An электродвигательЭто устройство, преобразующее электрическую энергию в механическую, и с тех пор, как Фарадей изобрел первый электродвигатель, мы можем жить без этого устройства повсюду.
В наши дни автомобили стремительно меняются, переходя от преимущественно механических устройств к электрическим, и использование электродвигателей в автомобилях становится все более распространенным. Многие люди не могут угадать, сколько электродвигателей установлено в их автомобиле, и данное введение поможет вам узнать, какие электродвигатели установлены в вашей машине.
Применение электродвигателей в автомобилях
Чтобы узнать, где находится электромотор в вашем автомобиле, идеально подойдет сиденье с электроприводом. В автомобилях эконом-класса моторы обычно обеспечивают регулировку положения сиденья вперед-назад и наклон спинки. В автомобилях премиум-класса...электродвигателиМожно регулировать высоту сиденья, например, наклон подушки сиденья, поясничную опору, подголовник и жесткость подушки, а также использовать другие функции, которые можно применять без электродвигателей. К другим функциям сидений, использующим электродвигатели, относятся электропривод складывания сидений и электропривод загрузки задних сидений.
Стеклоочистители — наиболее распространенный примерэлектродвигательПрименение в современных автомобилях. Как правило, в каждом автомобиле есть как минимум один моторчик для передних стеклоочистителей. Задние стеклоочистители становятся все более популярными в внедорожниках и автомобилях с распашными задними дверями, а это значит, что задние стеклоочистители и соответствующие моторчики присутствуют в большинстве автомобилей. Другой моторчик подает жидкость для омывателя на лобовое стекло, а в некоторых автомобилях — на фары, которые могут иметь свой собственный небольшой стеклоочиститель.
Практически в каждом автомобиле есть вентилятор, который циркулирует воздух через систему отопления и охлаждения; во многих автомобилях в салоне установлено два или более вентилятора. В автомобилях более высокого класса также есть вентиляторы в сиденьях для вентиляции подушек и распределения тепла.
Раньше окна часто открывались и закрывались вручную, но сейчас распространены электростеклоподъемники. В каждом окне, включая люки и задние стекла, скрыты электродвигатели. Приводы для этих окон могут быть простыми, например, реле, но требования безопасности (такие как обнаружение препятствий или зажимаемых объектов) приводят к использованию более совершенных приводов с мониторингом движения и ограничением усилия привода.
Переход от ручных к электрическим замкам делает автомобильные замки более удобными. Преимущества моторизованного управления включают в себя такие удобные функции, как дистанционное управление, а также повышенную безопасность и интеллектуальные возможности, например, автоматическое разблокирование после столкновения. В отличие от электростеклоподъемников, электрозамки дверей должны сохранять возможность ручного управления, что влияет на конструкцию двигателя и структуру электрозамка.
Индикаторы на приборных панелях и блоках управления, возможно, эволюционировали в сторону светодиодов (LED) или других типов дисплеев, но теперь каждый циферблат и прибор использует небольшие электродвигатели. К категории двигателей, обеспечивающих удобство, относятся также такие распространенные функции, как складывание и регулировка положения боковых зеркал, а также более сложные решения, такие как складные крыши, выдвижные педали и стеклянные перегородки между водителем и пассажиром.
Под капотом все чаще используются электродвигатели, причем в ряде других мест. Во многих случаях электродвигатели заменяют механические компоненты с ременным приводом. Примерами являются вентиляторы радиатора, топливные насосы, водяные насосы и компрессоры. Переход от ременного привода к электрическому имеет несколько преимуществ. Одно из них заключается в том, что использование приводных двигателей в современном электронном оборудовании более энергоэффективно, чем использование ремней и шкивов, что приводит к таким преимуществам, как повышение топливной экономичности, снижение веса и уменьшение выбросов. Другое преимущество заключается в том, что использование электродвигателей вместо ремней обеспечивает большую свободу в механической конструкции, поскольку места крепления насосов и вентиляторов не должны быть ограничены поликлиновым ремнем, который должен крепиться к каждому шкиву.
Тенденции в технологиях автомобильных двигателей
Электродвигатели незаменимы в местах, отмеченных на схеме выше, и, соответственно, по мере того, как автомобили становятся все более электронными, а автономное вождение и интеллектуальные системы развиваются, использование электродвигателей в автомобилях будет все больше, и типы приводных двигателей также будут меняться.
В то время как ранее большинство автомобильных двигателей использовали стандартные 12-вольтовые автомобильные системы, сейчас все большую популярность приобретают двухвольтовые системы (12 В и 48 В), позволяющие снизить нагрузку на 12-вольтовую батарею при высоких токах. Преимущество использования 48-вольтового источника питания заключается в четырехкратном снижении тока при той же мощности, а также в уменьшении веса кабелей и обмоток двигателя. К областям применения с высокими токами, которые могут быть переведены на питание от 48 В, относятся стартеры, турбокомпрессоры, топливные насосы, водяные насосы и вентиляторы охлаждения. Использование 48-вольтовой электрической системы для этих компонентов может сэкономить примерно 10 процентов топлива.
Понимание типов двигателей
Для разных областей применения требуются разные двигатели, и двигатели можно классифицировать различными способами.
1. Классификация по источнику питания — В зависимости от источника питания двигатель можно разделить на двигатели постоянного тока и двигатели переменного тока. Среди них двигатели переменного тока также делятся на однофазные и трехфазные.
2. В зависимости от принципа работы — в зависимости от конструкции и принципа действия — двигатели можно разделить на двигатели постоянного тока, асинхронные двигатели и синхронные двигатели. Синхронные двигатели также можно разделить на синхронные двигатели с постоянными магнитами, синхронные двигатели с реактивным сопротивлением и двигатели с гистерезисом. Асинхронные двигатели можно разделить на индукционные двигатели и двигатели с коммутатором переменного тока.
3. Классификация по режиму пуска и работы - двигатели по режиму пуска и работы можно разделить на однофазные асинхронные двигатели с конденсаторным пуском, однофазные асинхронные двигатели с конденсаторным рабочим режимом, однофазные асинхронные двигатели с конденсаторным пуском и однофазные асинхронные двигатели с расщепленной фазой.
4. Классификация по назначению — электродвигатели можно разделить на приводные и управляющие. Приводные двигатели делятся на электродвигатели для электроинструментов (включая сверлильные, полировальные, шлифовальные, долбежные, режущие, развертывающие и другие инструменты), бытовой техники (включая стиральные машины, электрические вентиляторы, холодильники, кондиционеры, магнитофоны, видеомагнитофоны, DVD-проигрыватели, пылесосы, фотоаппараты, фены, электробритвы и т. д.) и других малогабаритных машин и оборудования общего назначения (включая различные малогабаритные станки, малогабаритное оборудование, медицинское оборудование, электронные приборы и т. д.). Управляющие двигатели делятся на шаговые и серводвигатели.
5. Классификация по конструкции ротора - двигатели по конструкции ротора можно разделить на асинхронные двигатели с короткозамкнутым ротором (по старому стандарту называются асинхронными двигателями с короткозамкнутым ротором) и асинхронные двигатели с проволочным ротором (по старому стандарту называются асинхронными двигателями с проволочным ротором).
6. Классификация по рабочей скорости - двигатели по рабочей скорости можно разделить на высокоскоростные двигатели, низкоскоростные двигатели, двигатели постоянной скорости и скоростные двигатели.
В настоящее время в большинстве автомобильных кузовных деталей используются коллекторные двигатели постоянного тока, что является традиционным решением. Эти двигатели просты в управлении и относительно недороги благодаря коммутационной функции, обеспечиваемой щетками. В некоторых областях применения бесщеточные двигатели постоянного тока (BLDC) предлагают значительные преимущества с точки зрения удельной мощности, что снижает вес, обеспечивает лучшую экономию топлива и меньший уровень выбросов, и производители выбирают использование BLDC в стеклоочистителях, вентиляторах и насосах систем отопления, вентиляции и кондиционирования воздуха (HVAC) салона. В этих областях применения двигатели, как правило, работают в течение длительного времени, а не в режиме кратковременной работы, как, например, в электростеклоподъемниках или электроприводе сидений, где простота и экономичность коллекторных двигателей остаются преимуществом.
Электродвигатели, подходящие для электромобилей
Переход от экономичных автомобилей к полностью электрическим приведет к тому, что в основе автомобиля будут лежать электродвигатели.
Система электропривода — это сердце электромобиля, состоящее из двигателя, преобразователя мощности, различных датчиков и источника питания. Для электромобилей подходят следующие типы двигателей: двигатели постоянного тока, бесщеточные двигатели постоянного тока, асинхронные двигатели, синхронные двигатели с постоянными магнитами и двигатели с переключаемым сопротивлением.
Двигатель постоянного тока — это двигатель, преобразующий электрическую энергию постоянного тока в механическую, и широко используется в электроприводе благодаря хорошим характеристикам регулирования скорости. Он также обладает такими характеристиками, как большой пусковой момент и относительно простое управление, поэтому любое оборудование, запускаемое под большой нагрузкой или требующее равномерного регулирования скорости, такое как крупные реверсивные прокатные станы, лебедки, электровозы, трамваи и т. д., подходит для использования двигателей постоянного тока.
Бесщеточный двигатель постоянного тока в значительной степени соответствует нагрузочным характеристикам электромобилей, обладая характеристиками большого крутящего момента на низких скоростях, он может обеспечить большой пусковой момент для удовлетворения требований к ускорению электромобилей, и в то же время может работать в широком диапазоне низких, средних и высоких скоростей, а также обладает высокими КПД, особенно в условиях малой нагрузки. Недостатком является то, что сам двигатель сложнее, чем двигатель переменного тока, и контроллер сложнее, чем у щеточного двигателя постоянного тока.
Асинхронный двигатель, или индукционный двигатель, — это устройство, в котором ротор расположен во вращающемся магнитном поле, и под действием этого поля возникает вращающий момент, благодаря которому ротор вращается. Конструкция асинхронного двигателя проста, он легко изготавливается и обслуживается, обладает характеристиками нагрузки, близкими к постоянной скорости, и может удовлетворять требованиям большинства промышленных и сельскохозяйственных машин. Однако скорость вращения асинхронного двигателя и скорость вращения его вращающегося магнитного поля имеют фиксированную величину, поэтому регулирование скорости затруднено, двигатель менее экономичен, чем двигатель постоянного тока, и менее гибок. Кроме того, в мощных низкоскоростных приложениях асинхронные двигатели менее целесообразны, чем синхронные.
Синхронный двигатель с постоянными магнитами — это синхронный двигатель, который генерирует синхронное вращающееся магнитное поле за счет возбуждения постоянных магнитов, действующих как ротор, а трехфазные обмотки статора взаимодействуют через якорь под действием вращающегося магнитного поля, индуцируя трехфазные симметричные токи. Двигатель с постоянными магнитами имеет небольшие размеры, малый вес, малую инерцию вращения и высокую удельную мощность, что делает его подходящим для электромобилей с ограниченным пространством. Кроме того, он обладает большим отношением крутящего момента к инерции, высокой перегрузочной способностью и большим выходным крутящим моментом, особенно на низких скоростях вращения, что подходит для разгона электромобилей с компьютерным управлением. Поэтому двигатели с постоянными магнитами получили широкое признание в отечественной и зарубежной индустрии электромобилей и используются в ряде электромобилей. Например, большинство электромобилей в Японии оснащены двигателями с постоянными магнитами, например, гибридный Toyota Prius.
Дата публикации: 31 января 2024 г.