в качестве генератора. Сейчас Джеймс может по своему усмотрению устанавливать различные параметры питания движка и генерации им энергии.

В итоге ему удалось даже создать собственную плату управления задним приводом. Интересно, что мотор был извлечён из автомобиля с прошивкой 7. 1, которая включала ряд схем безопасности, предотвращающих вмешательство в нормальную работу системы. Но Джейсону удалось обойти эти препятствия.

Наиболее сложной задачей было заставить движок слушаться команд самодельного контроллера, но и это, оказалось, по силам умельцу. По его словам, он собрал свою плату буквально из мусора. Для того чтобы обезопасить движок, мастер использовал относительно низкий ампераж. Это не первый случай «хака» движка Tesla Model S. 11 месяцами ранее другому умельцу, Джеку Рикарду, также удалось заставить электромотор слушаться команд контроллера собственного изобретения. Но здесь речь идёт об использовании лишь двигателя и контроллера.

Стоит помнить, что обновлённая модель электромобиля Tesla Model S поставляется с 70 кВт·ч аккумулятором, который на самом деле имеет ёмкость в 75 кВт·ч, но часть батареи, если так можно выразиться, залочена программно. Компания продавала эти авто в течение месяца, и только сейчас об этом стало известно. Как же владелец такой машины может получить 5 дополнительных кВт·ч? Очень просто — доплатить $3250 для «разлочки».

Процесс апгрейда полностью программный, и производится «по воздуху». Работникам компании физический доступ к авто нужен только для того, чтобы сменить бейдж Tesla Model S 70 на бейдж Tesla Model S 75 (делается в сервисном центре). Идея компании проста, хотя и немного странная — позволить покупателям Tesla Model S 70 платить меньше на $3000, чем покупателям Tesla Model S 75. Причём «железо» у обеих моделей абсолютно одинаковое. В компании рассудили, что не всем нужна увеличенная ёмкость батареи, и тем, кому она не нужна, разрешили платить меньше. Разница в расстоянии, которое могут проехать обе модели в автономном режиме — около 35 км.

Кстати, не так давно для той же Tesla Model S было выпущено специальное программное обеспечение, позволяющее водителю управлять машиной при помощи «силы мысли». Мысленными командами можно заставить автомобиль проехать немного вперёд или же включить заднюю передачу. При этом считывание сигналов электрической деятельности мозга производится при помощи специального шлема. Сигналы анализируются специальной программой, после чего они передаются в бортовой компьютер для управления транспортным средством.

Вывод

Двигатель Тесла – представитель электрических автомобильных двигателей, который является самым мощным электромотором в мире. Обслуживание и ремонт проводятся только в условиях автосервиса. Это поможет избежать неприятностей.

Все, что нужно знать об электромоторе Tesla

Как выглядит электрический двигатель Tesla?

Любой знаток автомобильной марки Tesla знает, что название компании выбрано не случайно. Tesla Motors (Тесла Моторс) названа в честь создателя двигателя Николы Тесла, жившего в 19 веке. Практически каждый автомобиль, который производит компания Tesla – от родстера до модели S и Х, оснащается 3-фазным асинхронным двигателем переменного тока, концепцию которого и придумал легендарный изобретатель.  

 

В течение десятилетий после изобретения электродвигатель Николы Тесла работал от стационарной 3-фазной электрической розетки переменного тока. Примерно в 1990 году инженер-индивидуалист Алан Коккони разработал один из ранних портативных инверторов –устройство, которое превращает постоянный ток (DC) в батарее электромобиля в переменный ток (AC), необходимый для работы асинхронного двигателя.

 

Смотрите также: Почему Tesla Model S не подходит для спортивного использования?

 

Комбинация инвертор/электродвигатель была впервые использована на электроавтомобиле General Motors EV1. Позже итальянский физик Джузеппе Коккони создал улучшенную версию этой трансмиссии, которая появилась на автомобиле AC Propulsion Tzero. Но до серийного производства этого автомобиля не дошло. Зато на эту электромашину обратил внимание будущий соучредитель компании Tesla Motors Мартин Эберхард, основавший компанию в честь великого физика Николы Тесла вместе с Марком Тарпеннингом, к которым позже присоединился Илон Маск.

 

 

 

В итоге компания Tesla получила лицензию на технологию электромотора автомобиля tZERO для своего родстера. Так на автомобилях Tesla появился асинхронный двигатель, который, кстати, претерпел ряд изменений и улучшений.

 

Прелесть асинхронного двигателя в том, что он не требует постоянных магнитов. Постоянные магниты достаточной мощности для вращения двигателя электроавтомобиля обычно изготовлены из редкоземельных материалов. А, как известно, редкоземельные магниты имеют огромную первоначальную стоимость. Также такие магниты имеют свойство размагничиваться. Но главное, что цены на редкоземельные материалы зависят от их добычи, что приводит к большим биржевым колебаниям цен. 

 

Смотрите также: Электромоторы под капотом старых автомобилей: Легко

 

Благодаря же транзисторам асинхронный двигатель можно использовать с обычными магнитами. В асинхронном моторе используются электромагниты (катушки проволоки и т. д.), которые можно включать и выключать или переключать много раз в секунду благодаря транзисторам с эзотерическими названиями, такими как дополнительный полевой транзистор на основе оксида металла (MOS) -FET) или биполярный транзистор с изолированным затвором (IGBT).  

 

Асинхронный двигатель, конечно, потрясающий мотор. Но не идеальный. В двигателе Tesla используется дорогостоящий и сложный в изготовлении ротор, изготовленный из меди. А благодаря особенности работы асинхронных двигателей ротор имеет тенденцию нагреваться и даже перегреваться. Тепло – это потраченная впустую энергия (известная как потеря i ² r). В электроавтомобиле это имеет огромное значение. Асинхронный электромотор также не так эффективен на низких скоростях, в отличие от других двигателей. Поэтому эта технология открыта для новых решений, которые бы привели к созданию более эффективных электродвигателей, а также к снижению затрат себестоимости.  

 

Фото Ebay

 

В зависимости от модели автомобили Tesla оснащаются одним или двумя электродвигателями. Например, заднеприводная модель Tesla Model S оснащается 3-фазным 4-полюсным асинхронным двигателем (вверху справа). Электроника привода инвертора (слева). Редуктор 9. 73:1 и задний дифференциал (в центре) собраны в одну маслонаполненную часть, расположенную в задней части машины. Задние колеса приводятся в движение непосредственно этим устройством.

 

В машине нет сцепления и трансмиссии (нет переключения передач, нет режима «Нейтраль»). Можно запустить двигатель «вперед» для движения вперед и «назад» для движения назад. Питание ~ 400 В пост. тока поступает от аккумуляторной батареи через два тяжелых оранжевых кабеля, подходящих к инвертору, где он преобразует электричество в 3-фазный переменный ток. 

 

Полноприводные модели Tesla Model S оснащены аналогичным передним приводом со вторым асинхронным двигателем и редуктором 8.28:1, который и приводит непосредственно в движение передние колеса. 

 

В Tesla Model 3 на задних колесах используется вот этот двигатель:

 

Фото Ebay

 

Этот трехфазный 6-полюсный двигатель с постоянным магнитом с переключаемым сопротивлением (справа), электроникой привода инвертора (слева), редуктором 9:1 и задним дифференциалом (в центре) собран в едином блоке, который и вращает задние колеса.  

 

В моделях с полным приводом в Tesla Model 3 используется 3-фазный 4-полюсный асинхронный двигатель и редуктор, которые непосредственно и приводят передние колеса в движение. На скоростях этот асинхронный мотор немного более эффективный, чем задний двигатель PM-SR. Именно поэтому он используется для обеспечения большей части крутящего момента. 

 

Двигатель PMSR заднего привода Tesla модели 3 (статор и ротор) (технология Bloomberg). Трехфазный 6-полюсный двигатель с постоянным магнитом и переключаемым сопротивлением (PM-SRM) имеет даже более высокую производительность и эффективность, чем асинхронные двигатели, используемые в других автомобилях Tesla.

 

Ротор двигателя PMSR заднего привода Tesla Model 3 (технология Bloomberg)

 

Статор PMSR заднего привода Tesla Model 3 (технология Bloomberg)

 

 

Tesla Model S — Как это работает

Так сложилось, что в рубрике «Космоddrом» почти ни одна статья не проходит без упоминания несомненно любимого всеми нами господина Илона Маска. Он действительно является одной из самых харизматичных фигур в современном мире науки и техники, а его компании Tesla и SpaceX впечатляют своей деятельностью. Учитывая большой интерес к персоне Маска и его детищам, я решил  поближе познакомить вас с ними в рамках нашей новой рубрики «Как это работает». И в сегодняшней статье речь пойдет о текущем флагмане Tesla, Model S.

Думаю, ни для кого не секрет, что Tesla производит электромобили. Вряд ли найдется много желающих оспорить тот факт, что Model S, являющаяся «лицом компании» на данный момент, — лучший представитель наземных транспортных средств, работающих исключительно на электричестве. Давайте же разбираться, как он работает.

В отличие от привычных нам автомобилей, у Model S нет большого и тяжелого двигателя, ведь взрывать бензин и преобразовывать энергию во вращение колес нет необходимости. Вместо этого индукционный электродвигатель размером с арбуз расположен между задними колесами. Создатели утверждают, что эффективность преобразования энергии в движение такой силовой установкой в 3 раза выше, чем у стандартного двигателя внутреннего сгорания.

Снизу автомобиля поместились батареи. В зависимости от комплектации емкость может варьироваться от 60 кВт*ч до 85 кВт*ч. А это от 5040 до 7104 элементов питания соответственно.  Такая емкость обеспечит средний запас хода от 330 до 425 км. К слову, производством батарей занимается компания Panasonic.

Расположение аккумуляторов в нижней части Model S в сочетании с относительно легким кузовом из алюминия позволяет расположить центр тяжести на уровне в 45 см, что очень низко. А, как известно, чем ниже центр тяжести, тем лучше управляемость и поведение на поворотах. Распределение нагрузки между передней и задней осями составляет 47 к 53.

Двигатель, расположенный сзади, работает по простому индукционному принципу, который используется в массе бытовых приборов. На катушки в статоре подается переменный ток, а благодаря электромагнитной индукции в движение приводится ротор. Конкретно в случае Model S используется трехфазный четырехполюсной двигатель. Охлаждается он за счет циркуляции жидкости. С его помощью достигается мощность в 416 л.с. и вращающий момент в 600 Нм. Такие показатели позволяют разгонятся с места до сотни за 4,4 секунды (в случае топовой комплектации).

Помимо того что электрический двигатель не производит выхлопных газов, что позитивно сказывается на экологии, ему еще не нужно время на подачу топлива и преобразования его во вращение колес, что означает, что задержка между нажатием на педаль газа и подачей мощности почти нулевая. А система рекуперации позволяет почти не пользоваться педалью тормоза в городских условиях. Впрочем, интенсивность системы настраивается вручную. А еще потому что в Model S нет большого двигателя, бензобака и прочих объемных штук, вы получите много места. В багажнике (том, который сзади) при желании можно даже установить два дополнительных сидения. Неплохо как для седана. Так что вы сможете перевозить двух детей сзади и даже еще одного спереди.

Наверное, самое больное место любого электрического автомобиля — время и место зарядки. Tesla предлагает систему «суперзарядки», которая за полчаса добавит вам 275 км хода. Однако такие заправки есть далеко не везде, и не всегда вы будете проезжать мимо них. С помощью адаптера можно заряжать Model S и от стандартной розетки, но занимать это может очень долгое время — более 15 часов при токе в 20 А.

Впрочем, в 2013 году Tesla продемонстрировала возможность полной замены батарей на заряженные всегда за 90 секунд. Примерно такое же время необходимо для заправки бензином. Стоить такая процедура на станциях Tesla будет примерно $60-80, что соизмеримо с полным баком топлива. В то же время зарядка от сети на фирменных станциях для всех владельцев Tesla бесплатна.

Абсолютное большинство органов управления автомобилем сконцентрировано на 17″ тач-панели. Таким образом, можно попробовать растаможить Model S как большой планшет с чехлом в виде автомобиля. Если прокатит, это сэкономит вам кучу денег.

Эпилог

Надеюсь, вам было интересно узнать подробнее о Model S — пожалуй, лучшем электромобиле современности. В качестве бонуса можете посмотреть галерею живых фотографий от нашего главного редактора, Саши Ляпоты, который смог в свое время познакомиться с творением Tesla лично, пусть даже только на выставочном стенде.

Если вам нравится рубрика «Как это работает», рассказывайте о ней друзьям с помощью кнопок соцсетей — этим вы поможете развитию проекта. А также предлагайте темы для следующих выпусков в комментариях.

Электромотор самой недорогой модели автомобиля Tesla мощнее, чем двигатель BMW M3

В Tesla Model 3 будут использоваться аккумуляторы последней модификации с «Гигафабрики Tesla»

Компания Tesla собирается устанавливать в своих новых электромобилях Tesla Model 3 аккумуляторы, которые производятся сейчас на «Гигафабрике» из Невады. Новые силовые агрегаты, как обещает компания, будут более мощными и эффективными. Преобразователь был разработан с нуля, предыдущие модели, которые работали в той же Tesla Model S, не используются. Новое здесь все, включая полупроводниковые элементы системы. Инженерам компании удалось снизить количество уникальных элементов инвертора примерно на 25%, что позволяет удешевить конструкцию.

Кроме того, Model 3 получила 435-сильный электромотор. Об этом сообщил технический директор Tesla. Это даже больше, чем у BMW M3, где установлен трехлитровый шестицилиндровый твин-турбо двигатель (максимум — 431 л.с.). Благодаря мощному мотору самая медленная модификация модели сможет разгоняться до 96 километров в час всего за 6 секунд. У старшей модели с продвинутым режимом Ludicrous Mode на разгон до этой скорости уйдет всего 4 секунды.


Электронные компоненты инвертора (полевые транзисторы с изолированным затвором)

Инженеры компании уже несколько месяцев работают над созданием нового инвертора Model 3 мощностью 320 КВт. В конструкции инвертора используются биполярные транзисторы TO-247 с изолированным затвором. Эти электронные компоненты использовались в конструкции инвертора для Tesla Model X и Tesla Model S. Производство инверторов уже стартовало, запущены производственные линии и для других компонентов, поскольку компания собирается поставить около 500000 электромобилей к 2018 году.

Без подзарядки новая модель сможет проезжать от 340 до 400 километров, что очень неплохо. Изначально на рынок будет поставляться версия с запасом хода в 340 километров, после чего появится модель с аккумулятором емкостью в 80 КВт·ч. С этим аккумулятором электромобиль сможет пройти и 480 километров. Кроме того, новинка получает автопилот. И хотя он и не превратит электромобиль в робомобиль, помощь автомобилисту будет оказываться довольно серьезная.

Сейчас компания уже проводит тестирование своего нового электромобиля. К примеру, недавно именно такую модель сфотографировали в одном из сервисных центров компании. По внешнему виду она ничем не отличается от демонстрационного образца.

Отгружать Model 3 покупателям начнут не ранее конца 2017 года. Предзаказов на электромобиль поступило в несколько раз больше планируемого — на данный момент более 375 тысяч. Неясно, способна ли Tesla Motors справиться с такой нагрузкой без срыва сроков. Вполне возможно, что будут срывы сроков. По Model X проблемы были еще в первом квартале — вместо 4500 электромобилей компания смогла поставить 2400. Тем не менее Илон Маск обещает постепенно нарастить производственные мощности, чтобы заказчики любых моделей электромобиля получали свои транспортные средства точно в срок.

Мы проверили, сколько реально мощности в Tesla Model 3

В нашей глобальной сети Motorsport Network команда проекта InsideEVs, как следует из названия, отвечает за всякие электромобильные штуки. Поэтому неудивительно, что именно эти ребята решили выполнить независимые замеры «Теслы» Model 3, загнав на беговые барабаны по очереди сразу две версии американского электромобиля — Standart Plus и двухмоторную Performance. Так ли они круты, как заявляют фирменные анонсы и посты Илона Маска в «Твиттере»? Ведь непосредственно отдачу силовых установок фирма в официальных материалах не публикует.

Киловатты и лошадиные силы

Но прежде чем запустить стенд, давайте разберемся с единицами измерения мощности. Все привыкли оценивать ее в лошадиных силах, хотя международная система предписывает фиксировать работу, произведенную за единицу времени, в ваттах (применительно к машинам — в киловаттах, кВт). И производители электрокаров все чаще следуют правильному стандарту.

Впрочем, с переводом величин вопросов возникнуть не должно. Да, лошадиные силы бывают разные — «имперские», котловые… Однако в Европе (и России) обычно ориентируются на метрические значения. И тогда получается, что 100 кВт примерно равны 136 л.с., а 1 кВт, соответственно, составляет 1,36 л.с.

Вопрос выносливости

На практике реальная отдача электромобиля зависит не только от теоретических возможностей двигателя, но также от состояния аккумуляторов и режима езды. В этом плане машины на батарейках разительно отличаются от моделей с ДВС, которые способны в течение достаточно длительного времени работать на пике возможностей без потери значений мощности. Скажем так: гонки по овалам и рекорды скорости — не самые коронные дисциплины для электрокаров.

Мощность: пиковая и постоянная

Иными словами, в случае с двигателем внутреннего сгорания реальная максимальная мощность обычно плюс-минус совпадает с теоретически заявленной производителем (если не брать в расчет износ компонентов или, допустим, увеличенные потери в трансмиссии). А на электромобиле батарея не выдерживает длительной работы на пределе — при таком насилии, интенсивном разряде, со временем происходит деградация компонентов и аккумулятор начинает умирать, теряя расчетные показатели. Вот почему европейский стандарт ЕСЕ R85 применительно к электрокарам определяет максимальную мощность как ту, что силовая установка способна развивать в течение в среднем 30 минут.

Наши результаты

Так вот, целью проведенных коллегами из InsideEVs тестов как раз и стало выяснение пиковых показателей отдачи Tesla Model 3. Сколько киловатт и ньютон-метров способна обеспечить силовая установка американского электрокара без оглядки на стандарты сертификационных испытаний?

Не хотелось бы спойлерить, но если вам лень смотреть шестиминутный ролик или есть сложности с пониманием английских субтитров, расскажем. Версия Standart Plus показала на стенде 192 кВт (261 л.с.) и 310 Нм при 6980 об/мин и 4950 об/мин соответственно, при этом к 14700 об/мин показатели плавно снижаются. Модификация Performance ожидаемо круче — 347 кВт (472 л.с.) при 6550 об/мин и 545 Нм при 5860 об/мин, однако затем с ростом оборотов отдача начинает резко падать, хотя к 14000 об/мин на колеса все равно приходит порядка 170 кВт (230 сил). Отметим, что во время испытаний батареи были заряжены примерно на 80%, поэтому с полными аккумуляторами пиковые мощность и крутящий момент могут оказаться чуть выше.

Почему автомобиль Tesla использует двигатель переменного тока вместо двигателя постоянного тока?

ВСЕ вращающиеся электродвигатели являются двигателями переменного тока. Каждый из них.
Кроме того, в глубине души они делают то же самое. Разница заключается в том, как постоянный ток превращается в переменный ток и как он используется для получения стандартного результата.

Единственный двигатель с электронным управлением постоянного тока — это щеточный двигатель. DC превращается в переменный ток с помощью вращающегося коммутатора и фиксированных щеток. Помимо этого двигателя всем остальным понадобится некоторая форма преобразования постоянного тока в переменный. Щеточный двигатель, как правило, непривлекателен, поскольку механический переключатель постоянного тока в переменный (коммутатор) является относительно дорогим и относительно недолговечным.

Таким образом, для Tesla или другого электромобиля выбор не является постоянным или переменным током, но какая форма электродвигателя переменного тока наилучшим образом соответствует целям конструкции экономически эффективно.

Tesla будет использовать то, что она делает, потому что она достигла целей дизайна наиболее экономически эффективно.

---

Отрицательные отзывы свидетельствуют о том, что ряд людей согласны с Маркусом и считают, что приведенный выше ответ придирчив. Немного подумав и посмотрев на мои ответы в целом, можно предположить отсутствие понимания со стороны downvoters.

Все вращающиеся электродвигатели являются двигателями переменного тока

• Если вы думаете, что этот момент придирчив, то вам нужно подумать о том, что в целом делает электромобиль.

Давайте посмотрим, есть ли у нижестоящих людей смелость прочитать следующее, а затем удалить свои отрицательные голоса. Для меня это не имеет значения. Если вы вводите в заблуждение других людей, это имеет большое значение.

ВСЕМ роторным электродвигателям требуется контроллер для подачи переменного тока на двигатель каким-либо образом.
Различие между электродвигателем переменного тока и электродвигателем постоянного тока полезно в некоторых контекстах, но в автомобиле, который представляет собой замкнутую систему, которая начинается с источника энергии постоянного тока и заканчивается вращающимся электродвигателем, различие является ложным и бесполезным. Машина закрытая система. Где-то в системе есть контроллер, который в той или иной форме преобразует постоянный ток в переменный. Не имеет значения, установлен ли он внутри статора ротора или ротора, внутри корпуса двигателя, прикреплен к корпусу или где-то еще в автомобиле.

В почищенном щеткой двигателе постоянного тока «контроллер» представляет собой механический переключатель, установленный на конце вала двигателя. Этот контроллер называется коммутатором, но он функционально является контроллером, который принимает постоянный ток и создает погоню за своим магнитным полем переменного тока, что касается обмоток в двигателе.

Статор с постоянным магнитом и обмоткой ротора «Бесщеточный двигатель постоянного тока» функционально очень похож на щеточный двигатель постоянного тока, с заменой коммутатора электронными переключателями и датчиками, которые принимают входящий в комплект постоянный ток и применяют его к различным полям, чтобы они могли преследовать свой хвост как ротор вращается. Опять же, это двигатель переменного тока с контроллером. Просто спросите любую обмотку. Датчики находятся внутри самого двигателя, а переключатели могут находиться рядом с двигателем или дистанционно.

Асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором добавляет определенную сложность, используя вращение гнезда обмоток с низким импедансом внутри поля статора, чтобы вызвать напряжение в стержнях ротора и создать магнитное поле, которое вращает ротор так, что оно преследует вращающееся поле переменного тока. применяется к обмоткам статора. Опять же, он имеет однонаправленный (но синусоидально изменяющийся) постоянный ток во время любой части последовательности привода. Это такая же смешанная система постоянного и переменного тока, как и любая другая.

Можно неохотно описывать приводные двигатели с переменным вихревым током — больше одинаковых, но разных. Это двигатель переменного тока с контроллером, производящим его от постоянного тока.

Проводимое различие не имеет значения и тривиально. Реальный вопрос заключается в том, «почему Тесла использует именно эту форму двигателя, а не какую-то другую». То, что это не просто семантика, а отсутствие понимания, показано

• . .. которые требуют питания, а не постоянного тока, который более непосредственно от батареи постоянного тока. Введение Inveter означает большую стоимость (вес, контроллер и т. Д.) …

Единственным двигателем постоянного тока, который не требует какой-либо инверторной или электронной системы переключения, является механический щеточный двигатель. Они настолько непригодны для работы с легкими приводами с регулируемой скоростью, что их будет мало, если они вообще будут использоваться в современных конструкциях электромобилей. ВСЕ другие типы электродвигателей, у которых нет инвертора, будут иметь некоторую электронику вместо инвертора.

---

Я сказал ROTARY: «Электродвигатели — это двигатели переменного тока, потому что, возможно, можно создать бесщеточный линейный двигатель с двигателем постоянного тока с коммутируемым режимом работы только с постоянным током, хотя это приведет к неэффективному использованию меди и магнетизма. Вы можете сделать это с помощью роторного двигателя, но без реального мира». мотор в серийном производстве сделал бы так.

какие они бывают (electric motor)

В этой статье будет небольшой обзор по разным типам электродвигателей с фотографиями и примерами применений. Почему в пылесос ставятся одни двигатели, а в вентилятор вытяжки другие? Какие двигатели стоят в сегвее? А какие двигают поезд метро?
Каждый электродвигатель обладает некоторыми отличительными свойствами, которые обуславливают его область применения, в которой он наиболее выгоден. Синхронные, асинхронные, постоянного тока, коллекторные, бесколлекторные, вентильно-индукторные, шаговые… Почему бы, как в случае с двигателями внутреннего сгорания, не изобрести пару типов, довести их до совершенства и ставить их и только их во все применения? Давайте пройдемся по всем типам электродвигателей, а в конце обсудим, зачем же их столько и какой двигатель «самый лучший».

Двигатель постоянного тока (ДПТ)

С этим двигателем все должны быть знакомы с детства, потому что именно этот тип двигателя стоит в большинстве старых игрушек. Батарейка, два проводка на контакты и звук знакомого жужжания, вдохновляющего на дальнейшие конструкторские подвиги. Все ведь так делали? Надеюсь. Иначе эта статья, скорее всего, не будет вам интересна. Внутри такого двигателя на валу установлен контактный узел – коллектор, переключающий обмотки на роторе в зависимости от положения ротора. Постоянный ток, подводимый к двигателю, протекает то по одним, то по другим частям обмотки, создавая вращающий момент. Кстати, не уходя далеко, всех ведь, наверное, интересовало – что за желтые штучки стояли на некоторых ДПТ из игрушек, прямо на контактах (как на фото сверху)? Это конденсаторы – при работе коллектора из-за коммутаций потребление тока импульсное, напряжение может также меняться скачками, из-за чего двигатель создает много помех. Они особенно мешают, если ДПТ установлен в радиоуправляемой игрушке. Конденсаторы как раз гасят такие высокочастотные пульсации и, соответственно, убирают помехи.
Двигатели постоянного тока бывают как очень маленького размера («вибра» в телефоне), так и довольно большого – обычно до мегаватта. Например, на фото ниже показан тяговый электродвигатель электровоза мощностью 810 кВт и напряжением 1500 В. 

Почему ДПТ не делают мощнее? Главная проблема всех ДПТ, а в особенности ДПТ большой мощности – это коллекторный узел. Скользящий контакт сам по себе является не очень хорошей затеей, а скользящий контакт на киловольты и килоамперы – и подавно. Поэтому конструирование коллекторного узла для мощных ДПТ – целое искусство, а на мощности выше мегаватта сделать надежный коллектор становится слишком сложно (рекорд — 12,5 МВт). В потребительском качестве ДПТ хорош своей простотой с точки зрения управляемости. Его момент прямо пропорционален току якоря, а частота вращения (по крайней мере холостой ход) прямо пропорциональна приложенному напряжению. Поэтому до наступления эры микроконтроллеров, силовой электроники и частотного регулируемого привода переменного тока именно ДПТ был самым популярным электродвигателем для задач, где требуется регулировать частоту вращения или момент.
Также нужно упомянуть, как именно в ДПТ формируется магнитный поток возбуждения, с которым взаимодействует якорь (ротор) и за счет этого возникает вращающий момент. Этот поток может делаться двумя способами: постоянными магнитами и обмоткой возбуждения. В небольших двигателях чаще всего ставят постоянные магниты, в больших – обмотку возбуждения. Обмотка возбуждения – это еще один канал регулирования. При увеличении тока обмотки возбуждения увеличивается её магнитный поток. Этот магнитный поток входит как в формулу момента двигателя, так и в формулу ЭДС. Чем выше магнитный поток возбуждения, тем выше развиваемый момент при том же токе якоря. Но тем выше и ЭДС машины, а значит при том же самом напряжении питания частота вращения холостого хода двигателя будет ниже. Зато если уменьшить магнитный поток, то при том же напряжении питания частота холостого хода будет выше, уходя в бесконечность при уменьшении потока возбуждения до нуля. Это очень важное свойство ДПТ.

Универсальный коллекторный двигатель

Как ни странно, это самый распространенный в быту электродвигатель, название которого наименее известно. Почему так получилось? Его конструкция и характеристики такие же, как у двигателя постоянного тока, поэтому упоминание о нем в учебниках по приводу обычно помещается в самый конец главы про ДПТ. При этом ассоциация коллектор = ДПТ так прочно заседает в голове, что не всем приходит на ум, что двигатель постоянного тока, в названии которого присутствует «постоянный ток», теоретически можно включать в сеть переменного тока. Давайте разберемся.
Как изменить направление вращения двигателя постоянного тока? Это знают все, надо сменить полярность питания якоря. А ещё? А еще можно сменить полярность питания обмотки возбуждения, если возбуждение сделано обмоткой, а не магнитами. А если полярность сменить и у якоря, и у обмотки возбуждения? Правильно, направление вращения не изменится. Так что же мы ждем? Соединяем обмотки якоря и возбуждения последовательно или параллельно, чтобы полярность изменялась одинаково и там и там, после чего вставляем в однофазную сеть переменного тока! Готово, двигатель будет крутиться. Есть один только маленький штрих, который надо сделать: так как по обмотке возбуждения протекает переменный ток, её магнитопровод, в отличие от истинного ДПТ, надо изготовить шихтованным, чтобы снизить потери от вихревых токов. И вот мы и получили так называемый «универсальный коллекторный двигатель», который по конструкции является подвидом ДПТ, но… прекрасно работает как от переменного, так и от постоянного тока.
Этот тип двигателей наиболее широко распространен в бытовой технике, где требуется регулировать частоту вращения: дрели, стиральные машины (не с «прямым приводом»), пылесосы и т.п. Почему именно он так популярен? Из-за простоты регулирования. Как и в ДПТ, его можно регулировать уровнем напряжения, что для сети переменного тока делается симистором (двунаправленным тиристором). Схема регулирования может быть так проста, что помещается, например, прямо в «курке» электроинструмента и не требует ни микроконтроллера, ни ШИМ, ни датчика положения ротора.

Асинхронный электродвигатель

Еще более распространенным, чем коллекторные двигатели, является асинхронный двигатель. Только распространен он в основном в промышленности – где присутствует трехфазная сеть. Если кратко, то его статор – это распределенная двухфазная или трехфазная (реже многофазная) обмотка. Она подключается к источнику переменного напряжения и создает вращающееся магнитное поле. Ротор можно представлять себе в виде медного или алюминиевого цилиндра, внутри которого находится железо магнитопровода. К ротору в явном виде напряжение не подводится, но оно индуцируется там за счет переменного поля статора (поэтому двигатель на английском языке называют индукционным). Возникающие вихревые токи в короткозамкнутом роторе взаимодействуют с полем статора, в результате чего образуется вращающий момент.
Почему асинхронный двигатель так популярен? У него нет скользящего контакта, как у коллекторного двигателя, а поэтому он более надежен и требует меньше обслуживания. Кроме того, такой двигатель может пускаться от сети переменного тока «прямым пуском» – его можно включить коммутатором «на сеть», в результате чего двигатель запустится (с большим пусковым током 5-7 крат, но допустимым). ДПТ относительно большой мощности так включать нельзя, от пускового тока погорит коллектор. Также асинхронные привода, в отличие от ДПТ, можно делать гораздо большей мощности – десятки мегаватт, тоже благодаря отсутствию коллектора. При этом асинхронный двигатель относительно прост и дешев.
Асинхронный двигатель применяется и в быту: в тех устройствах, где не нужно регулировать частоту вращения. Чаще всего это так называемые «конденсаторные» двигатели, или, что тоже самое, «однофазные» асинхронники. Хотя на самом деле с точки зрения электродвигателя правильнее говорить «двухфазные», просто одна фаза двигателя подключается в сеть напрямую, а вторая через конденсатор. Конденсатор делает фазовый сдвиг напряжения во второй обмотке, что позволяет создать вращающееся эллиптическое магнитное поле. Обычно такие двигатели применяются в вытяжных вентиляторах, холодильниках, небольших насосах и т.п.
Минус асинхронного двигателя по сравнению с ДПТ в том, что его сложно регулировать. Асинхронный электродвигатель – это двигатель переменного тока. Если асинхронному двигателю просто понизить напряжение, не понизив частоту, то он несколько снизит скорость, да. Но у него увеличится так называемое скольжение (отставание частоты вращения от частоты поля статора), увеличатся потери в роторе, из-за чего он может перегреться и сгореть. Можно представлять это себе как регулирование скорости движения легкового автомобиля исключительно сцеплением, подав полный газ и включив четвертую передачу. Чтобы правильно регулировать частоту вращения асинхронного двигателя нужно пропорционально регулировать и частоту, и напряжение. А лучше и вовсе организовать векторное управление. Но для этого нужен преобразователь частоты – целый прибор с инвертором, микроконтроллером, датчиками и т.п. До эры силовой полупроводниковой электроники и микропроцессорной техники (в прошлом веке) регулирование частотой было экзотикой – его не на чем было делать. Но сегодня регулируемый асинхронный электропривод на базе преобразователя частоты – это уже стандарт-де-факто.

Синхронный электродвигатель

Синхронных приводов бывает несколько подвидов – с магнитами (PMSM) и без (с обмоткой возбуждения и контактными кольцами), с синусоидальной ЭДС или с трапецеидальной (бесколлекторные двигатели постоянного тока, BLDC). Сюда же можно отнести некоторые шаговые двигатели. До эры силовой полупроводниковой электроники уделом синхронных машин было применение в качестве генераторов (почти все генераторы всех электростанций – синхронные машины), а также в качестве мощных приводов для какой-либо серьезной нагрузки в промышленности. Все эти машины выполнялись с контактными кольцами, о возбуждении от постоянных магнитов при таких мощностях речи, конечно же, не идет. При этом у синхронного двигателя, в отличие от асинхронного, большие проблемы с пуском. Если включить мощную синхронную машину напрямую на трехфазную сеть, то всё будет плохо. Так как машина синхронная, она должна вращаться строго с частотой сети. Но за время 1/50 секунды ротор, конечно же, разогнаться с нуля до частоты сети не успеет, а поэтому он будет просто дергаться туда-сюда, так как момент получится знакопеременный. Это называется «синхронный двигатель не вошел в синхронизм». Поэтому в реальных синхронных машинах применяют асинхронный пуск – делают внутри синхронной машины небольшую асинхронную пусковую обмотку и закорачивают обмотку возбуждения, имитируя «беличью клетку» асинхронника, чтобы разогнать машину до частоты, примерно равной частоте вращения поля, а уже после этого включается возбуждение постоянным током и машина втягивается в синхронизм. И если у асинхронного двигателя регулировать частоту ротора без изменения частоты поля хоть как-то можно, то у синхронного двигателя нельзя никак. Он или крутится с частой поля, или выпадает из синхронизма и с отвратительными переходными процессами останавливается. Кроме того, у синхронного двигателя без магнитов есть контактные кольца – скользящий контакт, чтобы передавать энергию на обмотку возбуждения в роторе. С точки зрения сложности, это, конечно, не коллектор ДПТ, но всё равно лучше бы было без скользящего контакта. Именно поэтому в промышленности для нерегулируемой нагрузки применяют в основном менее капризные асинхронные привода.
Но все изменилось с появлением силовой полупроводниковой электроники и микроконтроллеров. Они позволили сформировать для синхронной машины любую нужную частоту поля, привязанную через датчик положения к ротору двигателя: организовать вентильный режим работы двигателя (автокоммутацию) или векторное управление. При этом характеристики привода целиком (синхронная машина + инвертор) получились такими, какими они получаются у двигателя постоянного тока: синхронные двигатели заиграли совсем другими красками. Поэтому начиная где-то с 2000 года начался «бум» синхронных двигателей с постоянными магнитами. Сначала они робко вылезали в вентиляторах кулеров как маленькие BLDC двигатели, потом добрались до авиамоделей, потом забрались в стиральные машины как прямой привод, в электротягу (сегвей, Тойота приус и т.п.), всё больше вытесняя классический в таких задачах коллекторный двигатель. Сегодня синхронные двигатели с постоянными магнитами захватывают всё больше применений и идут семимильными шагами. И все это – благодаря электронике. Но чем же лучше синхронный двигатель асинхронного, если сравнивать комплект преобразователь+двигатель? И чем хуже? Этот вопрос будет рассматриваться в конце статьи, а сейчас давайте пройдемся еще по нескольким типам электродвигателей.

Вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением (ВИД СВ, SRM)

У него много названий. Обычно его коротко называют вентильно-индукторный двигатель (ВИД) или вентильно-индукторная машина (ВИМ) или привод (ВИП). В английской терминологии это switched reluctance drive (SRD) или motor (SRM), что переводится как машина с переключаемым магнитным сопротивлением. Но чуть ниже будет рассматриваться другой подвид этого двигателя, отличающийся по принципу действия. Чтобы не путать их друг с другом, «обычный» ВИД, который рассмотрен в этом разделе, мы называем «вентильно-индукторный двигатель с самовозбуждением» или коротко ВИД СВ, что подчеркивает принцип возбуждения и отличает его от машины, рассмотренной далее. Но другие исследователи его также называют ВИД с самоподмагничиванием, иногда реактивный ВИД (что отражает суть образования вращающего момента).Конструктивно это самый простой двигатель и по принципу действия похож на некоторые шаговые двигатели. Ротор – зубчатая железка. Статор – тоже зубчатый, но с другим числом зубцов. Проще всего принцип работы поясняет вот эта анимация:
Подавая постоянный ток в фазы в соответствии с текущим положением ротора можно заставить двигатель вращаться. Фаз может быть разное количество. Форма тока реального привода для трех фаз показа на рисунке (токоограничение 600А):

Однако за простоту двигателя приходится платить. Так как двигатель питается однополярными импульсами тока, напрямую «на сеть» его включать нельзя. Обязательно требуется преобразователь и датчик положения ротора. Причем преобразователь не классический (типа шестиключевой инвертор): для каждой фазы у преобразователя для SRD должны быть полумосты, как на фото в начале этого раздела. Проблема в том, что для удешевления комплектующих и улучшения компоновки преобразователей силовые ключи и диоды часто не изготавливаются отдельно: обычно применяются готовые модули, содержащие одновременно два ключа и два диода – так называемые стойки. И именно их чаще всего и приходится ставить в преобразователь для ВИД СВ, половину силовых ключей просто оставляя незадействованной: получается избыточный преобразователь. Хотя в последние годы некоторые производители IGBT модулей выпустили изделия, предназначенные именно для SRD.
Следующая проблема – это пульсации вращающего момента. В силу зубчатой структуры и импульсного тока момент редко получается стабильным – чаще всего он пульсирует. Это несколько ограничивает применимость двигателей для транспорта – кому хочется иметь пульсирующий момент на колесах? Кроме того, от таких импульсов тянущего усилия не очень хорошо себя чувствуют подшипники двигателя. Проблема несколько решается специальным профилированием формы тока фазы, а также увеличением количества фаз.
Однако даже при этих недостатках двигатели остаются перспективными в качестве регулируемого привода. Благодаря их простоте сам двигатель получается дешевле классического асинхронного двигателя. Кроме того, двигатель легко сделать многофазным и многосекционным, разделив управление одним двигателем на несколько независимых преобразователей, которые работают параллельно. Это позволяет повысить надежность привода – отключение, скажем, одного из четырех преобразователей не приведет к остановке привода в целом – трое соседей будут какое-то время работать с небольшой перегрузкой. Для асинхронного двигателя такой фокус выполнить так просто не получается, так как невозможно сделать несвязанные друг с другом фазы статора, которые бы управлялись отдельным преобразователем полностью независимо от других. Кроме того, ВИД очень хорошо регулируются «вверх» от основной частоты. Железку ротора можно раскручивать без проблем до очень высоких частот.

Вентильно-индукторный двигатель с независимым возбуждением (ВИД НВ)

Это совсем другой тип двигателя, отличающийся по принципу действия от обычного ВИД. Исторически известны и широко используются вентильно-индукторные генераторы такого типа, применяемые на самолетах, кораблях, железнодорожном транспорте, а вот именно двигателями такого типа почему-то занимаются мало.
На рисунке схематично показана геометрия ротора и магнитный поток обмотки возбуждения, а также изображено взаимодействие магнитных потоков статора и ротора, при этом ротор на рисунке установлен в согласованное положение (момент равен нулю).
Ротор собран из двух пакетов (из двух половинок), между которыми установлена обмотка возбуждения (на рисунке показана как четыре витка медного провода). Несмотря на то, что обмотка висит «посередине» между половинками ротора, крепится она к статору и не вращается. Ротор и статор выполнены из шихтованного железа, постоянные магниты отсутствуют. Обмотка статора распределенная трехфазная – как у обычного асинхронного или синхронного двигателя. Хотя существуют варианты такого типа машин с сосредоточенной обмоткой: зубцами на статоре, как у SRD или BLDC двигателя. Витки обмотки статора охватывают сразу оба пакета ротора.
Упрощенно принцип работы можно описать следующим образом: ротор стремится повернуться в такое положение, при котором направления магнитного потока в статоре (от токов статора) и роторе (от тока возбуждения) совпадут. При этом половина электромагнитного момента образуется в одном пакете, а половина – в другом. Со стороны статора машина подразумевает разнополярное синусоидальное питание (ЭДС синусоидальна), электромагнитный момент активный (полярность зависит от знака тока) и образован за счет взаимодействия поля, созданного током обмотки возбуждения с полем, созданного обмотками статора. По принципу работы эта машина отлична от классических шаговых и SRD двигателей, в которых момент реактивный (когда металлическая болванка притягивается к электромагниту и знак усилия не зависит от знака тока электромагнита).
С точки зрения управления ВИД НВ оказывается эквивалентен синхронной машине с контактными кольцами. То есть, если вы не знаете конструкцию этой машины и используете её как «черный ящик», то она ведет себя практически неотличимо от синхронной машины с обмоткой возбуждения. Можно сделать векторное управление или автокоммутацию, можно ослаблять поток возбуждения для повышения частоты вращения, можно усиливать его для создания большего момента – всё так, как будто это классическая синхронная машина с регулируемым возбуждением. Только ВИД НВ не имеет скользящего контакта. И не имеет магнитов. И ротор в виде дешевой железной болванки. И момент не пульсирует, в отличие от SRD. Вот, например, синусоидальные токи ВИД НВ при работе векторного управления:

Кроме того, ВИД НВ можно создавать многофазным и многосекционным, аналогично тому, как это делается в ВИД СВ. При этом фазы оказываются несвязанными друг с другом магнитными потоками и могут работать независимо. Т.е. получается как будто бы несколько трехфазных машин в одной, к каждой из которых присоединяется свой независимый инвертор с векторным управлением, а результирующая мощность просто суммируется. Координации между преобразователями при этом не требуется никакой – только общее задание частоты вращения.
Минусы этого двигателя тоже есть: напрямую от сети он крутиться не может, так как, в отличие от классических синхронных машин, ВИД НВ не имеет асинхронной пусковой обмотки на роторе. Кроме того, он сложнее по конструкции, чем обычный ВИД СВ (SRD).

Заключение: какой же электродвигатель самый лучший?

К сожалению, двумя словами здесь не обойтись. И общими выводами про то, что у каждого двигателя свои достоинства и недостатки – тоже. Потому что не рассмотрены самые главные качества – массогабаритные показатели каждого и типов машин, цена, а также их механические характеристики и перегрузочная способность. Оставим нерегулируемый асинхронный привод крутить свои насосы напрямую от сети, тут ему конкурентов нет. Оставим коллекторные машины крутить дрели и пылесосы, тут с ними в простоте регулирования тоже потягаться сложно.
Давайте рассмотрим регулируемый электропривод, режим работы которого – длительный. Коллекторные машины здесь сразу исключаются из конкуренции по причине ненадежности коллекторного узла. Но остались еще четыре – синхронный, асинхронный, и два типа вентильно-индукторных. Если мы говорим о приводе насоса, вентилятора и чего-то похожего, что используется в промышленности и где масса и габариты особо не важны, то здесь из конкуренции выпадают синхронные машины. Для обмотки возбуждения требуются контактные кольца, что является капризным элементом, а постоянные магниты очень дороги. Конкурирующими вариантами остаются асинхронный привод и вентильно-индукторные двигатели обоих типов.
Как показывает опыт, все три типа машин успешно применяются. Но – асинхронный привод невозможно (или очень сложно) секционировать, т.е. разбить мощную машину на несколько маломощных. Поэтому для обеспечения большой мощности асинхронного преобразователя требуется делать его высоковольтным: ведь мощность – это, если грубо, произведение напряжения на ток. Если для секционируемого привода мы можем взять низковольтный преобразователь и наставить их несколько, каждый на небольшой ток, то для асинхронного привода преобразователь должен быть один. Но не делать же преобразователь на 500В и ток 3 килоампера? Это провода нужны с руку толщиной. Поэтому для увеличения мощности повышают напряжение и снижают ток. А высоковольтный преобразователь – это совсем другой класс задачи. Нельзя просто так взять силовые ключи на 10кВ и сделать из них классический инвертор на 6 ключей, как раньше: и нет таких ключей, а если есть, они очень дороги. Инвертор делают многоуровневым, на низковольтных ключах, соединенных последовательно в сложных комбинациях. Такой инвертор иногда тянет за собой специализированный трансформатор, оптические каналы управления ключами, сложную распределенную систему управления, работающую как одно целое… В общем, сложно всё у мощного асинхронного привода. При этом вентильно-индукторный привод за счет секционирования может «отсрочить» переход на высоковольтный инвертор, позволяя сделать привода до единиц мегаватт от низковольтного питания, выполненные по классической схеме. В этом плане ВИПы становятся интереснее асинхронного привода, да еще и обеспечивают резервирование. С другой стороны, асинхронные привода работают уже сотни лет, двигатели доказали свою надежность. ВИПы же только пробивают себе дорогу. Так что здесь надо взвесить много факторов, чтобы выбрать для конкретной задачи наиболее оптимальный привод.Но всё становится еще интереснее, когда речь заходит о транспорте или о малогабаритных устройствах. Там уже нельзя беспечно относиться к массе и габаритам электропривода. И вот там уже нужно смотреть на синхронные машины с постоянными магнитами. Если посмотреть только на параметр мощности деленной на массу (или размер), то синхронные машины с постоянными магнитами вне конкуренции. Отдельные экземпляры могут быть в разы меньше и легче, чем любой другой «безмагнитный» привод переменного тока. Но здесь есть одно опасное заблуждение, которое я сейчас постараюсь развеять.
Если синхронная машина в три раза меньше и легче – это не значит, что для электротяги она подходит лучше. Всё дело в отсутствии регулировки потока постоянных магнитов. Поток магнитов определяет ЭДС машины. На определенной частоте вращения ЭДС машины достигает напряжения питания инвертора и дальнейшее повышение частоты вращения становится затруднительно. Тоже самое касается и повышения момента. Если нужно реализовать больший момент, в синхронной машине нужно повышать ток статора – момент возрастет пропорционально. Но более эффективно было бы повысить и поток возбуждения – тогда и магнитное насыщение железа было бы более гармоничным, а потери были бы ниже. Но опять же поток магнитов повышать мы не можем. Более того, в некоторых конструкциях синхронных машин и ток статора нельзя повышать сверх определенной величины – магниты могут размагнититься. Что же получается? Синхронная машина хороша, но только лишь в одной единственной точке – в номинальной. С номинальной частотой вращения и номинальным моментом. Выше и ниже – всё плохо. Если это нарисовать, то получится вот такая характеристика частоты от момента (красным):

На рисунке по горизонтальной оси отложен момент двигателя, по вертикальной – частота вращения. Звездочкой отмечена точка номинального режима, например, пусть это будет 60 кВт. Заштрихованный прямоугольник – это диапазон, где возможно регулирование синхронной машины без проблем – т.е. «вниз» по моменту и «вниз» по частоте от номинала. Красной линией отмечено, что можно выжать из синхронной машины сверх номинала – небольшое повышение частоты вращения за счет так называемого ослабления поля (на самом деле это создание лишнего реактивного тока по оси d двигателя в векторном управлении), а также показана некоторая возможная форсировка по моменту, чтобы было безопасно для магнитов. Всё. А теперь давайте поставим эту машину в легковое транспортное средство без коробки передач, где батарея рассчитана на отдачу 60 кВт. Желаемая тяговая характеристика изображена синим. Т.е. начиная с самой низкой скорости, скажем, с 10 км/ч привод должен развивать свои 60 кВт и продолжать их развивать вплоть до максимальной скорости, скажем 150 км/ч. Синхронная машина и близко не лежала: её момента не хватит даже чтобы заехать на бордюр у подъезда (или на поребрик у парадной, для полит. корректности), а разогнаться машина сможет лишь до 50-60 км/ч.
Что же это значит? Синхронная машина не подходит для электротяги без коробки передач? Подходит, конечно же, просто надо по-другому её выбрать. Вот так:
Надо выбрать такую синхронную машину, чтобы требуемый тяговый диапазон регулирования был весь внутри её механической характеристики. Т.е. чтобы машина одновременно могла развить и большой момент, и работать на большой частоте вращения. Как вы видите из рисунка… установленная мощность такой машины будет уже не 60 кВт, а 540 кВт (можно посчитать по делениям). Т.е. в электромобиль с батареей на 60 кВт придется установить синхронную машину и инвертор на 540 кВт, просто чтобы «пройти» по требуемому моменту и частоте вращения.
Конечно же, так как описано, никто не делает. Никто не ставит машину на 540 кВт вместо 60 кВт. Синхронную машину модернизируют, пытаясь «размазать» её механическую характеристику из оптимума в одной точке вверх по скорости и вниз по моменту. Например, прячут магниты в железо ротора (делают инкорпорированными), это позволяет не бояться размагнитить магниты и ослаблять поле смелее, а также перегружать по току побольше. Но от таких модификаций синхронная машина набирает вес, габариты и становится уже не такой легкой и красивой, какой она была раньше. Появляются новые проблемы, такие как «что делать, если в режиме ослабления поля инвертор отключился». ЭДС машины может «накачать» звено постоянного тока инвертора и выжечь всё. Или что делать, если инвертор на ходу пробился — синхронная машина замкнется и может токами короткого замыкания убить и себя, и водителя, и всю оставшуюся живой электронику — нужны схемы защиты и т.п.
Поэтому синхронная машина хороша там, где большого диапазона регулирования не требуется. Например, в сегвее, где скорость с точки зрения безопасности может быть ограничена на 30 км/ч (или сколько там у него?). А еще синхронная машина идеальна для вентиляторов: у вентилятора сравнительно мало изменяется частота вращения, от силы раза в два – больше особо нет смысла, так как воздушный поток ослабевает пропорционально квадрату скорости (примерно). Поэтому для небольших пропеллеров и вентиляторов синхронная машина – это то, что нужно. И как раз она туда, собственно, успешно ставится.
Тяговую кривую, изображенную на рисунке синим цветом, испокон веков реализуют двигатели постоянного тока с регулируемым возбуждением: когда ток обмотки возбуждения изменяют в зависимости от тока статора и частоты вращения. При увеличении частоты вращения уменьшается и ток возбуждения, позволяя машине разгоняться выше и выше. Поэтому ДПТ с независимым (или смешанным) управлением возбуждением классически стоял и до сих пор стоит в большинстве тяговых применений (метро, трамваи и т.п.). Какая же электрическая машина переменного тока может с ним поспорить?
К такой характеристике (постоянства мощности) могут лучше приблизиться двигатели, у которых регулируется возбуждение. Это асинхронный двигатель и оба типа ВИПов. Но у асинхронного двигателя есть две проблемы: во-первых, его естественная механическая характеристика – это не кривая постоянства мощности. Потому что возбуждение асинхронного двигателя осуществляется через статор. А поэтому в зоне ослабления поля при постоянстве напряжения (когда на инверторе оно закончилось) подъем частоты в два раза приводит к падению тока возбуждения в два раза и моментоообразующего тока тоже в два раза. А так как момент на двигателе – это произведение тока на поток, то момент падает в 4 раза, а мощность, соответственно, в два. Вторая проблема – это потери в роторе при перегрузке с большим моментом. В асинхронном двигателе половина потерь выделяется в роторе, половина в статоре. Для уменьшения массогабаритных показателей на транспорте часто применяется жидкостное охлаждение. Но водяная рубашка эффективно охладит лишь статор, за счет явления теплопроводности. От вращающегося ротора тепло отвести значительно сложнее – путь отвода тепла через «теплопроводность» отрезан, ротор не касается статора (подшипники не в счет). Остается воздушное охлаждение путем перемешивая воздуха внутри пространства двигателя или излучение тепла ротором. Поэтому ротор асинхронного двигателя получается своеобразным «термосом» — единожды перегрузив его (сделав динамичный разгон на машине), требуется долгое время ждать остывания ротора. А ведь его температуру еще и не измерить… приходится только предсказывать по модели.
Здесь нужно отметить, как мастерски обе проблемы асинхронного двигателя обошли в Тесла в своей Model S. Проблему с отводом тепла из ротора они решили… заведя во вращающийся ротор жидкость (у них есть соответствующий патент, где вал ротора полый и он омывается внутри жидкостью, но достоверно я не знаю, применяют ли они это). А вторую проблему с резким уменьшением момента при ослаблении поля… они не решали. Они поставили двигатель с тяговой характеристикой, почти как у меня нарисована для «избыточного» синхронного двигателя на рисунке выше, только у них не 540 кВт, а 300 кВт. Зона ослабления поля в Тесле очень маленькая, где-то два крата. Т.е. они поставили «избыточный» для легкового автомобиля двигатель, сделав вместо бюджетного седана по сути спорт-кар с огромной мощностью. Недостаток асинхронного двигателя обратили в достоинство. Но если бы они попытались сделать менее «производительный» седан, мощностью 100 кВт или меньше, то асинхронный двигатель, скорее всего, был бы точно таким же (на 300 кВт), просто его искусственно задушили электроникой бы под возможности батареи.
А теперь ВИПы. Что могут они? Какая тяговая характеристика у них? Про ВИД СВ я точно сказать не могу – это по своему принципу работы нелинейный двигатель, и от проекта к проекту его механическая характеристика может сильно меняться. Но в целом он скорее всего лучше асинхронного двигателя в плане приближения к желаемой тяговой характеристике с постоянством мощности. А вот про ВИД НВ я могу сказать подробнее. Видите вон ту желаемую тяговую характеристику на рисунке выше, которая нарисована синим цветом, к которой мы хотим стремиться? Это на самом деле не просто желаемая характеристика. Это реальная тяговая характеристика, которую по точкам по датчику момента сняли для одного из ВИД НВ. Так как ВИД НВ имеет независимое внешнее возбуждение, то его качества наиболее приближены к ДПТ НВ, который тоже может сформировать такую тяговую характеристику за счет регулирования возбуждения.
Так что же? ВИД НВ – идеальная машина для тяги без единой проблемы? На самом деле нет. Проблем у него тоже куча. Например, его обмотка возбуждения, которая «висит» между пакетами статора. Хоть она и не вращается, от неё тоже сложно отводить тепло – получается ситуация почти как ротором асинхронника, лишь немного получше. Можно, в случае надобности, «кинуть» трубку охлаждения со статора. Вторая проблема – это завышенные массогабаритные показатели. Глядя на рисунок ротора ВИД НВ, можно видеть, что пространство внутри двигателя используется не очень эффективно – «работают» только начало и конец ротора, а середина занята обмоткой возбуждения. В асинхронном двигателе, например, вся длина ротора, всё железо «работает». Сложность сборки – засунуть обмотку возбуждения внутрь пакетов ротора надо еще суметь (ротор делается разборным, соответственно, есть проблемы с балансировкой). Ну и просто массогабаритные характеристики пока получаются не очень-то выдающимися по сравнению с теми же асинхронными двигателями Тесла, если накладывать тяговые характеристики друг на друга.
А также есть еще общая проблема обоих типов ВИД. Их ротор – пароходное колесо. И на высоких частотах вращения (а высокая частота нужна, так высокочастотные машины при той же мощности меньше тихоходных) потери от перемешивания воздуха внутри становятся очень значительными. Если до 5000-7000 об/мин ВИД еще можно сделать, то на 20000 об/мин это получится большой миксер. А вот асинхронный двигатель на такие частоты и гораздо выше сделать вполне можно за счет гладкого статора.
Так что же лучше всего в итоге для электротяги? Какой двигатель самый лучший?
Понятия не имею. Все плохие. Надо изобретать дальше. Но мораль статьи такова – если вы хотите сравнить между собой разные типы регулируемого электропривода, то нужно сравнивать на конкретной задаче с конкретной требуемой механической характеристикой по всем-всем параметрам, а не просто по мощности. Также в этой статье не рассмотрены еще куча нюансов сравнения. Например, такой параметр как длительность работы в каждой из точек механической характеристики. На максимальном моменте обычно ни одна машина не может работать долго – это режим перегрузки, а на максимальной скорости очень плохо себя чувствуют синхронные машины с магнитами – там у них огромные потери в стали. А еще интересный параметр для электротяги – потери при движении выбегом, когда водитель отпустил газ. Если ВИПы и асинхронные двигатели будут крутиться как болванки, то у синхронной машины с постоянными магнитами останутся почти номинальные потери в стали из-за магнитов. И так далее, и так далее…
Поэтому нельзя вот так просто взять и выбрать лучший электропривод.

Engineering 101: объяснение технологии электромобилей Tesla [Видео]

Опубликовано 6 июня 2017 г. от Чарльз Моррис

Мы, Теслафилы, знакомы с классными атрибутами электромобилей — мгновенным крутящим моментом, большей эффективностью, рекуперативным торможением — но многие ли из нас действительно понимают, как все это работает? Любой, кто хочет немного глубже понять принцип работы электрического силового агрегата, не посещая инженерную школу, должен будет посмотреть «Как работает электромобиль?»

Вверху: что на самом деле внутри Tesla Model S (Источник: Tesla)

Этот десятиминутный учебник по трансмиссии, входящий в серию видеороликов Patreon’s Learn Engineering, очень доступен, но на удивление информативен. В нем используется язык, достаточно простой для понимания, но в нем подробно рассказывается о работе электрической трансмиссии и о том, чем она отличается от своего аналога с двигателем внутреннего сгорания. Если вы изо всех сил пытаетесь объяснить преимущества использования электромобиля своим друзьям-автолюбителям, это будет удобный видеоролик, которым можно поделиться с ними.

Вверху: краткое информативное видео-руководство о том, как создается полностью электрическая Tesla Model S (Youtube: Learn Engineering)

Используя четкую и эффективную анимацию, презентация разбирает Tesla Model S, чтобы продемонстрировать работу асинхронного двигателя (изобретенного Никой Тесла, он вдохновил название компании), инвертора, трансмиссии, дифференциала, аккумуляторной батареи и системы рекуперативного торможения. Обсуждаемые общие концепции применимы к любому электромобилю (EV), хотя есть некоторые отличия (например, в большинстве других электромобилей используются более крупные прямоугольные аккумуляторные элементы вместо цилиндрических).

Вверху: Tesla использует более 7000 цилиндрических аккумуляторных элементов 18650 Panasonic внутри днища Tesla Model S (Instagram: @ yancki87)

Существует подробное объяснение различий между электродвигателем и двигателем внутреннего сгорания (ДВС).Последнее намного сложнее — для этого требуется коленчатый вал с противовесами для преобразования линейного движения поршней во вращательное движение, маховик для плавного вывода мощности, двигатель постоянного тока для запуска, генератор переменного тока для зарядки аккумулятора, система охлаждения и множество других устройств, в которых электродвигатель не нуждается. Асинхронный двигатель, который производит прямое вращательное движение и равномерную выходную мощность, намного меньше и легче. Асинхронный двигатель Тесла выдает мощность 270 кВт и весит 31 год.8 кг, тогда как ДВС мощностью 140 кВт будет весить около 180 кг.

Вверху: Tesla Model S (Изображение: Tesla)

И, конечно же, ДВС обеспечивает полезный крутящий момент и мощность только в ограниченном диапазоне (обычно 2 000–4 000 об / мин), поэтому для соединения его с ведущими колесами требуется сложная трансмиссия. Асинхронный двигатель почти одинаково эффективен от нуля до 18000 об / мин. Как и в большинстве электромобилей, в Model S используется простая односкоростная коробка передач.Плавная кривая мощности асинхронного двигателя без перерывов в переключении передач — вот что придает электромобилям восхитительные характеристики.

Вверху: Схема Tesla Model S (Изображение: Риффы Клиффа через проводное соединение)

У электромобилей

есть несколько компонентов, которых нет в ДВС. Инвертор необходим для преобразования постоянного тока от аккумуляторной батареи в трехфазный переменный ток, используемый двигателем. Инвертор также контролирует скорость двигателя. В оригинальном аккумуляторном блоке Tesla используется около 7000 маленьких цилиндрических аккумуляторных элементов Panasonic.Это позволяет металлическим трубкам, заполненным охлаждающей жидкостью на основе гликоля, проходить через зазоры между элементами, сохраняя батарею прохладной и продлевая ее срок службы. Аккумуляторы обязательно бывают большими и тяжелыми. Tesla превратила это в преимущество, сделав пакет плоским и установив его в нижней части шасси. Это дает автомобилю низкий центр тяжести, что значительно улучшает управляемость и позволяет избежать необходимости занимать пассажирское и грузовое пространство (больное место у «неродных» электромобилей, которые были адаптированы из конструкций автомобилей с ДВС).

Опубликовано в Электрические транспортные средства, литий-ионные аккумуляторы, Тесла, новости тесла TSLA

---

Далее →

← Предыдущее

Посмотрите это видео, чтобы узнать, что внутри двигателя Tesla

Вы когда-нибудь хотели развалиться на части и посмотреть, что внутри двигателя Tesla? Этот ютубер сделал это за вас.

Хотите знать, что заставляет Tesla тикать? YouTube-канал What’sInside глубоко погрузился в двигатель Tesla, чтобы показать вам, что происходит под капотом.

Как говорит один человек в видео, до того, как двигатель будет разобран, «в Интернете не так много информации об этом». Еще одна причина разобрать его и посмотреть.

Некоторые детали и материалы, которые ютуберы нашли внутри двигателя Tesla Model S 2012 года, включают синюю охлаждающую жидкость, трансмиссионную жидкость, большой компьютерный процессор, печатные платы и гигантские шестерни.

Как правильно отмечают многие комментаторы видео, название видео (Что внутри Tesla Engine?) На самом деле неправильное. Автомобили Tesla не оснащены двигателями внутреннего сгорания.

Вместо двигателя автомобили Tesla (как и все другие полностью электрические автомобили) содержат двигатель, который приводится в действие мощной аккумуляторной батареей автомобиля.

Бензиновые двигатели внутреннего сгорания более подвержены износу. Для сравнения, у электродвигателя меньше движущихся частей, которые, тем не менее, невероятно технологичны.

По сути, то, что мы видим в этом видео, заключено во многих наших повседневных объектах, таких как смартфоны, в гораздо более простой форме.

Видео дает захватывающее представление о внутренней работе одного из самых современных электродвигателей.

Более того, поскольку это модель 2012 года, Tesla с тех пор усовершенствовала двигатель.

В первую очередь, возможно, генеральный директор Tesla Илон Маск недавно сказал, что для своего Tesla Semi компания стремится иметь максимальную дальность действия около 600 миль.

Технология электромоторов Tesla настолько продвинута, что, как сообщает Elektrek , глава грузовых автомобилей Daimler сказал, что Tesla Semi «обогнала их» со своей впечатляющей технологией.

Он также предположил, что компания Илона Маска нарушает законы физики.

Все, что вам нужно знать о сравнении Tesla с другими электромобилями Upstarts

Рынок электромобилей относительно новый и быстро развивается. Новые модели электромобилей вводятся незнакомыми компаниями, кажется, каждый день.Все это немного сбивает с толку. Инвесторам необходимо ориентироваться в меняющемся ландшафте, чтобы они могли лучше сравнивать модели, производителей и, что более важно, акции электромобилей.

Современное состояние

У инвесторов нет такой проблемы с бензиновыми автомобилями. Само собой разумеется, что существует вековая история. Инвесторы и потребители знают, чего ожидать в отношении стоимости, пробега, надежности и мощности, скажем, от Хонда (тикер: HMC) Civic.Это четырехцилиндровый двигатель, и нет необходимости добавлять слово «двигатель».

В мире электромобилей нет ничего само собой разумеющегося. Lucid Motor, например, в среду представила роскошный седан Lucid Air, хвастаясь своей эффективностью батареи, отчасти благодаря конструкции «кирпичик Lego». Непонятно, почему Legos делают батареи лучше.

Кроме того, Никола выбрал аккумуляторную платформу под названием ultium, от Дженерал Моторс (GM), чтобы привести в действие некоторые из своих будущих автомобилей. Акции Nikola взлетели на 41% после этого объявления. Это был неожиданный шаг, поскольку один производитель подписал долгосрочное соглашение о поставках с другим производителем.

О поставщиках аккумуляторов

Аккумуляторы, конечно же, имеют большое значение для электромобилей. Но GM даже аккумуляторы не производит. В этом отношении, Тесла (TSLA) тоже не производит свои батареи. У него есть огромный завод по производству аккумуляторов в Неваде, но он был построен в партнерстве с Panasonic (6752.Япония).

Panasonic — один из четырех крупных производителей аккумуляторов, наряду с Современная технология Amperex (300750. Китай), Samsung SDI (006400. Корея) и LG Chem (051910. Корея). GM получает аккумуляторы от LG.

Современные аккумуляторы основаны на литий-ионной технологии, но существует много типов литий-ионных аккумуляторов, стоимость производства которых разная. В будущем появятся новые технологии, которые заменят сегодняшние батареи.

QuantumScape, например, планирует производить более совершенные аккумуляторы и становится публично торгуемой компанией в результате слияния со специальной компанией по приобретению. Приобретение Kensington Capital (KCAC).

QuantumScape хочет быть поставщиком в отрасли и может предложить революционный продукт. Но за долю на рынке придется побороться. Производители электромобилей могут делать плохие ставки на аккумуляторные технологии, а умные производители сохранят свои возможности.Но сами по себе батареи не должны решать, какие производители электромобилей выиграют или проиграют.

Аккумуляторные системы

Аккумуляторные системы, однако, являются первым отличительным признаком любого производителя электромобилей.

Аккумуляторная батарея, электродвигатели, инвертор мощности и система управления батареями, по сути, являются силовым агрегатом электромобиля. Он аналогичен двигателю, дифференциалу, трансмиссии, бензобаку и выхлопной системе в автомобиле с бензиновым двигателем.

Автопроизводители не производят все элементы традиционных силовых агрегатов.Они также не будут производить все компоненты силовой передачи электромобиля. Magna (MGA) и BorgWarner (BWA), например, поставляет компоненты как для газовых, так и для электромобилей.

Что нужно знать инвесторам

Как решить, кто сделает лучшую силовую передачу электромобиля, — нетривиальный вопрос. В конечном итоге все сводится к размеру прибыли. Инвесторы должны ожидать, что все электромобили — в пределах типичных категорий автомобилей — будут стоить примерно одинаково и иметь одинаковый диапазон.Это будет диктовать маркетинг и доля рынка. Что будет варьироваться, так это прибыльность производителей электромобилей.

В рамках традиционного автомобильного бизнеса, Тойота (TM) и BMW (BMW, Германия) имеют лидирующую в отрасли маржу прибыли. С электромобилями Tesla теперь прибыльна. Не так много других производителей электромобилей.

Со временем, с более высокими объемами, появятся победители и проигравшие по EV, и это проявится в размере прибыли. Инвесторам придется следить за прибыльностью по мере роста объемов, чтобы решить, кто действительно лучший в проектировании аккумуляторных систем.

Во многих случаях до прибыли остаются годы. Уолл-стрит, например, не ожидает, что китайский производитель электромобилей НИО (NIO), чтобы получать прибыль за весь год до 2023 года. Есть еще кое-что для сравнения между производителями электромобилей, которым не требуется степень инженера-электрика.

Сосредоточение внимания на эффективности транспортного средства — хорошее начало. Учтите, что Lucid Air может похвастаться дальностью более 500 миль, превосходя Tesla Model S и ее запас хода в 400 миль.

Lucid Air получает 500 миль от своей батареи на 113 киловатт-часов. Автомобиль получает более 4 миль на киловатт-час. Tesla Model S получает около 4 миль на киловатт-час от своей аккумуляторной батареи на 100 киловатт-часов. Lucid выглядит немного эффективнее, чем Model S.

Оба являются роскошными седанами, но топовая модель Air будет продаваться по цене 169 000 долларов. Стоимость Model S начинается примерно с 75 000 долларов. Потребители будут платить за эффективность. Более того, Nissan (7201.Япония) Leaf продается по цене около 30 000 долларов. Leaf рассчитывает получить около 226 миль запаса хода от 62 киловатт-часа — менее 4 миль на киловатт-час.

Leaf выглядит менее эффективным, чем два других, но есть инженерные решения, сделанные из соображений стоимости и производства. Однако инвесторы могут сравнивать показатели эффективности по категориям автомобилей. Это даст представление о том, кто возглавляет гонку электромобилей.

EV отличается от других

Покупка электромобиля совсем не похожа на покупку автомобиля с бензиновым двигателем. Инвестиции в акции электромобилей — это не то же самое, что вложения в традиционные автомобильные компании. Компании по производству электромобилей растут быстрее, чем традиционные аналоги, и получают большие оценочные коэффициенты.

Но высокая оценка не отпугнула инвесторов от акций электромобилей. Акции Tesla, например, выросли примерно на 345% с начала года, что сокрушает сопоставимую доходность S&P 500 а также Промышленный индекс Доу-Джонса.

Чтобы не обжечься из-за сегодняшнего роста цен на акции, инвесторам придется обновить свою инвестиционную игру в электромобили — точно так же, как производители электромобилей пытаются обновить свои предложения продуктов.

Написать на Al Root по адресу [email protected]

Tesla, Inc. | История, автомобили, Илон Маск и факты

Tesla, Inc. , ранее (2003–17) Tesla Motors , американский производитель электромобилей. Он был основан в 2003 году американскими предпринимателями Мартином Эберхардом и Марком Тарпеннингом и назван в честь сербского американского изобретателя Николы Тесла.

Компания Tesla Motors была создана для разработки спортивного электромобиля. Эберхард был главным исполнительным директором (CEO) Tesla, а Тарпеннинг — ее финансовым директором (CFO).Финансирование компании было получено из различных источников, в первую очередь соучредителя PayPal Илона Маска, который вложил в новое предприятие более 30 миллионов долларов и с 2004 года занимал пост председателя правления компании.

В 2008 году Tesla Motors выпустила свое первое предприятие. автомобиль, полностью электрический родстер. В ходе испытаний компании он проехал 245 миль (394 км) на одной зарядке, что является беспрецедентным для серийного электромобиля запасом хода. Дополнительные тесты показали, что его характеристики были сопоставимы с характеристиками многих спортивных автомобилей с бензиновым двигателем: Roadster мог разгоняться от 0 до 60 миль (96 км) в час менее чем за 4 секунды и достигать максимальной скорости 125 миль (200 км). ) в час.Легкий кузов автомобиля был выполнен из углеродного волокна. Родстер не производил выхлопных газов, так как не использовал двигатель внутреннего сгорания. Tesla Motors обнаружила, что автомобиль достиг показателей эффективности, эквивалентных пробегу бензина в 135 миль на галлон (57 км на литр). Электродвигатель транспортного средства питался от литий-ионных элементов, часто используемых в аккумуляторах портативных компьютеров, которые можно было заряжать от стандартной электрической розетки. Несмотря на федеральную налоговую льготу в размере 7500 долларов на покупку электромобиля, стоимость Roadster в 109000 долларов сделала его предметом роскоши.

В конце 2007 года Эберхард ушел с поста генерального директора и президента по технологиям и вошел в консультативный совет компании. В 2008 году было объявлено, что он покинул компанию, но остался ее акционером. Тарпеннинг, который также был вице-президентом по электротехнике, курировал разработку электронных и программных систем для Roadster, также покинул компанию в 2008 году. Маск занял пост генерального директора. В 2010 году первичное публичное размещение акций Tesla привлекло около 226 миллионов долларов.

Получите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.Подпишитесь сейчас

В 2012 году Tesla прекратила производство Roadster, чтобы сосредоточиться на новом седане Model S, получившем признание автомобильных критиков за его характеристики и дизайн. Он поставлялся с тремя различными вариантами батарей, которые давали предполагаемую дальность действия 235 или 300 миль (379 или 483 км). Вариант с аккумулятором с максимальной производительностью дал ускорение от 0 до 60 миль (96 км) в час за чуть более 4 секунд и максимальную скорость в 130 миль (209 км) в час. В отличие от Roadster, у которого аккумуляторы располагались в передней части автомобиля, в Model S они располагались под полом, что давало дополнительное пространство для хранения спереди и улучшало управляемость из-за низкого центра тяжести.Автопилот Tesla, разновидность полуавтономного вождения, был доступен в 2014 году на Model S (а позже и на других моделях).

Начиная с 2012 года, Tesla построила в США и Европе станции Supercharger, предназначенные для быстрой зарядки аккумуляторов без дополнительных затрат для владельцев Tesla. Более поздние версии этих станций назывались Tesla Stations и также имели возможность полной замены аккумуляторной батареи Model S.

Tesla выпустила «кроссовер» Model X (т.е.е., автомобиль с характеристиками внедорожника, но построенный на автомобильном шасси), в 2015 году. Модель X имела максимальный запас хода от аккумулятора до 295 миль (475 км) и вмещала до семи человек. Из-за спроса на более дешевый автомобиль, Model 3, четырехдверный седан с запасом хода 220 миль (354 км) и ценой 35 000 долларов, начал производство в 2017 году.

Компания также расширила производство продукции для солнечной энергии. . Линия аккумуляторов для хранения электроэнергии от солнечной энергии для использования в домах и на предприятиях была представлена ​​в 2015 году.В 2016 году Tesla купила компанию по производству солнечных панелей SolarCity. В 2017 году компания сменила название на Tesla, Inc., чтобы отразить тот факт, что она больше не продает только автомобили.

В следующем году Маск написал серию твитов о приватизации Tesla, утверждая, что получил финансирование. В сентябре 2018 года Комиссия по ценным бумагам и биржам США (SEC) обвинила его в мошенничестве с ценными бумагами, утверждая, что его твиты были «ложными и вводящими в заблуждение». Позже в том же месяце правление Tesla отклонило предложенное SEC урегулирование, как сообщается, после того, как Маск угрожал уйти в отставку.Однако известие об отклонении сделки привело к резкому падению акций Tesla, и совет директоров быстро принял менее щедрое соглашение, в соответствии с которым Маск ушел с поста председателя совета директоров как минимум на три года. Однако ему разрешили остаться на посту генерального директора. Кроме того, и Tesla, и Маск были оштрафованы на 20 миллионов долларов.

Мировой производитель мини-двигателей делает ставку на победу над Tesla

Nidec Corp. , ведущий мировой поставщик двигателей для всего, от жестких дисков до электростанций, делает ставку на то, что сможет стать ключевым компонентом Tesla Inc.Электромобили дешевле и лучше, чем кто-либо другой, включая, возможно, главного исполнительного директора Илона Маска.

«Я очень хочу поговорить на высшем уровне с Илоном Маском», — сказал в интервью Джун Секи, президент и главный операционный директор Nidec. По его словам, без внешнего партнера Tesla не сможет достичь цели Маска по производству 20 миллионов электромобилей в год к 2030 году.

Это смелая увертюра в пользу компании, которая на прошлой неделе флиртовала с тем, чтобы стать самой дорогой в мире, сделав Маска самым богатым человеком, но Nidec — это не просто обычный поставщик запчастей.

Производитель — тихий гигант в мировой электромоторной промышленности. Хотя подавляющее большинство людей, использующих продукцию компании, не знают ее названия, двигатели Nidec используются примерно в 85% жестких дисков в мире, и она контролирует почти половину мирового рынка бесщеточных двигателей, которые можно найти во всем, от кондиционеров до заводские роботы. Nidec — девятое по величине предприятие Японии, рыночная стоимость которого во вторник составила около 82 миллиардов долларов после роста на 2%.В прошлом году акции выросли на 73%.

Таким образом, согласно индексу миллиардеров Bloomberg, генеральный директор Сигенобу Нагамори стал четвертым в списке самых богатых людей Японии с собственным капиталом в 10,2 миллиарда долларов. Он переманил Секи из Nissan Motor Co., где Секи прошел путь от инженеров до должности заместителя главного операционного директора, год назад, чтобы сделать ставку на компанию. Цель? Превращение производителя Nagamori, основанного в сарае в Киото 47 лет назад, в ведущего мирового поставщика двигателей для электромобилей. 76-летний Нагамори поддерживает усилия, обещая инвестировать около 10 миллиардов долларов в течение следующих пяти лет, чтобы захватить долю рынка от 40% до 45%.

Япония, десятка лучших

Nidec занимает девятое место среди крупнейших предприятий страны по рыночной стоимости.

Источник: Bloomberg

Поскольку Япония, Калифорния и другие крупные автомобильные рынки обязывают продавать все новые автомобили на электромобилях в течение следующих двух десятилетий, по данным консалтинговой фирмы Shibuya Data Count, к 2026 году мировой рынок тяговых электромобилей достигнет 29 миллиардов долларов.До сих пор отрасль в основном фокусировалась на наращивании мощностей для производства достаточного количества аккумуляторов при одновременном совершенствовании технологий, чтобы сделать их более эффективными и расширить ассортимент электромобилей.

После аккумуляторов тяговые двигатели являются самым дорогим компонентом электромобиля, а это означает, что этот сегмент созрел для того, чтобы заявить, может ли компания массово производить чрезвычайно дешевый продукт. Тяговые двигатели, сочетающие в себе двигатель, шестерни и электронные компоненты, также используются в электропоездах; они должны выдерживать механические нагрузки и эффективно охлаждаться из-за высоких уровней мощности.

«По мере того, как мы продвигаемся к массовому производству, затраты будут снижаться, и будет легче побеждать конкурентов», — сказал 59-летний Секи, который несколько раз выезжал за границу во время пандемии 2020 года, чтобы заключить сделки с автопроизводителями, ища чтобы вытеснить Bosch Corp., ZF Friedrichshafen AG, Dana Inc. и других конкурентов.

Tesla, базирующаяся в Пало-Альто, Калифорния, является лишь одним из многих автопроизводителей в достопримечательностях Nidec. Японский производитель уже достиг соглашений о поставках электромоторов 22 автопроизводителям, в том числе китайской Guangzhou Automobile Group Co.и французская Peugeot SA, по словам Секи.

Электро-мост Nidec «Ni150Ex»

Будь то традиционный производитель автомобилей, стартап электрических грузовиков или Apple Inc., которая, как говорят, планирует создание беспилотного электромобиля, «любая новая компания, входящая в сферу деятельности. электромобилей — это шанс для нас », — сказал Секи. «Благодаря совместному предприятию с Peugeot, Nidec также имеет« большие возможности »с Fiat Chrysler Automobiles NV, поскольку автопроизводитель собирается слиться с Peugeot, добавил он.

Компания Nidec предлагает автопроизводителям свою систему «E-Axle», которая объединяет двигатели, шестерни и инверторы в единый пакет. Поскольку производители электромобилей ищут более компактные и эффективные силовые агрегаты, это даст производителям преимущество, которое сможет разрабатывать высокоточные долговечные шестерни и эффективно охлаждать их, при этом снижая затраты.

Для защиты необходимых технологий и ресурсов Nidec готова потратить до 1 триллиона иен (9,7 миллиарда долларов) на слияния и поглощения, сказал Секи.Он выделил производство редукторов и инверторов как две отрасли, созревшие для роста.

Если замысел Nidec воплотится в жизнь, он сможет предложить Tesla и другим производителям электромобилей тяговый двигатель стоимостью менее 1000 долларов в течение пяти лет, по сравнению с сегодняшним стандартом, который может стоить до 2000 долларов и более. В то время как батареи составляют около трети стоимости типичного электромобиля, базовый двигатель составляет около 10%.

Почему строительство электромобиля настолько дорого, на данный момент: QuickTake

Nidec считает, что Европа и Китай относительно быстро перейдут на электромобили.Таким образом, он вложил значительные средства в последний за последние три года и планирует вложить около 200 миллиардов иен в свои операции в Европе. Компания рассматривает Сербию как главного кандидата на строительство нового завода по производству электромобилей в регионе.

На данный момент Seki закладывает основу для удовлетворения резкого скачка спроса, который ожидается в десятилетие после 2025 года. Благодаря большему объему инвестиций снижаются затраты на аккумуляторные батареи, что делает электромобили более доступными. В то же время ряд правительств, включая Японию и США.К. заявили, что запретят продажу новых бензиновых автомобилей.

Tesla Model 3. Компания в основном разрабатывает и производит собственные тяговые двигатели для моделей S, X, Y и 3.

Фотограф: Дэвид Пол Моррис / Bloomberg

К 2035 году годовые продажи электромобилей, по прогнозам, превысят 48. по данным Bloomberg Intelligence, по сравнению с примерно 2 миллионами в этом году. Чтобы получить долю от этого, Секи рассчитывает добавить Tesla в качестве клиента. Хотя представители Nidec в США обратились к производителю электромобилей, рыночная капитализация которого сейчас превышает капитализацию Toyota Motor Corp.вместе с шестью другими крупными производителями автомобилей в Японии, никаких сделок между ними не было объявлено.

Несмотря на завышенную оценку, Tesla в прошлом году произвела около 500 000 автомобилей, что составляет менее 10% от того, что будет производить Toyota. Считается, что Tesla в основном разрабатывает и производит свои собственные тяговые двигатели для моделей S, X, Y и 3. В связи с тем, что в Техасе и Германии строятся новые заводы в дополнение к заводам в Калифорнии и Китае, Маск в сентябре оптимистично заявил, что Tesla достигнет своей высокой цели.

Это общий рынок, а не весь Tesla. Мы действительно видим, что Tesla достигнет 20 миллионов автомобилей в год, вероятно, до 2030 года, но для этого требуется неизменно безупречное исполнение.

— Илон Маск (@elonmusk) 28 сентября 2020 г.

Секи сказал, что есть также ряд известных автопроизводителей, которые не будут рассматривать отход от собственного производства важной технологии электрификации. Nissan, со своей стороны, будет оснащать будущие модели электромобилей собственной системой «E-4orce» с двойным электродвигателем.General Motors Co. также разрабатывает собственные системы электронных мостов.

В то время как Nidec является относительным новичком в секторе электромобилей, которому еще многое предстоит доказать, производитель делает ставку на то, что его погружение в технологию можно смоделировать после успеха в двигателях с жесткими дисками, в которые компания инвестировала рано и нарастила производственные мощности для снизить затраты.

Компания считается лидером производственных тенденций, быстро улавливая такие изменения, как рост автоматизации производства.Сегодня Nidec производит более 3 миллиардов двигателей в год и делает ставку на то, что автомобильный бизнес составит растущую часть из 10 триллионов йен годового чистого объема продаж, которых Нагамори планирует достичь к 2030 финансовому году.

Следующий шаг Nidec — это учитывая, что после тяговых двигателей следует предложить почти полные платформы электромобилей. По словам Секи, на такие пакеты будет спрос со стороны новых участников сектора, которые предпочли бы сосредоточиться на интерьере и стиле автомобиля.

С волной электрификации, охватившей автомобильную промышленность, «такое созидательное разрушение уже происходит», — сказал он.

(Обновления с акциями в четвертом абзаце)

Прежде чем оказаться здесь, он находится на терминале Bloomberg.

УЧИТЬ БОЛЬШЕ

Lucid Motors представляет электромобиль с пробегом в 517 миль

ЗАКРЫТЬ

Роскошный электромобиль Lucid Air преодолел четверть мили за удивительные 9,9 секунды, быстрее, чем Tesla Model S. Video Elephant

Дни опасений, что у вас может закончиться заряд при вождении электромобиля, могут подходить к концу с разработкой самого дальнобойного транспортного средства с батарейным питанием.

Lucid Motors из Кремниевой долины, один из нескольких стартапов по производству электромобилей, надеющихся стать следующей Tesla, представил электромобиль, способный проехать до 517 миль без подзарядки. Это означает, что вы можете проехать из Нового Орлеана в Нэшвилл, из Вашингтона, округ Колумбия, в Индианаполис или из Чикаго в Линкольн, штат Небраска, без необходимости подзарядки.

Lucid Motors представила серийную модель Lucid Air, элегантно спроектированного седана среднего размера, обладающего многими из тех же функций, что и ультра-роскошная модель Tesla S.

Генеральный директор и технический директор Lucid Питер Роулинсон, ранее занимавший должность главного инженера Model S, сказал, что производство начнется в начале 2021 года на заводе компании в Аризоне. По его словам, уже начато опытное производство.

Компания Lucid разработала запатентованный электродвигатель, электрический инвертор и штабелируемую систему аккумуляторных батарей, основываясь на своем опыте в разработке аккумуляторов для гоночных автомобилей Формулы E.

Автозапуск

Показать миниатюры

Показать подписи

Последний слайдСледующий слайд

«У нас есть прорыв в области электромобилей, — сказал Роулинсон.«Lucid изменит мир».

Базовая модель, получившая название Lucid Air, будет стоить «ниже 80 000 долларов» с неопределенным запасом хода и мощностью двигателя. Модель Lucid Air Touring будет стоить от 95 000 долларов с запасом хода 406 миль и мощностью 620 лошадиных сил. Air Grand Touring будет стоить 139 000 долларов с пробегом в 517 миль и мощностью 800 лошадиных сил. Модель с ограниченным тиражом, Lucid Air Dream Edition, будет стоить от 169 000 долларов с пробегом от 465 до 503 миль, в зависимости от размера колес и 1080 лошадиных сил.

Электромобиль Lucid Air. (Фото: Lucid Motors)

Электромобиль Tesla с наибольшим запасом хода — это Model S Long Range Plus, который пробегает 402 мили и начинается с 74 990 долларов, хотя с учетом опций он может стоить более 100 000 долларов.

6 ключей к Будущее Tesla: Производитель электромобилей Илона Маска преодолевает угрозы существованию

Хотите инвестировать в электромобили ?: Начните с деталей

Air Grand Touring и Air Dream Edition появятся во втором квартале 2021 года, а Air Компания сообщила, что Touring появится в четвертом квартале 2021 года, а Air — в 2022 году.

Air Dream Edition разгоняется до 60 миль в час за 2,5 секунды, в то время как Air Grand Touring разгоняется от 0 до 60 за 3 секунды, а Air Touring за 3,2 секунды. Компания не разглашает данные о базе Air от 0 до 60.

Как и в случае с другими стартапами по производству электромобилей, такими как Nikola, Rivian, Bollinger Motors и Lordstown Motors, возможно, самым большим препятствием для Lucid является то, сможет ли он эффективно производить автомобиль и получить финансирование, необходимое для выживания в чрезвычайно конкурентной автомобильной промышленности.

О финансировании пока позаботимся. В 2019 году Lucid получил инвестицию в размере 1 миллиарда долларов от суверенного фонда Саудовской Аравии.

Роулинсон сказал, что технологии Lucid и команда из 1000 сотрудников выделяют компанию.

Этот автомобиль «действительно массовое производство», — сказал Роулинсон. «Это на 100% внутреннее производство, и нет ничего даже отдаленно похожего на это».

Дизайнеры стремились максимально увеличить внутреннее пространство за счет минимизации компонентов, предназначенных для трансмиссии, и это видно.В автомобиле есть то, что Роулинсон назвал «самым большим багажником в мире», имея в виду складское помещение, где автомобили с газовым двигателем имеют капот для двигателя.

В то время как модель с самым большим запасом хода получит 517 миль в федерально сертифицированном диапазоне, Роулинсон сказал: «Я думаю, что мы сможем добиться большего к тому времени, когда мы дойдем до производства».

Он сказал, что цель компании — производить 34 000 автомобилей в год после завершения первого этапа наращивания производства, с планами по увеличению производства до 400 000 автомобилей в год в течение шести лет.Для сравнения, в 2019 году Tesla продала по всему миру 367 500 автомобилей, что на 50% больше, чем в прошлом году.

Роулинсон сказал, что Lucid также планирует запустить подразделение по хранению энергии, так же как Tesla продает батареи для домашнего использования электроэнергии и коммунальных услуг.

Дерек Дженкинс, вице-президент Lucid по дизайну, сказал, что уникальные элементы дизайна Lucid Air включают, по его мнению, «самый большой задний фонарь на любом серийном автомобиле», а также аэродинамические воздушные заслонки на лицевой панели. Автомобиль также может похвастаться 34-дюймовым изогнутым экраном, на котором панель приборов обычно располагается на обычных автомобилях.Он будет использовать технологию распознавания лиц для подтверждения личности водителя.

В автомобиле есть планшет в стиле iPad на центральной консоли, что очень похоже на автомобили Tesla и другие роскошные модели, такие как недавно модернизированный Mercedes-Benz S-Class. Но есть аналоговые кнопки на рулевом колесе для облегчения доступа, а также кнопки на центральной консоли для контроля температуры.

Следуйте за корреспондентом USA TODAY Натаном Боми в Twitter @NathanBomey.

Прочтите или поделитесь этой историей: https: // www.usatoday.com/story/money/cars/2020/09/09/lucid-air-lucid-motors-electric-car/5748925002/

Электромобили: объяснение основных терминов

Вы знаете, что означают рабочий объем двигателя, мощность в лошадиных силах и л / 100 км. Эти автомобильные термины существуют со времен изобретения автомобилей.

Электромобили — другое существо. У них есть свои уникальные особенности и уникальный словарный запас.

Несколько определений

Ископаемое топливо отсутствует, электроны входят! Давайте начнем с нескольких важных терминов и их определений, чтобы лучше понять электромобили.

• Электрическое напряжение: также называется напряжением, измеряемым в вольтах (В).
• Электрический ток: относится к потоку электронов через данный проводник, измеряемому в амперах (A).
• Мощность: равно напряжению, умноженному на ток, измеряется в ваттах или киловаттах (Вт или кВт).
• Энергия: равна мощности, умноженной на время в часах, измеряется в киловаттах в час (кВтч).

Киловатты указывают на способность передавать энергию, а киловатты в час указывают на количество эффективно передаваемой энергии.Это похоже на водопроводные трубы: чем больше труба, тем больше воды может течь по ней. Энергия — это количество воды, которое проходит по трубе за определенный период времени.

Что вам особенно нужно помнить, так это то, что кВт и кВт · ч являются наиболее часто используемыми единицами измерения, когда речь идет об электромобилях. Понимание различий между ними имеет решающее значение.

Электродвигатели

В отличие от двигателей внутреннего сгорания, электродвигатели довольно просты. Вам не нужно беспокоиться о рабочем объеме, цилиндрах, клапанах, турбонагнетателях и многом другом.Нет даже трансмиссии (кроме Porsche Taycan).

Мощность электродвигателя измеряется в киловаттах. Компании, производящие электромобили, продолжают говорить о лошадиных силах, потому что потребители все еще лучше знакомы с этим типом агрегатов. Уравнение очень простое: л.с. = кВт x 1,369, поэтому двигатель мощностью 100 кВт выдает 136 лошадиных сил.

Вот еще три примера:

Крутящий момент по-прежнему измеряется в фунт-футах (фунт-фут).

Батареи

Что касается батарей, ключевым показателем является энергия, которую они могут накапливать.Это похоже на размер бензобака на обычных автомобилях: чем больше бак, тем больше у вас запас хода.

Емкость аккумулятора выражается в кВтч. Чем выше число, тем дольше будет работать аккумулятор. В случае трех автомобилей, перечисленных выше, аккумулятор имеет следующие характеристики:

.

• Nissan LEAF SV: 40 кВтч
• Tesla Model 3 Standard Plus: 60 кВтч
• Porsche Taycan Turbo S: 93,4 кВтч

В то время как расход топлива (л / 100 км) указывает на эффективность газового автомобиля, запас хода является критическим показателем для их электрических аналогов.Существуют различные стандарты и протоколы для определения диапазона: NEDC в Европе до 2019 года, WLTP в Европе, Индии, Корее и Японии и EPA в США. Последний стандарт для нас в Северной Америке более реалистичен. Вы также можете посетить веб-сайт Natural Resources Canada.

Фото: Chevrolet

Зарядка

Раньше вам никогда не приходилось заботиться о размере форсунки бензобака, но с электромобилями не все зарядные устройства одинаковы.

В настоящее время существует три уровня тарификации:

• Уровень 1: Это осуществляется через обычные розетки на 120 В и требует встроенного зарядного устройства (поставляется производителем).Как правило, вы можете получить мощность от 0,96 кВт до 1,44 кВт. Полная зарядка Nissan LEAF с аккумулятором на 40 кВтч чрезвычайно долгая (около 35 часов), так что это работает только в качестве резервного решения.

• Уровень 2: Это осуществляется через выделенные розетки 240 В. В зависимости от электрической схемы и мощности вашего бортового зарядного устройства вы можете получить до 9,6 кВт мощности. В случае LEAF полная зарядка занимает восемь часов. Это решение для ежедневной зарядки, рекомендованное производителями.

• Уровень 3: Также называется быстрой зарядкой, это осуществляется с помощью зарядных станций на 400 В с использованием постоянного тока (уровни 1 и 2 зависят от переменного тока). В зависимости от типа станции и мощности автомобиля вы можете получить до 50 кВт мощности (150 кВт в случае некоторых нагнетателей Tesla). Этот тип зарядки отрицательно сказывается на батареях, и его не следует использовать ежедневно. Вот почему вы часто видите, как производители говорят о зарядке аккумулятора до 80 процентов, на что обычно требуется менее часа).

Фото: Chevrolet / Nissan / Tesla

Что касается разъемов, то в Северной Америке существует четыре различных типа разъемов.

• J1772: это североамериканский стандарт для зарядки уровня 1 и уровня 2 и наиболее часто используемый тип разъема для электромобилей.

• CCS: Основанный на J1772, CCS имеет два дополнительных контакта постоянного тока для зарядки уровня 3.