An elektrický motorje zařízení, které přeměňuje elektrickou energii na mechanickou energii, a od Faradayova vynálezu prvního elektromotoru se bez tohoto zařízení obejdeme všude.
V dnešní době se auta rychle mění z převážně mechanických na elektricky poháněná zařízení a používání motorů v nich se stává stále rozšířenějším. Mnoho lidí si možná nedokáže představit, kolik motorů je v jejich autě namontováno, a následující úvod vám pomůže motory ve vašem autě objevit.
Aplikace motorů v automobilech
Chcete-li zjistit, kde se ve vašem autě nachází motor, ideálním místem k jeho nalezení je elektricky ovládané sedadlo. V ekonomických vozech motory obvykle umožňují nastavení dopředu a dozadu a naklápění opěradla. V prémiových vozech…elektromotorymůže ovládat nastavení výšky, například sklon spodního sedáku, bederní opěrku, nastavení opěrky hlavy a tuhost sedáku, mimo jiné funkce, které lze používat bez elektromotorů. Mezi další funkce sedadel, které využívají elektromotory, patří elektricky ovládané sklápění sedadel a elektrické plnění zadních sedadel.
Stěrače čelního skla jsou nejběžnějším příklademelektrický motoraplikace v moderních automobilech. Obvykle má každý vůz alespoň jeden motor stěračů pro přední stěrače. Zadní stěrače se stávají stále oblíbenějšími u SUV a automobilů s výklopnými zadními dveřmi, což znamená, že zadní stěrače a odpovídající motory jsou přítomny ve většině automobilů. Další motor pumpuje kapalinu do ostřikovačů na čelní sklo a v některých automobilech i do světlometů, které mohou mít svůj vlastní malý stěrač.
Téměř každé auto má ventilátor, který cirkuluje vzduch systémem vytápění a chlazení; mnoho vozidel má v kabině dva nebo více ventilátorů. Dražší vozidla mají také ventilátory v sedadlech pro ventilaci polštářů a rozvod tepla.
Dříve se okna často otevírala a zavírala ručně, ale nyní jsou běžná elektricky ovládaná okna. V každém okně, včetně střešních a zadních oken, jsou umístěny skryté motory. Pohony používané pro tato okna mohou být jednoduché jako relé, ale bezpečnostní požadavky (jako je detekce překážek nebo sevření předmětů) vedou k použití inteligentnějších pohonů s monitorováním pohybu a omezením hnací síly.
Přechod z manuálního na elektrické zamykání automobilů se stává pohodlnějším. Mezi výhody motorizovaného ovládání patří praktické funkce, jako je dálkové ovládání, a zvýšená bezpečnost a inteligence, například automatické odemykání po kolizi. Na rozdíl od elektricky ovládaných oken si musí elektricky ovládané zámky dveří zachovat možnost manuálního ovládání, což ovlivňuje konstrukci motoru a strukturu elektricky ovládaného zámku dveří.
Indikátory na palubních deskách nebo v přístrojových panelech se sice vyvinuly ve světelné diody (LED) nebo jiné typy displejů, ale dnes každý číselník a ukazatel používá malé elektromotory. Mezi další motory v kategorii zajišťující pohodlí patří běžné funkce, jako je sklápění a nastavení polohy bočních zrcátek, ale i netradičnější aplikace, jako jsou skládací střechy, zatahovací pedály a skleněné přepážky mezi řidičem a spolujezdcem.
Pod kapotou se elektromotory stávají stále běžnějšími na řadě dalších míst. V mnoha případech elektromotory nahrazují mechanické součásti poháněné řemeny. Mezi příklady patří ventilátory chladiče, palivová čerpadla, vodní čerpadla a kompresory. Změna těchto funkcí z řemenového pohonu na elektrický pohon má několik výhod. Jednou z nich je, že použití hnacích motorů v moderních elektronických zařízeních je energeticky účinnější než použití řemenů a řemenic, což má za následek výhody, jako je zlepšená palivová účinnost, snížená hmotnost a nižší emise. Další výhodou je, že použití elektromotorů namísto řemenů umožňuje větší volnost v mechanické konstrukci, protože montážní místa čerpadel a ventilátorů nemusí být omezena serpentinovým řemenem, který musí být připevněn ke každé řemenici.
Trendy v technologii palubních motorů
Elektromotory jsou nepostradatelné v místech vyznačených na výše uvedeném diagramu a následně s tím, jak se automobil stává elektroničtějším a jak se rozvíjí autonomní řízení a inteligence, budou se elektromotory v automobilu používat stále více a mění se i typ motorů pro pohon.
Zatímco dříve většina motorů v automobilech používala standardní 12V automobilové systémy, nyní se stávají běžnými systémy s duálním napětím 12V a 48V, které umožňují odlehčit 12V baterii od vyššího proudového zatížení. Výhodou použití 48V napájení je čtyřnásobné snížení proudu při stejném výkonu a s tím související snížení hmotnosti kabelů a vinutí motoru. Mezi aplikace s vysokým proudovým zatížením, které lze upgradovat na 48V napájení, patří startéry, turbodmychadla, palivová čerpadla, vodní čerpadla a chladicí ventilátory. Umístění 48V elektrického systému pro tyto komponenty může ušetřit přibližně 10 procent spotřeby paliva.
Pochopení typů motorů
Různé aplikace vyžadují různé motory a motory lze kategorizovat různými způsoby.
1. Klasifikace podle zdroje napájení - V závislosti na zdroji napájení motoru jej lze rozdělit na stejnosměrné motory a střídavé motory. Střídavé motory se také dělí na jednofázové motory a třífázové motory.
2. Podle principu činnosti - podle odlišné struktury a principu činnosti lze motory rozdělit na stejnosměrné motory, asynchronní motory a synchronní motory. Synchronní motory lze také rozdělit na synchronní motory s permanentními magnety, reluktanční synchronní motory a hysterezní motory. Asynchronní motor lze rozdělit na asynchronní motory a střídavé komutátorové motory.
3. Klasifikace podle režimu spouštění a chodu - motory podle režimu spouštění a chodu lze rozdělit na jednofázový asynchronní motor spouštěný kondenzátorem, jednofázový asynchronní motor poháněný kondenzátorem, jednofázový asynchronní motor spouštěný kondenzátorem a jednofázový asynchronní motor s dělenou fází.
4. Klasifikace podle použití - elektromotory lze podle použití rozdělit na hnací motory a řídicí motory. Hnací motory se dělí na elektrické nářadí (včetně vrtacích, leštících, brousicích, drážkovacích, řezacích, vystružovacích a dalších nástrojů) s elektromotory, domácí spotřebiče (včetně praček, elektrických ventilátorů, ledniček, klimatizací, magnetofonů, videorekordérů, DVD přehrávačů, vysavačů, fotoaparátů, fénů, elektrických holicích strojků atd.) s elektromotory a další všeobecné malé stroje a zařízení (včetně různých malých obráběcích strojů, malých strojů, lékařských zařízení, elektronických přístrojů atd.). Řídicí motory se dělí na krokové motory a servomotory.
5. Klasifikace podle struktury rotoru - motory podle struktury rotoru lze rozdělit na asynchronní motor s klecí (starý standard se nazývá asynchronní motor s klecí nakrátko) a asynchronní motor s rotorem s drátovým vinutím (starý standard se nazývá asynchronní motor s drátovým vinutím).
6. Klasifikace podle provozních otáček - motory lze podle provozních otáček rozdělit na vysokorychlostní motory, nízkorychlostní motory, motory s konstantními otáčkami a otáčkové motory.
V současné době většina motorů v automobilových karoseriích používá kartáčové stejnosměrné motory, což je tradiční řešení. Tyto motory se snadno ovládají a jsou relativně levné díky komutační funkci, kterou zajišťují kartáče. V některých aplikacích nabízejí bezkartáčové stejnosměrné motory (BLDC) značné výhody z hlediska hustoty výkonu, což snižuje hmotnost a zajišťuje lepší spotřebu paliva a nižší emise. Výrobci se proto rozhodli používat BLDC motory ve stěračích čelního skla, ventilátorech a čerpadlech vytápění kabiny, větrání a klimatizace (HVAC). V těchto aplikacích mají motory tendenci běžet po delší dobu, než aby fungovaly přechodně, jako je tomu u elektricky ovládaných oken nebo elektricky ovládaných sedadel, kde je jednoduchost a cenová efektivita kartáčových motorů i nadále výhodou.
Elektromotory vhodné pro elektromobily
Přechod od vozidel s nízkou spotřebou paliva k čistě elektrickým vozidlům povede k posunu k motorům poháněným motory jakožto srdci automobilu.
Systém pohonu motoru je srdcem elektromobilu a skládá se z motoru, měniče výkonu, různých detekčních senzorů a napájecího zdroje. Mezi vhodné motory pro elektromobily patří: stejnosměrné motory, bezkartáčové stejnosměrné motory, asynchronní motory, synchronní motory s permanentními magnety a reluktanční motory se spínaným proudem.
Stejnosměrný motor je motor, který přeměňuje stejnosměrnou elektrickou energii na mechanickou energii a je široce používán v elektrických zařízeních díky svému dobrému výkonu při regulaci otáček. Má také vlastnosti velkého rozběhového momentu a relativně jednoduchého ovládání, proto je pro použití stejnosměrných motorů vhodný jakýkoli stroj, který se rozbíhá při velkém zatížení nebo vyžaduje rovnoměrnou regulaci otáček, jako jsou velké reverzibilní válcovací stolice, navijáky, elektrické lokomotivy, tramvaje atd.
Bezkartáčový stejnosměrný motor je velmi dobře přizpůsoben zátěžovým charakteristikám elektrických vozidel. Díky nízkým otáčkám a velkému točivému momentu dokáže poskytnout velký rozběhový moment pro splnění požadavků na zrychlení elektrických vozidel. Zároveň může běžet v širokém rozsahu nízkých, středních a vysokých otáček. Má také vysokou účinnost a při lehkém zatížení dosahuje vysoké účinnosti. Nevýhodou je, že samotný motor je složitější než střídavý motor a regulátor je složitější než kartáčový stejnosměrný motor.
Asynchronní motor, tj. indukční motor, je zařízení, ve kterém je rotor umístěn v rotujícím magnetickém poli a působením rotujícího magnetického pole se získá rotační moment, a tím se rotor otáčí. Konstrukce asynchronního motoru je jednoduchá, snadno se vyrábí a udržuje, má charakteristiky zatížení blízké konstantní rychlosti a splňuje požadavky většiny průmyslových a zemědělských výrobních strojů. Rychlost asynchronního motoru a synchronní rychlost jeho rotujícího magnetického pole však mají pevnou rychlost otáčení, a proto je regulace otáček špatná, ne tak ekonomická a flexibilní jako u stejnosměrného motoru. Navíc v aplikacích s vysokým výkonem a nízkými otáčkami nejsou asynchronní motory tak rozumné jako synchronní motory.
Synchronní motor s permanentními magnety je synchronní motor, který generuje synchronní rotující magnetické pole buzením permanentních magnetů. Ty fungují jako rotor a generují rotující magnetické pole. Trojfázová vinutí statoru reagují přes kotvu působením rotujícího magnetického pole a indukují třífázové symetrické proudy. Motor s permanentními magnety má malé rozměry, nízkou hmotnost, malou rotační setrvačnost a vysokou hustotu výkonu, což je vhodné pro elektrická vozidla s omezeným prostorem. Kromě toho má velký poměr točivého momentu k setrvačnosti, vysokou přetížitelnost a velký výstupní točivý moment, zejména při nízkých otáčkách, což je vhodné pro rozjezdové zrychlení elektronicky řízeného vozidla. Proto jsou motory s permanentními magnety obecně uznávány na domácích i zahraničních výstavách elektromobilů a používají se v řadě elektromobilů. Například většina elektromobilů v Japonsku je poháněna motory s permanentními magnety, které se používají v hybridním voze Toyota Prius.
Čas zveřejnění: 31. ledna 2024