- Verschillende soorten elektrische motoren die worden gebruikt in elektrische voertuigen
- 1. DC-serie motor
- 2. Borstelloze DC-motoren
- 3. Synchrone motor met permanente magneet (PMSM)
- 4. AC-inductiemotoren in drie stadia
- 5. Geschakelde reluctantiemotoren (SRM)
- Inzichten voor het selecteren van de juiste motor voor uw EV
Elektrische voertuigen zijn niet iets nieuws voor deze wereld, maar met de technologische vooruitgang en toenemende bezorgdheid over het beheersen van vervuiling heeft het een label van toekomstige mobiliteit gegeven. Het kernelement van de elektrische auto, naast accu's van elektrische voertuigen, die de motoren met interne verbranding vervangen, is een elektromotor. Door de snelle ontwikkeling op het gebied van vermogenselektronica en besturingstechnieken is er ruimte ontstaan voor verschillende typen elektromotoren die in elektrische voertuigen kunnen worden toegepast. De elektromotoren die voor automobieltoepassingen worden gebruikt, moeten kenmerken hebben zoals een hoog startkoppel, hoge vermogensdichtheid, goed rendement, enz.
Verschillende soorten elektrische motoren die worden gebruikt in elektrische voertuigen
- DC-serie motor
- Borstelloze gelijkstroommotor
- Synchrone motor met permanente magneet (PMSM)
- Driefasige AC-inductiemotoren
- Geschakelde reluctantiemotoren (SRM)
1. DC-serie motor
Het hoge startkoppelvermogen van de DC-serie motor maakt het een geschikte optie voor tractietoepassingen. Het was de meest gebruikte motor voor tractietoepassingen in de vroege jaren 1900. De voordelen van deze motor zijn een gemakkelijke snelheidsregeling en hij is ook bestand tegen een plotselinge toename van de belasting. Al deze eigenschappen maken het een ideale tractiemotor. Het belangrijkste nadeel van de motor uit de DC-serie is het hoge onderhoud vanwege borstels en commutatoren. Deze motoren worden gebruikt in Indiase spoorwegen. Deze motor valt onder de categorie DC-geborstelde motoren.
2. Borstelloze DC-motoren
Het is vergelijkbaar met DC-motoren met permanente magneten. Het wordt borstelloos genoemd omdat het geen commutator- en borstelopstelling heeft. De commutatie gebeurt in deze motor elektronisch, hierdoor zijn BLDC-motoren onderhoudsvrij. BLDC-motoren hebben tractiekarakteristieken zoals een hoog startkoppel, een hoog rendement van ongeveer 95-98%, enz. BLDC-motoren zijn geschikt voor ontwerpbenaderingen met een hoge vermogensdichtheid. De BLDC-motoren zijn de motoren met de meeste voorkeur voor de toepassing van elektrische voertuigen vanwege hun tractie-eigenschappen. U kunt meer leren over BLDC-motoren door deze te vergelijken met een normale geborstelde motor.
BLDC-motoren hebben verder twee typen:
ik. BLDC-motor van het type buitenloper:
Bij dit type is de rotor van de motor buiten aanwezig en de stator binnen. Het wordt ook wel Hub-motoren genoemd omdat het wiel rechtstreeks is verbonden met de buitenrotor. Dit type motoren heeft geen extern versnellingssysteem nodig. In enkele gevallen heeft de motor zelf ingebouwde planetaire tandwielen. Deze motor maakt het totale voertuig minder omvangrijk omdat er geen versnellingssysteem nodig is. Het elimineert ook de ruimte die nodig is voor het monteren van de motor. Er is een beperking op de motorafmetingen die het uitgangsvermogen in de in-runner-configuratie beperkt. Deze motor geniet algemeen de voorkeur van fabrikanten van elektrische fietsen zoals Hullikal, Tronx, Spero, lichte snelheidsfietsen, enz. Hij wordt ook gebruikt door tweewielerfabrikanten zoals 22 Motors, NDS Eco Motors, enz.
ii. BLDC-motor in de loopwagen:
Bij dit type is de rotor van de motor binnenin aanwezig en de stator buiten zoals bij conventionele motoren. Deze motoren hebben een extern transmissiesysteem nodig om het vermogen naar de wielen over te brengen, daarom is de out-runner-configuratie weinig omvangrijk in vergelijking met de in-runner-configuratie. Veel driewielerfabrikanten zoals Goenka Electric Motors, Speego Vehicles, Kinetic Green en Volta Automotive gebruiken BLDC-motoren. Fabrikanten van scooters met lage en middelhoge prestaties gebruiken ook BLDC-motoren voor de voortstuwing.
Om deze redenen is het een motor die algemeen de voorkeur heeft voor toepassingen in elektrische voertuigen. Het belangrijkste nadeel zijn de hoge kosten vanwege permanente magneten. Overbelasting van de motor boven een bepaalde limiet vermindert de levensduur van permanente magneten als gevolg van thermische omstandigheden.
3. Synchrone motor met permanente magneet (PMSM)
Deze motor is ook vergelijkbaar met de BLDC-motor die permanente magneten op de rotor heeft. Net als bij BLDC-motoren hebben deze motoren ook tractiekarakteristieken zoals een hoge vermogensdichtheid en een hoog rendement. Het verschil is dat PMSM een sinusvormige EMF heeft, terwijl BLDC een trapeziumvormige EMF heeft. Synchroonmotoren met permanente magneet zijn beschikbaar voor hogere vermogens. PMSM is de beste keuze voor hoogwaardige toepassingen zoals auto's en bussen. Ondanks de hoge kosten, biedt PMSM stevige concurrentie voor inductiemotoren vanwege een grotere efficiëntie dan de laatste. PMSM is ook duurder dan BLDC-motoren. De meeste autofabrikanten gebruiken PMSM-motoren voor hun hybride en elektrische voertuigen. Toyota Prius, Chevrolet Bolt EV, Ford Focus Electric, zero motorcycles S / SR, Nissan Leaf, Hinda Accord, BMW i3, enz.Gebruiken bijvoorbeeld PMSM-motor voor voortstuwing.
4. AC-inductiemotoren in drie stadia
De inductiemotoren hebben geen hoog startkoppel zoals motoren uit de DC-serie onder vaste spanning en vaste frequentie. Maar dit kenmerk kan worden gewijzigd door verschillende besturingstechnieken te gebruiken, zoals FOC- of v / f-methoden. Door deze regelmethoden te gebruiken, wordt bij het starten van de motor het maximale koppel beschikbaar gemaakt dat geschikt is voor tractietoepassingen. Eekhoornkooi inductiemotoren hebben een lange levensduur door minder onderhoud. Inductiemotoren kunnen worden ontworpen tot een rendement van 92-95%. Het nadeel van een inductiemotor is dat deze een ingewikkeld invertercircuit vereist en dat de besturing van de motor moeilijk is.
In permanentmagneetmotoren dragen de magneten bij aan de fluxdichtheid B. Daarom is het aanpassen van de waarde van B in inductiemotoren eenvoudig in vergelijking met permanentmagneetmotoren. Het is omdat in inductiemotoren de waarde van B kan worden aangepast door de spanning en frequentie (V / f) te variëren op basis van koppelvereisten. Dit helpt bij het verminderen van de verliezen, wat op zijn beurt de efficiëntie verbetert.
Tesla Model S is het beste voorbeeld om het hoge prestatievermogen van inductiemotoren te bewijzen in vergelijking met zijn tegenhangers. Door voor inductiemotoren te kiezen, had Tesla misschien de afhankelijkheid van permanente magneten willen elimineren. Zelfs Mahindra Reva e2o gebruikt een driefasige inductiemotor voor zijn voortstuwing.Grote autofabrikanten zoals TATA-motoren zijn van plan inductiemotoren in hun auto's en bussen te gebruiken. De tweewielerfabrikant TVS Motors lanceert een elektrische scooter die voor zijn voortstuwing een inductiemotor gebruikt. Inductiemotoren hebben vanwege de lage kosten de voorkeur voor prestatiegerichte elektrische voertuigen. Het andere voordeel is dat het bestand is tegen ruige omgevingsomstandigheden. Vanwege deze voordelen zijn de Indiase spoorwegen begonnen met het vervangen van hun DC-motoren door AC-inductiemotoren.
5. Geschakelde reluctantiemotoren (SRM)
Geschakelde reluctantiemotoren zijn een categorie van motoren met variabele reluctantie met dubbele saliency. Geschakelde reluctantiemotoren zijn eenvoudig van constructie en robuust. De rotor van de SRM is een stuk gelamineerd staal zonder wikkelingen of permanente magneten. Dit maakt de traagheid van de rotor minder wat helpt bij een hoge acceleratie. Het robuuste karakter van SRM maakt het geschikt voor toepassingen met hoge snelheid. SRM biedt ook een hoge vermogensdichtheid, wat enkele vereiste kenmerken zijn van elektrische voertuigen. Omdat de opgewekte warmte meestal beperkt blijft tot de stator, is het gemakkelijker om de motor te koelen. Het grootste nadeel van de SRM is de complexiteit van de besturing en de toename van het schakelcircuit. Het heeft ook wat geluidsproblemen. Zodra SRM de commerciële markt betreedt, kan het in de toekomst de PMSM- en inductiemotoren vervangen.
Inzichten voor het selecteren van de juiste motor voor uw EV
Voor het selecteren van de juiste elektrische voertuigmotorenmoet men eerst de prestatie-eisen waaraan het voertuig moet voldoen, de bedrijfsomstandigheden en de daaraan verbonden kosten opsommen. Voor bijvoorbeeld skeltervoertuigen en tweewielertoepassingen die tegen lage kosten minder prestaties vereisen (meestal minder dan 3 kW), is het goed om te gaan met BLDC-naafmotoren. Voor driewielers en tweewielers is het ook goed om te kiezen voor BLDC-motoren met of zonder externe overbrenging. Voor krachtige toepassingen zoals tweewielers, auto's, bussen en vrachtwagens is de ideale motorkeuze PMSM- of inductiemotoren. Zodra de synchrone reluctantiemotor en de geschakelde reluctantiemotor kosteneffectief zijn gemaakt als PMSM- of inductiemotoren, kan men meer opties hebben van motortypen voor toepassing in elektrische voertuigen.